WO2022110660A1 - 一种低收缩聚乙烯光缆护套料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Definitions

  • a low-shrinkage polyethylene optical cable sheath material comprising the following components calculated in parts by weight:
  • the present invention also provides a preparation method of the low-shrinkage polyethylene optical cable sheath material, comprising the following steps:
  • the mixture and antioxidant are mixed uniformly in a mixer, extruded and pelletized by a twin-screw extruder.
  • the invention provides an application of a low-shrinkage polyethylene optical cable sheath material, and the low-shrinkage polyethylene optical cable sheath material is used as a cable sheath material.
  • the invention provides a low-shrinkage polyethylene optical cable sheath material, which is compounded by HDPE, LDPE and LLDPE, wherein the tensile strength of the sheath material is greater than or equal to 27MPa, the elongation rate is greater than 600%, and the environmental stress cracking resistance is greater than or equal to 1500
  • the molecular chain structure of ultra-high molecular weight polyethylene UHMWPE and hydrogenated styrene-butadiene block copolymer SEBS has a large steric hindrance, which prevents the polyethylene macromolecular chain from rebounding during the melt molding process and reduces the material
  • the shrinkage rate is lower than 2.5%. It can be applied to special aramid reinforced optical cables or air-blown micro-cables.
  • Low-density polyethylene melt index 2g/10min at 190°C, 2.16kg, elongation at break 800%, LDPE 2426H, CNOOC;
  • Linear low density polyethylene melt index is 1g/10min at 190°C, 2.16kg, elongation at break 798%, LLDPE LL0209AA, Mitsui Chemicals;
  • Ultra-high molecular weight polyethylene A weight average molecular weight 2 million, UHMWPE GUR 4170, Ticona;
  • Ultra-high molecular weight polyethylene C weight average molecular weight 5 million, UHMWPE 320MU, Mitsui Chemicals;
  • Ultra-high molecular weight polyethylene D weight average molecular weight 1 million, UHMWPE L4000, Mitsui Chemicals;
  • SEBS B Styrene is 20% of SEBS content, melt index is 1.2, Shore A hardness is 75; Calprene H 6120, Dynasol;
  • SEBS C Styrene is 40% of SEBS content, melt index is 1.2, Shore A hardness is 75; Tuftec SEBS H1077, Asahi Kasei;
  • Carbon black masterbatch KF2772; Cabot; carbon black content is 50%, carbon black dispersion degree is 2.5;
  • Comparative Example 1 Comparative Example 2 Comparative Example 3 Comparative Example 4 Comparative Example 5 HDPE 40 40 40 40 40 40 LDPE 20 20 20 20 20 20 LLDPE 50 50 50 50 50 50 50 50 50 UHMWPE A — 2 6 0.1 2 SEBS A 3 — 3 3 — POE — — — — 3 Carbon black masterbatch 4 4 4 4 Antioxidant 1 1 1 1 1 1
  • Comparative Example 5 the conventional POE elastomer was used to replace SEBS, and its effect could not reach the effect in the embodiment.

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Abstract

本发明公开了一种低收缩聚乙烯光缆护套料及其制备方法和应用功能。上述护套料包括以下按重量份计算的组分：高密度聚乙烯HDPE20～50份；低密度聚乙烯LDPE20～30份；线性低密度聚乙烯LLDPE50～70份；超高分子量聚乙烯UHMWPE1～5份；氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物SEBS1～5份；炭黑母粒3～6份；抗氧剂1～2份。所述护套料具有低收缩率，其收缩率在2.5％以内，拉伸强度大于等于27MPa，伸长率大于600％，耐环境应力开裂大于等于1500小时，可以应用于特殊的芳纶增强光缆或气吹微缆。

Description

一种低收缩聚乙烯光缆护套料及其制备方法和应用 技术领域
本发明涉及光缆护套材料领域，更具体地，涉及一种低收缩聚乙烯光缆护套料及其制备方法和应用。
背景技术
随着国内和国际通信行业的蓬勃发展，光缆行业也随之高速发展，其表面护套层所用的护套料用量急增，随之材料的要求也越来越高、越来越规范，如拉伸强度、伸长率、炭黑含量、环境应力开裂等物性都是国内外标准严格要求管控的性能指标，同时随着光缆生产设备的更新换代和产能提升的要求，光缆加工越来越趋向于高速加工、低温加工，对于普通的铠装光缆，符合标准GB/T 15065要求的聚乙烯材料即可满足要求，但对于部分特殊光缆，如芳纶增强光缆、气吹微缆等，由于其内层没有钢衬铠装保护，普通外护套的后收缩会压迫光缆内部，导致光纤形变，产生光信号衰减。
中国专利(CN111748139A)公开了一种低收缩PE护套料，主要通过向护套料体系中添加LCP纤维，改善了护套料抗热收缩性低的问题，提高了护套料的抗热收缩性。但是该方法只是提供了一种抗热收缩的方法，其拉伸强度和伸长率的效果不好。
因此，现有技术中，护套料无法同时兼具低收缩、高拉伸强度和高伸长率的性能。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种低收缩聚乙烯光缆护套料，所述护套料还具有高拉伸强度和高伸长率。
本发明的另一目的在于提供所述低收缩聚乙烯光缆护套料的制备方法。
本发明的另一目的在于提供所述低收缩聚乙烯光缆护套料的应用。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种低收缩聚乙烯光缆护套料，包括以下按重量份计算的组分：
Figure PCTCN2021092762-appb-000001
Figure PCTCN2021092762-appb-000002
本发明公开了一种低收缩聚乙烯光缆护套料，一方面，采用高密度聚乙烯HDPE、低密度聚乙烯LDPE和线性低密度聚乙烯LLDPE复配，使得材料兼具高强度和高伸长率；另一方面，超高分子量聚乙烯UHMWPE和氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物SEBS的分子链结构具有较大的位阻，在熔融成型过程中阻止了聚乙烯大分子链回弹，降低了材料的弹性模量，从而降低了材料的收缩率。
所述超高分子量聚乙烯UHMWPE一般指重均分子量大于等于100万的聚乙烯。
优选地，所述超高分子量聚乙烯UHMWPE的重均分子量大于等于200万，当所述超高分子量聚乙烯的分子量低于200万其收缩率有所升高。
优选地，所述氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物SEBS中苯乙烯含量大于等于30wt％，当苯乙烯含量低于30wt％时，其收缩率会略微增大。
同时，当所述氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物SEBS中苯乙烯含量高于57wt％时，护套料的加工难度变大。
所述氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物SEBS在200℃，2.16kg条件下熔融指数为0.4～2g/10min，邵A硬度为65～100。
优选地，所述高密度聚乙烯HDPE树脂在190℃，2.16kg条件下熔融指数为0.5～3g/10min，熔融指数低于0.5g/10min，挤出困难；熔融指数大于3g/10min，导致拉伸强度和断裂伸长率下降。
优选地，所述低密度聚乙烯LDPE在190℃，2.16kg条件下熔融指数为1～5g/10min，断裂伸长率大于等于500％。
优选地，所述线性低密度聚乙烯LLDPE在190℃，2.16kg条件下熔融指数为1～5g/10min，断裂伸长率大于等于600％。
所述断裂伸长率根据GB/T1040.3-2006的测定方法进行测定。
所述炭黑母粒中炭黑含量大于等于48％，炭黑分散度小于等于3级的母粒。
优选地，所述抗氧剂含有主抗氧剂和辅助抗氧剂。
所述主抗氧剂与辅助抗氧剂比例为1:1。
本发明还提供一种低收缩聚乙烯光缆护套料的制备方法，包括以下步骤：
S1.将高密度聚乙烯HDPE、低密度聚乙烯LDPE、线性低密度聚乙烯LLDPE、超高分子量聚乙烯UHMWPE、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物SEBS和炭黑母粒投入到混合机中混合均匀后，得到混合料；
S1.将混合料和抗氧剂在混合机中混合均匀，通过双螺杆挤出机挤出、造粒得到。
本发明提供一种低收缩聚乙烯光缆护套料的应用，将所述低收缩聚乙烯光缆护套料用于线缆护套料。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供了一种低收缩聚乙烯光缆护套料，采用HDPE、LDPE和LLDPE复配，其中护套料的拉伸强度大于等于27MPa，伸长率大于600％，耐环境应力开裂大于等于1500小时；超高分子量聚乙烯UHMWPE和氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物SEBS的分子链结构具有较大的位阻，在熔融成型过程中阻止了聚乙烯大分子链回弹，降低了材料的收缩率，使得收缩率低于2.5％。可以应用于特殊的芳纶增强光缆或气吹微缆。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，但本发明的实施方式不限于此。
本发明所采用的试剂、方法和设备，如无特殊说明，均为本技术领域常规试剂、方法和设备。
以下实施例及对比例中采用的原料如下：
高密度聚乙烯：在190℃，2.16kg条件下熔融指数为0.5g/10min，HDPE 5000S,大庆石化；
低密度聚乙烯：在190℃，2.16kg条件下熔融指数为2g/10min，断裂伸长率800％，LDPE 2426H，中海油；
线性低密度聚乙烯：在190℃，2.16kg条件下熔融指数为1g/10min，断裂伸长率798％，LLDPE LL0209AA，三井化学；
超高分子量聚乙烯A：重均分子量200万，UHMWPE GUR 4170，泰科纳；
超高分子量聚乙烯B：重均分子量300万，UHMWPE PM200，三井化学；
超高分子量聚乙烯C：重均分子量500万，UHMWPE 320MU，三井化学；
超高分子量聚乙烯D：重均分子量100万，UHMWPE L4000，三井化学；
SEBS A：苯乙烯为SEBS含量的30％，熔指1.2g/10min，邵A硬度75，SEBS-6150，台塑化学；
SEBS B：苯乙烯为SEBS含量的20％，熔指1.2，邵A硬度75；Calprene H 6120，戴纳索；
SEBS C：苯乙烯为SEBS含量的40％，熔指1.2，邵A硬度75；Tuftec SEBS H1077，旭化成；
SEBS D：苯乙烯为SEBS含量的57％，熔指1.2，邵A硬度75；SEBS 7334，欧瑞特；
POE：POE 7447；陶氏化学；
炭黑母粒：KF2772；卡博特；炭黑含量为50％，炭黑分散度2.5级；
抗氧剂：主抗氧剂SONOX1010、辅助抗氧剂SONOX168巴斯夫。
本发明各实施例及对比例的低收缩聚乙烯护套料通过如下过程制备得到：
S1.将高密度聚乙烯HDPE、低密度聚乙烯LDPE、线性低密度聚乙烯LLDPE、超高分子量聚乙烯UHMWPE、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物SEBS和炭黑母粒投入到混合机中，以2000-3000rpm的转速混合均匀，得到混合料；
S2.将混合料和抗氧剂在混合机中以1000-2000rpm的转速混合均匀，通过双螺杆挤出机挤出、造粒得到。双螺杆长径比(L/D)为48：1，各区温度为180-200℃。
实施例1～10
表1实施例1～10的配方
Figure PCTCN2021092762-appb-000003
Figure PCTCN2021092762-appb-000004
实施例11～17
表2实施例11～17的配方
Figure PCTCN2021092762-appb-000005
对比例1～5
表3对比例1～5的配方
  对比例1 对比例2 对比例3 对比例4 对比例5
HDPE 40 40 40 40 40
LDPE 20 20 20 20 20
LLDPE 50 50 50 50 50
超高分子量聚乙烯A — 2 6 0.1 2
SEBS A 3 — 3 3 —
POE — — — — 3
炭黑母粒 4 4 4 4 4
抗氧剂 1 1 1 1 1
光缆护套料的性能测试表准：
1.拉伸强度和断裂伸长率根据GB/T1040.3-2006的测定方法进行测定；
2.收缩率按照GB/T 2951.3-1997的测定方法进行测定；
3.耐环境应力开裂按照GB/T 2951-2008的测定方法进行测定。
表4各实施例和对比例的测试数据
  收缩率/％ 耐环境应力开裂/h 拉伸强度/MPa 断裂伸长率/％
实施例1 2.41 1500 22 688
实施例2 2.37 1570 23.7 654
实施例3 2.3 1530 22.9 667
实施例4 2.21 1550 24.1 702
实施例5 2.46 1650 23.09 657
实施例6 2.48 1530 23.2 699
实施例7 2.12 1500 24.6 681
实施例8 2.42 1580 22.6 654
实施例9 2.29 1630 23.0 626
实施例10 2.10 1520 23.8 630
实施例11 2.47 1580 23.3 612
实施例12 2.26 1500 23.6 644
实施例13 2.13 1560 24.1 632
实施例14 2.49 1540 21.7 665
实施例15 2.30 1580 22.7 653
实施例16 2.15 1560 22.4 656
实施例17 1.98 1590 23.9 632
对比例1 2.93 1400 22.8 599
对比例2 3.2 1480 23.0 621
对比例3 2.63 1100 14.2 341
对比例4 2.9 1450 21.3 544
对比例5 3.4 1430 20.6 523
从实施例1～4看，随着超高分子量聚乙烯份数的增多，收缩率降低，拉伸强 度提高；超高分子量其强度大，与基体相容性好，会提高拉伸，同时其分子量大，回弹性小，降低了收缩率。
从实施例5～7看，随着SEBS的增多，收缩率明显降低，这是由于其颗粒和分子空间位阻大，阻碍了PE分子链回弹，降低了收缩率。
从实施例11～14看，随着超高分子量聚乙烯的重均分子量的增加，收缩率有所降低，但幅度较小，拉伸强度略有提升；分子量越大，回弹性越小。
从实施例11和15～17看，随着SEBS的苯乙烯含量的增加，收缩率明显减小，苯乙烯含量越高，位阻越大，使得收缩率越小。
从对比例1和2看，当缺少超高分子量聚乙烯或者SEBS中的一种时，其收缩率高，不能满足特殊光缆护套料制品中。从对比例3和4看，当超高分子量聚乙烯的含量低于1份时，不能满足收缩率，大于5份时，其他性能下降严重。
对比例5采用常规POE弹性体替换SEBS，其效果并不能达到实施例中的效果。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

  1. 一种低收缩聚乙烯光缆护套料，其特征在于，包括以下按重量份计算的组分：
    Figure PCTCN2021092762-appb-100001
  2. 如权利要求1所述低收缩聚乙烯光缆护套料，其特征在于，所述超高分子量聚乙烯UHMWPE的重均分子量大于等于200万。
  3. 如权利要求1所述低收缩聚乙烯光缆护套料，其特征在于，所述氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物SEBS中苯乙烯含量大于等于30wt％。
  4. 如权利要求1或3所述低收缩聚乙烯光缆护套料，其特征在于，所述氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物SEBS中苯乙烯含量小于等于57wt％。
  5. 如权利要求1所述低收缩聚乙烯光缆护套料，其特征在于，所述高密度聚乙烯HDPE树脂在190℃，2.16kg条件下熔融指数为0.5～3g/10min。
  6. 如权利要求1所述低收缩聚乙烯光缆护套料，其特征在于，所述低密度聚乙烯LDPE在190℃，2.16kg条件下熔融指数为1～5g/10min，断裂伸长率大于等于500％。
  7. 如权利要求1所述低收缩聚乙烯光缆护套料，其特征在于，所述线性低密度聚乙烯LLDPE在190℃，2.16kg条件下熔融指数为1～5g/10min，断裂伸长率大于等于600％。
  8. 如权利要求1所述低收缩聚乙烯光缆护套料，其特征在于，所述抗氧剂含有主抗氧剂和辅助抗氧剂。
  9. 如权利要求1～8任一项所述的低收缩聚乙烯光缆护套料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
    S1.将高密度聚乙烯HDPE、低密度聚乙烯LDPE、线性低密度聚乙烯LLDPE、超高分子量聚乙烯UHMWPE、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物SEBS和炭黑母粒 投入到混合机中混合均匀后，得到混合料；
    S2.将步骤S1中的混合料和抗氧剂在混合机中混合均匀，通过双螺杆挤出机挤出、造粒得到。
  10. 权利要求1～8中任一项所述低收缩聚乙烯光缆护套料在制备线缆护套中的应用。
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