專利名稱：：光纜用低密度高吸水膨脹觸變型阻水膏及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及填充光(電)纜用阻水膏及其制備方法，特別涉及光纜用低密度高吸水膨脹觸變型阻水膏及其制備方法。
背景技術(shù)：
：光纜填充膏是目前生產(chǎn)光纜不可缺少的重要材料。它填充于光纜纜芯與護(hù)套之間所有間隙內(nèi)起密封防水作用，保護(hù)光纖不受環(huán)境中水分的浸蝕，防止水分滲入光纜，在低溫下凍結(jié)、損壞光纜，從而延長光纜使用壽命，保持光纜長期使用過程中傳輸信息的穩(wěn)定性和可靠性。光纜填充膏經(jīng)歷了從熱熔型填充膏到觸變型填充膏、再到吸水膨脹型阻水膏的發(fā)展階段。本申請人在中國專利ZL01138222.8公布了這種在光纜生產(chǎn)中普遍應(yīng)用的吸水膨脹觸變型阻水膏。吸水膨脹觸變型阻水膏可常溫填充，填充后遇水可迅速吸水并膨脹，使用時無須100%填充即可自行阻塞滲水通道，達(dá)到100%阻水、防水目的，克服了熱熔型填充膏要加熱到熔化溫度(>9(TC)時才能填充，既浪費(fèi)能源又在使用過程中滴落污染環(huán)境的缺點(diǎn)，也克服了一般觸變型填充膏需要100%填充的不足。吸水膨脹觸變型阻水膏的使用大大簡化了填充工藝，提高了產(chǎn)品的性能。US56574L0公開了一種組合物，用于光傳輸元件的填料。該填料包括80%95%(質(zhì)呈)的具有在2002000克/摩爾范圍內(nèi)的分子量的單體增塑劑，如鄰苯二甲酸酯，偏苯三磷酸酯，磷酸酯和脂肪酸酯。也可添加另外的物質(zhì)，如增稠劑，觸變劑等。增稠劑能夠采取小球形式?？招膱A球體是優(yōu)選的，因?yàn)樗鼈冇懈蟮膲嚎s性和易加工型。觸變劑包括精細(xì)分散的或煅制二氧化硅、氧化鋁、膨潤土以及它們的混合物。US5698615公開了一種用于電纜的填充復(fù)合物。除含有中空微球外，還含有吸水性可溶脹的粉末顆粒，合適的可溶脹的粉末是聚丙烯酸鈉鹽化合物。此外，還含有更小粒徑的隔離粉末，如滑石粉、石墨粉和硅酸鹽粉末。該組合物還可以含有少量的油或粘合劑以減少任何潛在的灰塵危險。W099/15582公開了一種組合物，它包括了可發(fā)泡膨脹的微球體，用于半導(dǎo)體芯片的封裝。填充完成后當(dāng)加熱時，可發(fā)泡膨脹微球的聚合物殼逐漸軟化，液體發(fā)泡劑開始汽化而使微球體膨脹發(fā)泡。ZL01808534.2公開了一種電纜填充凝膠組合物，其制備特征是將可膨脹微球加到基料中，在電纜生產(chǎn)線上借助擠出護(hù)套時加熱升溫致其發(fā)泡，且該基料中不包含除熱塑性彈性體之外的觸變劑和吸水膨脹劑，特別是二氧化硅類觸變劑。為非硅非觸變性熱膨脹型有機(jī)凝膠組合物的電纜填充料。US5335302公開了一種填充在光波傳導(dǎo)線(guidelead)里的糊狀填充料，其中的微球是實(shí)心硬質(zhì)的、實(shí)心彈性的、或者中空彈性的，主要為降低成本和改進(jìn)流變和緩沖性能。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是在ZL01138222.8基礎(chǔ)上進(jìn)一步創(chuàng)新改進(jìn)，提供一種光纜用低密度高吸水膨脹觸變型阻水膏及其制備方法。該阻水膏密度低，低溫性能、吸水速度、阻水能力、相容性、酸值、膠體穩(wěn)定性、流動性及抗氧化性等優(yōu)良，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)符合阻水膏國家標(biāo)準(zhǔn)要求。并且滿足生產(chǎn)工藝。目的是降低現(xiàn)有阻水膏成本，改進(jìn)觸變性能，減輕相同結(jié)構(gòu)光電纜重量。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的技術(shù)要點(diǎn)是在阻水膏中加入中空塑料粉，其中空塑料粉是預(yù)先加熱膨脹的，膨脹倍數(shù)1050倍的高分子中空塑料粉，加入高分子中空塑料粉能顯著降低阻水膏的密度，其優(yōu)點(diǎn)在于1、光纜是按阻水膏單位體積計(jì)量填充的，阻水膏密度越小越能大幅地減少基礎(chǔ)油品和其它添加成分的使用，顯著降低單位體積阻水膏的成本。在目前全球化能源緊缺的情況下，對節(jié)約資源，保護(hù)環(huán)境有重要的意義，特別適合我國國情；2、由于膏體密度小，減少或消除/在光纜垂直鋪設(shè)狀態(tài)下油膏的滴出；3、減少了單位長度光纜的阻水膏填充重量，減輕了光纜的總體重量，有利于降低光纜在架設(shè)、安裝、運(yùn)輸過程中的勞動強(qiáng)度；4、高分子中空塑料粉的加入，使得阻水膏的總體導(dǎo)熱性能下降，從而降低了光纖在纜芯護(hù)套熱擠出過程巾受到熱損害的可能性，對光纜傳輸性能的穩(wěn)定性十分有利。該阻水膏保留了中國專利ZL01138222.8中公布的光(點(diǎn))纜用高吸水膨脹型阻水膏的組成和技術(shù)特性，不因中空塑料粉熱膨脹后的影響其填充工藝，在原有的成纜設(shè)備和工藝條件下即可實(shí)現(xiàn)填充光電纜的生產(chǎn)。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的光纜用低密度高吸水膨脹觸變型阻水膏，含有合成聚烯烴油、精煉礦物油、二氧化硅粉、高分子中空塑料粉、高分子抑油劑、高分子吸水膨脹劑和抗氧劑成分，其成分的質(zhì)量配比為合成聚烯烴油080份，精煉礦物油080份，高分子中空塑料粉18份，一.氧化硅粉28份，高分子抑油劑15份，高分子吸水膨脹劑512份，抗氧劑0.10.5份，所述的合成聚烯烴油是聚ct-烯烴油或聚異丁烯油，所述的精煉礦物油是芳烴含量低于3%的精煉礦物油，所述的二氧化硅粉是燃燒法或沉淀法生產(chǎn)的二氧化硅粉，所述的髙分子中空塑料粉是具有l(wèi)i偏二氯乙烯或丙烯腈和甲基丙烯酸甲酯共聚物形成殼層的中空塑料微球，所述的高分子吸水膨脹劑是吸水可膨脹卨分子，所述的抗氧劑是抗氧劑2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚或抗氧劑2，2-亞甲基雙(4-甲基-6-叔丁基苯酚)，所述的合成聚烯烴油和精煉礦物油為基礎(chǔ)油，二者單獨(dú)使用或者混合使用，用量占所述的阻水膏總質(zhì)量》70%。所述的高分了中空塑料粉是具有由丙烯腈和甲基丙烯酸甲酯共聚物形成殼層的中空塑料微球，其直徑分布為10200tim。所述的高分子中空塑料粉在加熱的條件下可膨脹到1050倍，顯著降低組合物的密4度。所述的卨分子抑油劑是苯乙烯和乙烯與丙烯的嵌段共聚物(SEP)，或者苯乙烯和乙烯與丁烯的嵌段共聚物(SEB)。所述的高分子吸水膨脹劑是聚丙烯酸的鈉鹽或鉀鹽。本發(fā)明的光纜用低密度高吸水膨脹觸變型阻水膏的制備方法，按所述成分的質(zhì)量配比，制備歩驟依次為1.將合成聚烯烴油和合成芳烴油混合、攪拌，升溫至18CTC，減壓蒸餾，除去殘留揮發(fā)物及水份，得混合油A;2.將高分子抑油劑加入混合油A中，攪拌升溫至20(TC,使固體物完全溶解，冷卻到50r以下得透明膠液B;3.將己經(jīng)加熱膨脹的中空塑料粉加入到透明膠液B屮，充分?jǐn)嚢?，得組合物C;4.將抗氧劑、二氧化硅粉、高分子吸水膨脹劑順次加入組合物C中，攪拌均勻后，通過研磨、均化，攪拌下真空脫氣泡，加壓下經(jīng)過濾器放料，得最終產(chǎn)品光纜用低密度高吸水膨脹型阻水膏，裝桶密封保存。本發(fā)明的光纜用低密度高吸水膨脹型阻水膏中，合成烯烴油與精煉礦物油作為基礎(chǔ)油它們單獨(dú)使用或者二者混合使用，用量在配方中占質(zhì)量》70%，是制備光纜用低密度高吸水膨脹觸變型阻水膏最重要的原料，對阻水膏的低溫、閃點(diǎn)、抗氧化性、析氫、相容性等重要性能產(chǎn)屮直接影響。二氧化硅粉作為觸變劑，與合成油通過物理化學(xué)作用生成觸變性膏體，對其觸變性、滴點(diǎn)、酸值等性能有決定作用。高分子吸水膨脹劑為高吸水樹脂，吸水后自身可膨脹其質(zhì)量的300500倍，凝膠強(qiáng)度高，對膏體的吸水速度、膨脹倍率、凝膠強(qiáng)度、阻水性能、酸值等指標(biāo)有很大影響。高分子抑油劑能顯著提高觸變型膏體的穩(wěn)定性，減少分油，對膏體流變性有很大影響，應(yīng)滿足嚴(yán)格的填充工藝要求?？寡鮿┑奈⒘考尤?，n丄提高膏體的抗氧化性能，并防止或降低析氫。高分子中空塑料粉在加熱作用下，其自身體積可膨脹1050倍，顯著降低膏體的密度，其密度并口I通過加入量的多少進(jìn)行調(diào)節(jié)。兩種合成油按不同比例混合，可得到粘度不同的混合油做基礎(chǔ)油，使制得的阻水膏有不同流變特性和屈服強(qiáng)度，滿足光纜生產(chǎn)廠家不同填充設(shè)備和工藝要求?；旌匣A(chǔ)油不僅保持了合成聚a-烯烴油凝固點(diǎn)低的優(yōu)點(diǎn)，而且改進(jìn)了粘溫變化特性。二氧化硅粉最好是氣相二氧化硅，其粒徑小，比表面積大，酸值低?？刂萍尤肓?10%即可達(dá)到要求的針入度(25°C)2803201/10mm?？蓾M足不同用戶填充設(shè)備及工藝參數(shù)的要求。高分-f-抑油劑的加入，能有效降低膏體的分油。抑油劑是極性苯乙烯和非極性乙烯、丙烯或丁烯的嵌段共聚物，具有微觀相分離和物理交聯(lián)特性，并與通過次價鍵交聯(lián)的二氧化硅觸變劑形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在靜止?fàn)顟B(tài)下油分子進(jìn)入形成膏體，在剪切力的作用下會發(fā)生次價鍵的斷裂產(chǎn)生流動；停止剪切時，次價鍵再次生成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使膏體恢復(fù)原來的靜止不動狀態(tài)。高分子抑油劑的加入，在不影響油分子的流動性的情況下，大大提高二氧化硅觸變劑網(wǎng)絡(luò)對油分子的親和性，從而降低阻水膏在升溫狀況卜的鋼網(wǎng)分油。高分子吸水膨脹劑具有粒徑小，吸水速度快，膨脹倍率高，不含酸堿，耐水解性強(qiáng)，電性能好等優(yōu)點(diǎn)，滿足制備阻水膏的性能要求。阻水膏標(biāo)準(zhǔn)要求吸水時間(15g膏吸凈10g水)《12min，有的用戶要求《3min，吸水率》100(F。。一般加入占阻水膏質(zhì)量612%的高分子吸水膨脹劑就可以確保吸水時間《10min，吸水率》1000%。卨分子中空塑料粉的加入，能顯著地降低阻水膏的密度。由于加熱膨脹后的中空塑料粉的密度低，只有O.10.02g/cm'1，因此少量的加入，就能達(dá)到前述目的。-一般的用量占阻水膏質(zhì)量110%，就可使膏體密度由0.96g/cm3降低到0.8g/W，甚至0.6g/W。抗氧劑的微量加入，可提高膏體的杭氧化性能，并防止或降低膏體析氫量<0.03y1/g。典型的抗氧劑是四(-日-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙烯基戊四醇酯(抗氧劑HHZ-IOIO)，亞磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯(抗氧劑HHP-168)，其一般用量占阻水膏質(zhì)量0.10.5%。具體實(shí)施方式實(shí)施例1取合成聚a-烯烴油32kg、精煉礦物油-44kg、丙烯腈類中空塑料粉4kg、氣相二氧化硅粉3.5kg、高分子抑油劑SEP4kg、高分子聚丙烯酸鉀鹽吸水膨脹劑12kg和抗氧劑2640.5kg。按前述制備歩驟制得光纜用低密度高吸水膨脹型阻水膏。實(shí)施例2取合成聚a-烯烴油32kg、精煉礦物油44kg、丙烯腈類中空塑料粉8kg、氣相一.氧化硅粉3.5kg、高分子抑油劑SEP4kg、高分子聚丙烯酸鈉鹽吸水膨脹劑8kg和抗氧劑22640.5kg。按前述制備步驟制得光纜用低密度高吸水膨脹型阻水膏。實(shí)施例3取合成聚a-烯烴油33kg、精煉礦物油45kg、丙烯臘類中空塑料粉8kg、氣相二氧化硅粉3.5kg、高分子抑油劑SEP2kg、高分子聚丙烯酸鉀鹽吸水膨脹劑12kg和抗氧劑2640.5kg。按前述制備步驟制得光纜用低密度高吸水膨脹型阻水膏。實(shí)施例4取合成聚a-烯烴油32kg、精煉礦物油Mkg、偏二氯乙烯類中空塑料粉8kg、氣相二氧化硅粉3.5kg、卨—分子抑油劑SHP4kg、高分子聚丙烯酸鉀鹽吸水膨脹劑12kg和抗氧劑2640.5kg。按前述制備歩驟制得光纜用低密度高吸水膨脹型阻水膏。實(shí)施例5取合成聚a-烯烴油30kg、精煉礦物油40kg、丙烯腈類中空塑料粉8kg、沉淀法二氧化硅粉7.5kg、高分子抑油劑SEP6kg、高分子聚丙烯酸鉀鹽吸水膨脹劑12kg和抗氧劑2640.5kg。按前述制備步驟制得光纜用低密度高吸水膨脹型阻水膏。實(shí)施例6取合成聚a-烯烴油76kg、丙烯腈類中空塑料粉4kg、氣相二氧化硅粉3.5kg、高分子抑油劑SEP4kg、卨'分子聚丙烯酸鉀鹽吸水膨脹劑12kg和抗氧劑2640.5kg。按甜述制備步驟制得光纜用低密度高吸水膨脹型阻水膏。實(shí)施例7取精煉礦物油76kg、丙烯腈類中空塑料粉4kg、氣相二氧化硅粉3.5kg、高分子抑油劑SEP4kg、高分子聚丙烯酸鉀鹽吸水膨脹劑12kg和抗氧劑2640.5kg。按前述制備步驟制得光纜用低密度高吸水膨脹型阻水膏。按實(shí)施例1和實(shí)施例2制得低密度高吸水膨脹觸變型阻水膏的典型性能，見表1。按實(shí)施例35制得低密度高吸水膨脹觸變型阻水膏，重點(diǎn)考察了部分性能，見表2。按實(shí)施例67制得低密度高吸水膨脹觸變型阻水膏，重點(diǎn)考察了低溫性能，見表3。從表中數(shù)據(jù)可以看出，按實(shí)施例制得的阻水膏綜合性能均達(dá)到Y(jié)D/T839.3-2000通信電纜及光纜用填充和涂覆復(fù)合物關(guān)于冷應(yīng)用型填充復(fù)合物標(biāo)準(zhǔn)，而阻水膏密度隨已加熱膨脹的中空塑料粉的加入量的增加而降低。從實(shí)施例35制得高吸水膨脹觸變型阻水膏的部分性能可以看出，實(shí)施例3中抑油劑減少，分油明顯增加；實(shí)施例4中偏二氯乙烯類中空塑料粉的加入，在滴點(diǎn)溫度以下中空微球破裂，膏體體積收縮變稀，適合于120。C以下的環(huán)境使用；實(shí)施例5沉淀法白炭黑的加入，抑油劑的量加大，雖然分油有所增加，表明膏休穩(wěn)定性有所下降，但仍在合格范圍。沉淀法白炭黑的加入可有效降低膏體成本。表1光纜用低密度高吸水膨脹型阻水膏的綜合性能<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>相容性(1)抗張強(qiáng)度變化(8(TC，672h)，％與HDPE《258.68.3與MDPE《259.59.7(2)伸長變化率(8(TC,672h)，%與證E《258.88.6與MDPE《259.79.9(3)耐纏繞性(8(TC，672h)與PBT無開裂合格合格與HDPE無開裂合格合格與MDPE無開裂合格合格(4)與金屬復(fù)合帶(68'C，168h)與鋁塑復(fù)合帶無分層合格合格與鋼塑復(fù)合帶無分層合格合格腐蝕性(8(TC,336h)與鋼、鋁、銅無腐蝕點(diǎn)合格合格表2光纜用低密度高吸水膨脹型阻水膏部分性能項(xiàng)R實(shí)施例3實(shí)施例4實(shí)施例5外觀(目測)觸變性膏體觸變性膏體觸變性膏體相對密度(25°C)，g/ml0.600.600.81析油量(8(TC，24hr),%1.20.20.6滴點(diǎn)，°c200i20'C時微球逐漸破裂，膏體變稀201表3光纜用低密度高吸水膨脹型阻水膏低溫性能項(xiàng)目實(shí)施例6實(shí)施例7外觀(目測)觸變性膏體觸變性膏體相對密度(25°C)，g/ml0.600.60針入度，1/10咖(25°C)》360360(-40。C)》150808權(quán)利要求1、一種光纜用低密度高吸水膨脹觸變型阻水膏，其特征是，含有合成聚烯烴油、精煉礦物油、二氧化硅粉、高分子中空塑料粉、高分子抑油劑、高分子吸水膨脹劑和抗氧劑成分，其成分的質(zhì)量配比為合成聚烯烴油0～80份，精煉礦物油0～80份，高分子中空塑料粉1～8份，二氧化硅粉2～8份，高分子抑油劑1～5份，高分子吸水膨脹劑5～12份，抗氧劑0.1～0.5份，所述的合成聚烯烴油是聚α-烯烴油或聚異丁烯油，所述的精煉礦物油是經(jīng)過加氫處理芳烴含量低于3％的精煉礦物油，所述的二氧化硅粉是燃燒法或沉淀法生產(chǎn)的二氧化硅粉，所述的高分子中空塑料粉是具有由偏二氯乙烯或丙烯腈和甲基丙烯酸甲酯共聚物形成殼層的中空塑料微球，所述的高分子吸水膨脹劑是丙烯酸鹽類高分子吸水膨脹劑，所述的抗氧劑是抗氧劑2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚或抗氧劑2，2-亞甲基雙(4-甲基-6-叔丁基苯酚)；所述的合成聚烯烴油和精煉礦物油為基礎(chǔ)油，二者單獨(dú)使用或者混合使用，用量占所述的阻水膏總質(zhì)量≥70％。2、如權(quán)利要求1所述的光纜用低密度高吸水膨脹觸變型阻水膏，其特征是，所述的中空塑料微球，其直徑分布為10200iim。3、如權(quán)利要求1所述的光纜用低密度高吸水膨脹觸變型阻水膏，其特征是，所述的高分子中空塑料粉在加熱的條件下可膨脹到1050倍。4、如權(quán)利要求1所述的光纜用低密度高吸水膨脹觸變型阻水膏，其特征是，所述的高分T抑油劑是苯乙烯和乙烯與丙烯的嵌段共聚物，或者苯乙烯和乙烯與丁烯的嵌段共聚物。5.如權(quán)利要求1所述的光纜用低密度高吸水膨脹觸變型阻水膏，其特征是，所述的高分子吸水膨脹劑是聚丙烯酸的鈉鹽或鉀鹽。6、權(quán)利要求1所述的光纜用低密度高吸水膨脹觸變型阻水膏的制備方法，其特征是，按所述成分的質(zhì)量配比，制備步驟依次為[1)將合成聚烯烴油和精煉礦物油混合、攪拌、升溫至18(TC，減壓蒸餾，除去殘留揮發(fā)物及水分，得混合油A;[2)將高分子抑油劑加入混合油A中，攪拌升溫至150180°C，使固體物完全溶解后冷卻至50°C以下，得透明膠液B;[3)將抗氧劑加入膠液B中，攪拌、混合，得透明膠液C;[4)將加熱膨脹好的高分子中空塑料粉加入到膠液C，同時加入二氧化硅粉和高分子吸水膨脹劑，攪拌均勻后得膏狀物，通過機(jī)械研磨、均化，攪拌下抽真空、脫出氣泡后，加壓過濾，得低密度高吸水膨脹觸變型阻水膏產(chǎn)品，裝桶密封保存。7、權(quán)利要求1所述的光纜用低密度高吸水膨脹觸變型阻水膏的應(yīng)用，其特征是，用于生產(chǎn)通信電纜、光纜或光電復(fù)合纜，在成纜機(jī)上用該阻水膏填充其纜芯和纜芯之間，纜芯與護(hù)套之間的所有間隙，達(dá)到完全的阻水目的。全文摘要一種光纜用低密度高吸水膨脹觸變型阻水膏及其制備方法。該阻水膏組成按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，合成聚烯烴油0～80份，精煉礦物油0～80份，高分子中空塑料粉1～8份，二氧化硅粉2～8份，高分子抑油劑1～5份，高分子吸水膨脹劑5～12份，抗氧劑0.1～0.5份。其制備是先將合成聚烯烴油和精煉礦物油混合、攪拌，升溫150～180℃，減壓蒸餾，除去殘留揮發(fā)物及水分，再將高分子抑油劑加入其中，攪拌，使固體物完全溶解，冷卻至50℃以下，加入中空塑料粉充分?jǐn)嚢?，再依次加入抗氧劑、二氧化硅粉、高分子吸水膨脹劑，攪拌均勻得膏狀物，再?jīng)機(jī)械研磨、均化，攪拌下真空脫氣，加壓下經(jīng)過濾器放料即得。該阻水膏密度低于0.6g/cm³以下，物理化學(xué)性能穩(wěn)定，工藝性能良好。文檔編號G02B6/44GK101550375SQ20091006190公開日2009年10月7日申請日期2009年4月30日優(yōu)先權(quán)日2009年4月30日發(fā)明者何文鵬,佘萬能,余曉夢,屈秀寧,彭長征,沈革新,王文志申請人:華爍科技股份有限公司