專利名稱：光纖電纜用的聚丙烯相容的潤滑脂組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及膠態(tài)粒子填充的多羥基化合物基組分的潤滑脂組合物和其中包括此潤滑脂組合物的諸如鎧裝通訊電纜，特別是那些含光纖集束的物件。
背景技術(shù)：
潤滑脂一般為固體或半液體物質(zhì)，它包括在液體載體中的增稠劑或膠凝劑。幾乎所有的具有潤滑性的油均可與合適的膠凝劑一起使用以制造潤滑脂。石油潤滑油、脂油例如蓖麻油、聚亞烷基二醇、合成二酯、硅酮、氟烴和聚苯醚均被發(fā)現(xiàn)是工業(yè)用的潤滑脂(參見，例如，Braithwaite，“Lubrication and lubricants”，Elsevier Publishing Co.，1967，pages 181～183 and 223～228)。膠凝劑頻頻被用于包括脂肪酸皂、粘土、氧化硅、有機(jī)染料、酰胺、和脲衍生物的潤滑脂中。膠凝劑形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其中載體被毛細(xì)管力所固定。
當(dāng)?shù)蛻?yīng)力通過潤滑劑試樣而施加時(shí)，材料的作用基本上像固體。如果所施加的應(yīng)力高于臨界值的話，材料流動(dòng)而粘度快速地降低。這種粘度降低是非?？赡孓D(zhuǎn)的，因?yàn)樗ǔＪ窃谔盍狭Ｗ娱g網(wǎng)絡(luò)處破裂而引起的，而這些連接處在消除應(yīng)力源后能重新形成。
潤滑脂的一種想望的性質(zhì)是缺乏脫水收縮性，即，其保持均勻稠度的能力。一般說來，脫水收縮作用是通過保證在整個(gè)組合物中分散合適量的膠凝劑來控制的。
潤滑脂組合物已被用于常規(guī)的(電)通訊設(shè)備和用于光纖電纜兩者作為電纜填料。美國專利№ 4701016披露一種包括油、膠凝劑例如氧化硅或粘土的膠態(tài)粒子、和任選的流失抑止劑的潤滑脂組合物。在本發(fā)明組合物中有用的被公開的油類包括包括某些具有特定比重與性質(zhì)的環(huán)烷油或石蠟油、類似性質(zhì)的聚丁烯油、甘油三酯基的植物油、聚丙烯油、氯化石蠟油、和聚合的酯。膠態(tài)粒子填料優(yōu)選包含氧化硅粒子諸如煅制氧化硅或沉淀氧化硅。優(yōu)選的流失抑止劑包括苯乙烯-橡膠、苯乙烯-橡膠-苯乙烯、或其他的嵌段聚合物、和/或半液體橡膠諸如高粘度聚異丁烯。其他成份諸如熱氧化穩(wěn)定劑也可任選地存在。
美國專利№ 4701016的組合物的一個(gè)缺點(diǎn)，是必須包含較高量的氧化硅以符合作為潤滑脂的適當(dāng)?shù)墓ぷ饕?。于是，所得到的較硬稠的潤滑脂是完全不適用于光纖電纜的。特別是這樣的較硬稠的潤滑脂在較低的溫度下(即，低于約50°F)會(huì)影響光纖電纜的衰減(微彎曲)的。另外，如果氧化硅的量被降低而減少潤滑的粘度的話，制劑的剪切特性將降低到低于想望的值。而且，這樣的氧化硅量的減少通常會(huì)導(dǎo)致脫水收縮。
美國專利№ 5348669披露能提供粘度與剪切性的最佳平衡的含多羥基化合物的潤滑脂組合物，以致該組合物在較低的溫度下也完全適用于光纖電纜。此外，這些制劑提供的性質(zhì)是能夠符合這樣的電纜填充用潤滑脂的合適的滴淌試驗(yàn)、紙彎曲試驗(yàn)、和脫水收縮要求的。美國專利№ 5348669涉及一種用作電纜填料的潤滑脂組合物，它包含約75～95重量份的、分子量至少為約3000的基本組分多羥基化合物或酯，和約2～20重量份的膠態(tài)粒子。盡管這些潤滑脂組合物作為光纜填料的作用相當(dāng)好，但是它們的生產(chǎn)成本比生產(chǎn)含礦物油的潤滑脂的成本高得多。
此外，例如美國專利№ 4867526、5082719和5163115披露各種電纜構(gòu)型，它們包括防止水通過電纜遷移的措施，這樣的措施包括超高吸收性聚合物或用超高吸收性材料浸漬的帶子。這些構(gòu)型還使生產(chǎn)和/或安裝的成本比含礦物油的潤滑脂組合物的更高。
由于被安裝的電纜較長，因此某些電纜組件是由慣用的塑料組件例如聚丙烯制成的以便降低電纜的成本并提供這樣組件的多供應(yīng)源。這對(duì)電纜潤滑脂供應(yīng)商提出一個(gè)問題，許多潤滑脂組合物是與材料例如聚丙烯不相容的并能引起這些材料的降解和隨之喪失各種性能。
為了補(bǔ)救這些問題，某些現(xiàn)有技術(shù)的電纜填充與注入的化合物或是用能與聚丙烯相容的更昂貴的化合物配制的，或是這樣構(gòu)成電纜以使不相容的化合物不與聚丙烯組件接觸。優(yōu)選使用成本較低并與聚丙烯相容的填充與注入化合物，以便對(duì)電纜制造商和購買者提供經(jīng)濟(jì)上的好處。
于是，存在一種對(duì)高性能、低成本并與聚丙烯電纜組件相容的電纜填充與注入化合物的需求。本發(fā)明提供一種解決此問題的辦法。
發(fā)明簡介本發(fā)明涉及一種用作通訊電纜、特別是光纖電纜的填充與注入材料的潤滑脂組合物。此潤滑脂組合物含有約25～75重量份的由蓖麻油或蓖麻醇酸酯多羥基化合物組成的油組分；約13～71重量份由(A)聚合的蓖麻油或(B)聚異氰酸酯化合物與蓖麻油或蓖麻醇酸酯多羥基化合物的反應(yīng)產(chǎn)物作為羥基封端的的聚合物；和約4～12重量份的當(dāng)混合時(shí)能賦予組合物以凝膠結(jié)構(gòu)的膠態(tài)粒子。
優(yōu)選的膠態(tài)粒子是憎水的煅制氧化硅、沉淀氧化硅、粘土、或它們的混合物，并且其存在量約為5～10重量份。優(yōu)選的油是蓖麻油并且其存在量約為40～70重量份。優(yōu)選的羥基封端的的聚合物是具有羥基值至少為70和25℃粘度至少為26沲的、聚異氰酸酯化合物與蓖麻油的反應(yīng)產(chǎn)物并且其存在量約為20～50重量份。優(yōu)選的是，油的存在量為約50～60重量份，羥基封端的的聚合物的存在量為約30～40重量份，和膠態(tài)粒子的存在量為約6～8重量份。
所說的組合物可包括高達(dá)約5重量份的流失抑止劑，0.1～2重量份的抗氧劑，高達(dá)約10重量份的阻水劑，或高達(dá)約10重量份的中空微球。所說的組合物還可包括生物殺傷劑，優(yōu)選是殺菌劑，其量為高達(dá)3重量份以防止組合物變質(zhì)。關(guān)于這些或其它的添加劑的詳細(xì)情況將在下面作進(jìn)一步的說明。
本發(fā)明還涉及包括許多光學(xué)纖維和圍繞纖維的鎧裝和用一種上述的潤滑脂組合物充填的同軸電纜。
發(fā)明的詳細(xì)說明本發(fā)明的含多羥基化合物的潤滑脂組合物適用于充填如美國專利№ 4701016、4645298、4711523、4744631和5348669中所述的光纖電纜。為了有必要了解這樣的電纜的結(jié)構(gòu)，在此引用這些專利作參考。多羥基化合物用于本發(fā)明的多羥基化合物包括蓖麻油或其他的由蓖麻油、蓖麻醇酸酯二醇或其他的蓖麻醇酸酯多羥基化合物衍生的羥基封端聚合物。蓖麻油是一種天然存在的蓖麻油酸的甘油三酯。蓖麻油事實(shí)上是甘油單-、二-和三酯的混合物并具有約2.7的平均羥基官能度。其他的蓖麻醇酸酯多羥基化合物包括蓖麻醇酸酯二醇和甘醇、聚乙二醇和其他的蓖麻油酸的多羥基醇的單-、二-和多酯。美國專利№ 4812533的蓖麻醇酸酯多羥基化合物是有用的，并將該專利的內(nèi)容包含于此作參考。由于其低成本和容易獲得之故蓖麻油是最被優(yōu)選的。
蓖麻醇酸多元醇酯可通過本技術(shù)領(lǐng)域公知的方法制造，例如，通過蓖麻油酸與醇類，例如乙二醇、甘油、丙二醇、己二醇、二乙二醇、二丙二醇、六亞甲基二醇、聚乙烯與聚丙烯二醇、蔗糖或山梨醇的直接酯化來制造。具體的蓖麻醇酸酯化合物包括乙二醇的單-和二-蓖麻醇酸酯，丙基單-和二-蓖麻醇酸酯，季戊四醇單-、二-、三-、四-和五-蓖麻醇酸酯，甘油蓖麻醇酸酯，1，4-環(huán)己烷二甲醇單-和二-蓖麻醇酸酯，丁二醇蓖麻醇酸酯，新戊二醇單-和二-蓖麻醇酸酯，和N，N-雙(2-羥丙基)苯胺或N，N，N′，N′-四(2-羥丙基)乙二胺的單-或二蓖麻醇酸酯。羥基封端的聚合物用于此組分的適用的聚合物包括聚合的蓖麻油或聚異氰酸酯化合物與蓖麻油或蓖麻醇酸酯二醇或多羥基化合物的反應(yīng)產(chǎn)物。被聚合到分子量至少為約1000的蓖麻油是合用的，而從CasChem，Inc.獲得的VORITE系列的聚合蓖麻油等商用化合物為優(yōu)選。VORITE聚合物是通過蓖麻油與聚異氰酸酯化合物反應(yīng)而生產(chǎn)的的一種油—聚氨酯加合物，它的羥值至少為70和分子量至少為約9000。一般說，羥值在70～130之間和分子量在2000～9000之間的被優(yōu)選。
適用的異氰酸酯化合物是脂族聚異氰酸酯，環(huán)脂族聚異氰酸酯或芳族聚異氰酸酯。典型的這樣的化合物是3-異氰酸根合甲基-3，5，5-三甲基-環(huán)己基-異氰酸酯(IPDI)，甲苯二異氰酸酯(TDI)，4，4-二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)，聚亞甲基聚苯基異氰酸酯，1，5-萘二異氰酸酯，苯二異氰酸酯，六亞甲基二異氰酸酯的縮二脲，2，2，4-三甲基六亞甲基二異氰酸酯，以及它們的混合物。其中TDI為優(yōu)選。如以上所指出的那樣，反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量應(yīng)是能使所生成的加合物具有羥基官能度。本技術(shù)領(lǐng)域的熟練人員知道如何使各組分反應(yīng)而得到想望的加合物。
蓖麻醇酸酯多羥基化合物還可以如基本上與蓖麻油一樣的方式與聚異氰酸酯化合物反應(yīng)。適用的蓖麻醇酸酯多羥基化合物包括那些在美國專利№ 4812533中所公開的蓖麻醇酸酯多羥基化合物并且它們均是有用的多羥基化合物。填料在實(shí)施本發(fā)明中被用作填料的膠態(tài)粒子的是親水或憎水的膠態(tài)氧化硅，優(yōu)選為具有BFT表面積為約50～約40m2/gm憎水的煅制氧化硅。在實(shí)施本發(fā)明中有用的憎水的煅制氧化硅的例子是具有BFT表面積為約80～約120m2/gm、含有約5％重量碳的、可由Tuscola，Ill.，的Cabot Corporation購到的商品名為Cab-O-Sil TS 720的聚二甲基硅氧烷涂覆的煅制氧化硅。親水的煅制氧化硅的例子是具有BFT表面積為約175～225m2/gm、標(biāo)稱粒徑為0.012μm、比重為2.2、可由CabotCorporation購到的商品名為Cab-O-Sil M-5的煅制氧化硅。還可以使用這些材料的混合物。其他的氧化硅例如Degussa US202能被使用。
在實(shí)施本發(fā)明中有用的其他的膠態(tài)填料例如是經(jīng)過或未經(jīng)表面處理的沉淀氧化硅和粘土例如膨潤土。部分可溶的聚合物例如聚芳酰胺和聚酰胺也可被單獨(dú)或與一種或多種的其他的填料一起使用。
如果需要的話，下列的任選成份也可被包括在本發(fā)明的組合物中。
抗氧劑如上面所指出的那樣，抗氧劑可用于賦予潤滑劑以增大的高溫穩(wěn)定性。優(yōu)選的抗氧劑包括Vanderbilt Chemical V854(一種鋅、硫和酚化合物抗氧劑)，Vanderbilt Chemical PLX959(一種胺和酚化合物的摻合物)，和Ciba Geigy L06或L150(它們是胺基抗氧劑)。這些添加劑的用量約為0.1～2重量份和優(yōu)選為約0.5～1重量份。
Ciba Geigya Irganox 245(一種具有經(jīng)驗(yàn)式為C34H50O8的白色結(jié)晶粉末的位阻酚化合物)也是有用的。此化合物還被稱為三乙二醇雙[3-(3′-叔丁基-4′-羥基-5′-甲基苯基丙酸酯)]或乙烯雙(氧乙烯基)雙(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基氫化肉桂酸酯)。與聚醚鍵相連的其他的雙位阻酚環(huán)應(yīng)能提供可比擬的結(jié)果，但是Irganox 245由于其在化學(xué)上的更易工業(yè)取得性而被優(yōu)選。
為了測定特定的抗氧劑是否適用于本發(fā)明，可以進(jìn)行Belcore氧抑止試驗(yàn)(“OIT”)。將潤滑脂試樣置于氮?dú)鈮毫ο潞?90℃的量熱器的舟皿中。此后，泵入純氧到量熱器中并測定潤滑脂的變化。為了提供適用的潤滑脂，剩余的材料必須是能具有至少為約20分鐘并且優(yōu)選為30分鐘的在190℃與純氧環(huán)境中的氧化誘導(dǎo)時(shí)間。在本發(fā)明的潤滑脂制劑中使用0.75％重量的V854或PLX959能使?jié)櫥诖嗽囼?yàn)中具有接近50分鐘或更高的氧化誘導(dǎo)時(shí)間。這些例子說明某些潤滑脂制劑的優(yōu)選的OIT值。
流失抑止劑有效的流失抑止劑包括聚氨酯彈體、聚酯彈體、丁二烯-丙烯腈、聚丙烯酸酯或丙烯酸酯的共聚物、橡膠嵌段共聚物，并且其存在量為高達(dá)5重量份和優(yōu)選為約1～4重量份。這些材料是本技術(shù)領(lǐng)域的熟練人員所熟知的并且它們可以被單獨(dú)或以各種混合物的形式使用。微球微球可以以高達(dá)約10重量份和優(yōu)選為1～5重量份的用量被添加到本發(fā)明的潤滑脂制劑中。一般說，適用的微球是由各種材料諸如熱塑性樹脂、熱固性樹脂、陶瓷、玻璃和燒結(jié)的金屬中的任一種材料形成的。微球的直徑范圍約在1～200微米之間并且優(yōu)選在50～130微米之間。它們通過混合被較均勻地分散于整個(gè)的潤滑脂中并能降低整個(gè)組合物的成本。用于本發(fā)明的幾種合用類型的熱塑性塑料微球是例如由EXPANCEL和Pierce & Stevence銷售的熱塑性塑料微球。這樣的微球另外包含在其上的涂層。由Pierce & Stevence以DUALITE銷售的熱塑性塑料微球包含在其上的任何一種的涂層，例如滑石、碳酸鈣、氧化鋅、二氧化鈦、云母、硫酸鈣、硫酸鋇、氧化銻、粘土、氧化硅、和三水合鋁。在此作為參考文獻(xiàn)的Morehouse的美國專利№ 3615972披露許多被用來制造此類也適用于本發(fā)明的微球的方法。超吸收劑還可包含組合物重量的高達(dá)約10重量份并且優(yōu)選為約1～5重量份的超吸收劑。超吸收劑是親水性材料，在不溶于被吸收的流體的情況下它能在壓力下吸收和保留水。參見美國專利№ 4867526和其中所披露的材料，在此特意將此文獻(xiàn)編入作參考。各種特性諸如酶穩(wěn)定性、生物可降解性、吸收能力和吸收率被用來表征超吸收性材料。
當(dāng)今可得到的兩種主要的超吸收劑是纖維素或淀粉接枝的共聚物和合成的超吸收劑。主要有二大類的合成的超吸收劑。它們是聚電介質(zhì)和非電介質(zhì)。聚電介質(zhì)是最重要的并被分成四類聚丙烯酸超吸收劑，聚丙烯腈基超吸收劑，聚馬來酐乙烯基單體超吸收劑和聚乙烯醇超吸收劑。其中，聚丙烯酸和聚丙烯腈基超吸收劑是最常用的。正如與纖維素接枝共聚物超吸收劑一樣，合成的超吸收劑的能力是隨著鹽濃度的增加而減少的，但是近來已配制出在鹽存在時(shí)使用的產(chǎn)品。這種耐鹽的超吸收劑的公開材料可從美國專利№ 5163115中發(fā)現(xiàn)，該專利還特意被編入于此作參考。
聚丙烯酸類超吸收劑包括丙烯酸和丙烯酸酯的均聚物與共聚物。單體單元通常被聚合而產(chǎn)生水溶性聚合物，然后通過離子和/共價(jià)鍵交聯(lián)賦予聚合物以不溶性。聚合物的交聯(lián)可以用多價(jià)陽離子，輻照，或用交聯(lián)劑來實(shí)現(xiàn)。產(chǎn)物的吸收性是由可電離的基，通常是羧酸酯，和交聯(lián)密度決定。
交聯(lián)密度不僅影響吸收性而且還影響吸收所需的時(shí)間與所形成的凝膠的強(qiáng)度。一般說來，交聯(lián)密度越高所形成的凝膠的強(qiáng)度就越強(qiáng)。達(dá)到吸收能力的時(shí)間是隨著交聯(lián)密度的增加和吸收能力的減少而減少的。
本發(fā)明的組合物還可包含其量為0.01～3重量份的其他的添加劑諸如生物殺傷劑和殺菌劑。優(yōu)選的殺菌劑是由Calgon Corporation制造的TK 100，其常用量為0.05～0.25重量份。在光纖電纜中放置這些組合物將上述成份混合，本發(fā)明的潤滑脂的特征是具有高穿透性的非滴淌性和低的屈服應(yīng)力。就潤滑脂而言高穿透能力使其具有更好的流動(dòng)性，即，具有更低的使用粘度以致電纜能被更容易地被潤滑脂所充填。此外，本發(fā)明提供超過現(xiàn)有技術(shù)制劑的優(yōu)點(diǎn)。上述的優(yōu)越的加工性的不尋常處在于在易于充填的熱與剪力下材料能夠盡可能的薄。此點(diǎn)已被本發(fā)明的填充組合物的低于約10～30的屈服應(yīng)力和本發(fā)明的注入組合物的約50～150的屈服應(yīng)力所證實(shí)。于是。本發(fā)明的潤滑脂能更容易和更快充填電纜，并由此避免了能在光纖電纜中引起衰減的微彎曲的困難。
當(dāng)將潤滑脂作為填充化合物引入到光纖電纜中時(shí)，重要的是使粘度達(dá)到盡可能低以致使纖維不會(huì)被移動(dòng)。這點(diǎn)是通過在高剪力下將潤滑脂引入到電纜中來實(shí)現(xiàn)的。潤滑脂組合物被保留在貯槽或鼓式泵(drumpump)的鼓中，一種活塞式鼓式泵與此相連。此泵引起低的剪力并使?jié)櫥瑥墓闹辛鞒觯M(jìn)入到被跟蹤和加熱的而使在其中的潤滑脂保持在至少約為80℃溫度的輸送導(dǎo)管或管子中。然后潤滑脂通過在例如從約5000到高達(dá)約20000轉(zhuǎn)/秒的高剪力條件下操作的齒輪泵。泵的出口管將將潤滑脂送入到處于光纖電纜周圍的管心，以使?jié)櫥M(jìn)入到纖維周圍的電纜中的方式擠出。潤滑脂在溫度約500～600°F、優(yōu)選為約550°F下被擠入到電纜中。與現(xiàn)有技術(shù)的潤滑脂不同，本發(fā)明的制劑在該溫度時(shí)是稍穩(wěn)定的。
當(dāng)所說的組合物被用作注入化合物時(shí)，可使用類似的程序，除了較少考慮引起纖維的移動(dòng)外，因?yàn)樗鼈冎糜阪z裝與填充化合物之中。如本技術(shù)領(lǐng)域的熟練人員所知，注入化合物被用于電纜的鎧裝與外套之間的開口部位。有利之處在于本發(fā)明的組合物由于不會(huì)使電纜的任何聚丙烯組分變質(zhì)，因而既可被用作填充料又可被用作注入物。
本發(fā)明的組合物能通過為獲得適用作為光纖電纜的填充料或注入料的潤滑脂的各種適當(dāng)?shù)脑囼?yàn)。這些試驗(yàn)包括在25℃下使用0.1毫米的滲透劑做的紙流失試驗(yàn)。此試驗(yàn)被述于下步驟準(zhǔn)備下列材料5ml注射器；直徑11cm的1型濾紙；Pyrex表面玻璃(直徑12cm)；600ml Pyrex燒杯；試驗(yàn)室用刮刀；分析天平；鑷子；剪子；和被設(shè)定在80℃的強(qiáng)制通風(fēng)烘箱。
1.用試驗(yàn)室用刮刀將潤滑脂化合物裝入到注射器中。慢慢地按壓活塞以便排除空氣泡。
2.切出一塊1英寸×1英寸方塊的濾紙；稱重(WT1)并記錄(準(zhǔn)確到0.0001克)。
3.從注射器中將1ml的化合物緩慢地加到濾紙塊上而形成圓斑(在斑邊周圍留有某些空白使圓斑能擴(kuò)展)。稱出此“試樣塊”的重量并將此值作為WT2記錄之。
4.稱出直徑為11cm的圓濾紙的重量(WT3)，并將其放置于表玻璃上。
將“試樣塊”放置在濾紙的中央，并用600ml燒杯覆蓋。
5.讓試樣塊在室溫下靜置16小時(shí)。
6.稱出試樣塊重量(WT2A)和大圓濾紙的重量(WT3A)。
7.將試樣塊重新放到燒杯下，并將整套組合件放置到烘箱中。靜置24小時(shí)。
8.從烘箱中取出并在大理石表面上冷卻5分鐘。稱出試樣的重量(WT2B)和圓滬紙的重量(WT3B)。注意任何的顏色變化。
9.扔掉試樣塊與濾紙。
10.當(dāng)處理試樣塊與圓濾紙時(shí)，僅使用鑷子。小心從試樣塊掉失水份與所有的外部粒子。
計(jì)算的結(jié)果如下
計(jì)算“A”值被用來計(jì)算在室溫下放置16小時(shí)后的重量變化?！癇”值被用來測定在80℃下再放置24小時(shí)后的重量變化。
1.初始重量＝(WT2)-(WT1)2.重量損失＝(WT2)-(WT2A或WT2B)3.％重量損失＝重量損失×100/初始重量4.濾紙重量的增值＝(WT3A或WT3B)-(WT3)5.揮發(fā)重量a.如果(重量損失)-(濾紙重量的值)＞0b.如果(重量損失)-(濾紙重量的值)≤06.％揮發(fā)物重量＝揮發(fā)物重量×100/初始重量7.％非揮發(fā)性物質(zhì)分離＝％重量損失-％；揮發(fā)物重量量測誤差由于反復(fù)的處理試樣之故，出現(xiàn)某些誤差是意料中的，特別是在室溫下計(jì)算揮發(fā)物重量損失時(shí)。所有的重量應(yīng)被記錄到最接近0.0001克。全部的計(jì)算結(jié)果應(yīng)盡可能全都報(bào)導(dǎo)。被評(píng)估的化合物應(yīng)至少同時(shí)測定三個(gè)試樣。然后將所得的％值平均以測定出％重量損失和％非揮發(fā)物分離。
少于約15的值被認(rèn)為是良好的而少于約10的值被認(rèn)為是優(yōu)越的。
另一種性能測定是錐體流失試驗(yàn)(cone bleed test)。該試驗(yàn)是如下進(jìn)行的設(shè)備1.錐體—帶有金屬絲提手的60網(wǎng)目的鎳篩網(wǎng)錐體。此篩網(wǎng)錐體具有3600個(gè)孔/平方英寸、0.0075英寸金屬絲、0.011英寸的孔。它由Newark Wire Cloth制造。
2.燒杯-250ml玻璃燒杯。
3.棒—由玻璃或其他材料制成，它被用來支持燒杯中的篩網(wǎng)錐。
4.烘箱—空氣烘箱，帶有可調(diào)節(jié)的溫度控制器(±1℃)。
5.干燥器。
6.天平—讀數(shù)到0.1mg。
7.刮刀—金屬制，平的。步驟
1.預(yù)熱烘箱到80℃。
2.在分析天平中稱量干凈的燒杯。記錄重量接近到mg(重量W1)。
3.稱量空錐體。記錄重量接近到mg(重量W2)。
4.使用刮刀將試樣放置在錐體中使?jié)櫥捻斆媸瞧酵坏?以防止在試樣頂面上截留油)并稱重。記錄重量接近到mg(重量W3)。
5.將錐體懸置于燒杯中的玻璃棒上。不讓錐體與杯壁接觸。
6.稱量整套組合件到接近mg(重量W4)。
7.將燒杯與錐體放置于設(shè)定在80℃的烘箱中。
8.經(jīng)30小時(shí)從烘箱中取出錐流失裝置并將其放置于干燥器中以冷卻到室溫(約一小時(shí))。
9.當(dāng)冷卻時(shí)，稱量整套組合件(重量W5)。
10.朝燒杯內(nèi)側(cè)輕敲錐體以除去任何粘附到頂面的油。
11.稱量燒杯。記錄重量到接近到mg(重量W6)。
12.計(jì)算錐體流失和蒸發(fā)。計(jì)算1.為了計(jì)算百分錐體流失使用下面的方程式
式中W6＝在經(jīng)過合適的爐溫時(shí)間后的燒杯的重量W1＝原始的燒杯重量W3＝原始的錐體與試樣的重量W2＝錐體的重量2.為了計(jì)算百分蒸發(fā)而使用下面的方程式
式中
W4＝錐體、試樣、棒、和燒杯的原始重量W5＝在烘箱中經(jīng)合適的時(shí)間后的錐體、試樣、棒、和燒杯的重量W3＝錐體和試樣的原始重量W2＝錐體的重量少于約3的值被認(rèn)為是具有代表性的良好的潤滑脂制劑。
實(shí)施例現(xiàn)結(jié)合下列的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的范圍作進(jìn)一步的介紹，提供這些實(shí)施例的目的僅為了說明本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方案，而不是對(duì)本發(fā)明的范圍加以任何的限制。除了另有說明者外，在這些實(shí)施例中所有的份數(shù)均以重量表示。
實(shí)施例1～29通過如上所述的在高剪力下將各成份混合在一起而制備表1中所示的各制劑。對(duì)這些制劑的測定結(jié)果被示于表2中。盡管未測定實(shí)施例1～3中的制劑的性質(zhì)，但是它們顯然能生產(chǎn)出良好的潤滑脂制劑。每種潤滑的所有性質(zhì)并未全部被測定，因?yàn)闉榱搜芯刻囟ㄐ再|(zhì)諸如屈服應(yīng)力、紙滲透等的變化僅對(duì)在先的制劑進(jìn)行改進(jìn)，以研究由于這些改進(jìn)所引起的變化。
表1-制劑實(shí)施例組分 對(duì)照物 對(duì)照物 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10A B蓖麻油 90 65.65 66.15 66.65 68 58 58 5858.05 58.05 58.05VORITE 105 93.05VORITE 125 25 25 25 25 35 35 3535 35 35US 202 7TS 720 67.5 7 6.5 6 6 4 5 6 6 6PLX 959 0.75 0.75 0.75TK 100 0.2 0.050.05 0.05 0.2 0.20.20.2L 150 1.8 1.81.8V 854 3 0.750.75 0.75 0.750.75V 9742 1
表1-制劑(續(xù))實(shí)施例組分 11 12 1314 15 16 17 18 19 2021 22蓖麻油59 36.05 4343 51.96 53.83 53.21 54.65 54.95 61.2 59.1 53.35VORITE 110 50VORITE 115 50VORITE 125 35 54.5 31.24 32.77 31.99 36.25 36.25 30 28.98 26.16TS 72058.5 6 6 6 7 8 8.58 86 4PX 959 0.9 0.75 0.75 0.8TK 100 0.05 0.050.05 0.05 0.05 0.05 0.2 0.05 0.05V 854 0.75 0.75 0.750.75 0.75 0.75 0.75 0.75DUALITE6032 AE 5 5 5 5.11 5.22SAB 800 HS 5 1 110
表1-制劑(續(xù))實(shí)施例組分 23 24 25 26 27 28 29蓖麻油 58.255.48 57.48 57.7558.4557.4558.45VORITE 110VORITE 115VORITE 12535 27.72 28.72 28.4528.7528.7528.75TS 720 6 6 6 6556PX 959 0.750.750.750.75 0.75 0.75 0.75TK 100 0.050.050.050.05 0.05 0.05 0.05DUALITE 5 5 77656032AESAB 800 HS5 2 11
表1的注解蓖麻油是CasChem，Inc.的AA標(biāo)準(zhǔn)級(jí)蓖麻油。
VORITE 105是一種具有羥值為130和25℃粘度為26沲的蓖麻油加合物。
VORITE 110是一種具有羥值為102和25℃粘度為115沲的蓖麻油加合物。
VORITE 115是一種具有羥值為93和25℃粘度為192沲的蓖麻油加合物。
VORITE 125是一種具有羥值為72和25℃粘度為900沲的蓖麻油加合物。
US 202是一種得自Degussa的膠態(tài)氧化硅。
TS 720是一種得自Cabot Corporation的膠態(tài)氧化硅。
PLX949是得自Vanderbilt Chemicals的一種胺與酚化合物的摻合物的抗氧劑。
TK 100一種得自Calgon Corpration的殺菌劑。
L 150是一種得自Ciba Geigy的胺基抗氧劑。
V 854是一種得自Vanderbilt Chemicals的鋅、硫和酚化合物的抗氧劑。
V 974是一種得自Vanderbilt Chemicals的金屬和酚化合物的抗氧劑。
DUALITE 6032AE是得自Pierce & Stevens的玻璃微球。
SAB 800HS是一種得自Stockhausen，Inc.的超吸收劑。
表2-結(jié)果性 質(zhì)實(shí)施例粘度紙滲透 錐體流失 其他(cps)對(duì)照物A9.4 27.9 4.75對(duì)照物B15.719.7 2.4419.612.2 1.8523.29.4 1.35 OIT＝55分屈服應(yīng)力＝25Pa624.111.8 0.3724.210.5 0.84 屈服應(yīng)力＝17Pa822.913.7 1.8 屈服應(yīng)力＝43Pa925.915.6 1.210 28.610.3 1.4OIT＝67分屈服應(yīng)力＝28Pa11 19.110.2 1.7412 49.1 0.7213 15.517.5 2.214 14.417.1 1.815 屈服應(yīng)力＝39Pa16 屈服應(yīng)力＝36Pa17 屈服應(yīng)力＝51Pa180.47 屈服應(yīng)力＝71Pa190.43 屈服應(yīng)力＝52Pa200.63 OIT＝55分屈服應(yīng)力＝52Pa21 13.6 1.63 屈服應(yīng)力＝34Pa22 16.4 1.87 屈服應(yīng)力＝11Pa23 11.1 0.9240.5屈服應(yīng)力＝42Pa250.7屈服應(yīng)力＝28Pa260.8屈服應(yīng)力＝25Pa272.5屈服應(yīng)力＝15Pa281.3291.1屈服應(yīng)力＝27Pa
就這些實(shí)施例而言，實(shí)施例5和10具有非常好的OIT值，實(shí)施例7、22和27具有非常低的屈服應(yīng)力值。實(shí)施例12具有非常高的粘度，它對(duì)某些應(yīng)用中是有利的。實(shí)施例6、7、18、19、20、23、24、25、和28具有最好的錐體流失性，而實(shí)施例4-8、10、11、21和23具有最好的紙滲透性。在這方面，實(shí)施例23提供最好的抗彎曲性。
這些結(jié)果顯示，能夠根據(jù)想望的要求來調(diào)整粘度、流失率和屈服應(yīng)力值。例如，對(duì)填充化合物而言，低屈服應(yīng)力組合物被優(yōu)選。粘度約為12～30000的特別適用作填充化合物，而更高粘度的組合物可用作注入化合物。根據(jù)具體電纜形狀或結(jié)構(gòu)的其他要求可以要求不同的性質(zhì)，這些可以根據(jù)上述各組分的混合物來選擇。實(shí)施例30聚丙烯填充化合物的吸收性試驗(yàn)是使用各種電纜的潤滑脂進(jìn)行的，并且其結(jié)果被示于下表3中。將聚丙烯和潤滑脂試樣接觸和保持在80℃一段記錄的時(shí)間，并測定被聚丙烯吸收的潤滑脂的百分率。
表3吸收率(％)潤滑脂組合物或類型 1周后 2周后3周后礦物油—聚丁烯 12.7213.4914.06聚α-烯烴—聚丁烯(制造商A) 7.58 8.64 9.19聚α-烯烴—聚丁烯(制造商B) 4.12 5.48 6.14本發(fā)明的實(shí)施例23 0.14 0.25 0.30上述的資料顯示本發(fā)明的潤滑潤滑脂，與常規(guī)的制劑相比，是與聚丙烯高度相容的。
盡管此處所披露的本發(fā)明被完全認(rèn)為是能實(shí)現(xiàn)上述目的的，但是考慮到本領(lǐng)域的熟練的技術(shù)人員能作出許多的改進(jìn)和另外的實(shí)施方案，因此只要它們處于本發(fā)明的精神與范圍內(nèi)，所附的權(quán)利要求書應(yīng)包括所有這樣的改進(jìn)與實(shí)施方案。
權(quán)利要求
1.一種用作電纜填充料的潤滑脂組合物，包含約25～75重量份的含蓖麻油或蓖麻醇酸酯多羥基化合物的油組分；約13～71重量份由(A)聚合的蓖麻油或(B)聚異氰酸酯化合物與蓖麻油或蓖麻醇酸酯多羥基化合物的反應(yīng)產(chǎn)物構(gòu)成的羥基封端聚合物；和約4～12重量份的當(dāng)混合時(shí)能賦予組合物以凝膠結(jié)構(gòu)的膠態(tài)粒子。
2.權(quán)利要求1的組合物，其中所說的膠態(tài)粒子是憎水的煅制氧化硅、沉淀氧化硅、粘土、或它們的混合物。
3.權(quán)利要求1的組合物，其中所說的膠態(tài)粒子的存在量約為5～10重量份。
4.權(quán)利要求1的組合物，其中所說的油的存在量約為40～70重量份和所說的羥基封端的的聚合物的存在量約為20～50重量份。
5.權(quán)利要求1的組合物，其中所說的油是蓖麻油。
6.權(quán)利要求1的組合物，其中所說的羥基封端的的聚合物是具有羥值至少為70、25℃時(shí)粘度至少為26沲的、聚異氰酸酯化合物與蓖麻油的反應(yīng)產(chǎn)物。
7.權(quán)利要求6的組合物，其中所說的油是蓖麻油和其存在量約為50～60重量份，所說的羥基封端的的聚合物是聚異氰酸酯化合物與蓖麻油的反應(yīng)產(chǎn)物，其存在量為約30～40重量份，所說的膠態(tài)粒子是氧化硅、粘土、或它們的混合物其存在量為約6～8重量份。
8.權(quán)利要求1的組合物，還包含其量為高達(dá)約5重量份流失抑止劑。
9.權(quán)利要求8的組合物，其中所說的流失抑止劑的存在量為約1～4重量份并包括聚氨酯彈體、聚酯彈體、丁二烯-丙烯腈、聚丙烯酸酯、丙烯酸酯的共聚物、氯化橡膠、或熱塑性嵌段共聚物。
10.權(quán)利要求1的組合物，還包含其量為約0.1～2重量份的抗氧劑。
11.權(quán)利要求1的組合物，還包含其量為高達(dá)約10重量份的阻水劑。
12.權(quán)利要求11的組合物，其中所說的阻水劑是超吸收聚合物并且其量為約1～5重量份。
13.權(quán)利要求1的組合物，還包含其量為高達(dá)約10重量份的中空微球。
14.權(quán)利要求13的組合物，其中所說的微球是由玻璃、陶瓷、塑料或它們的混合物制成的并且其存在量為約1～5重量份。
15.一種包含許多光學(xué)纖維和圍繞所說的纖維的鎧裝并用權(quán)利要求1的組合物充填的同軸電纜。
全文摘要
一種用作電纜填充料的潤滑脂組合物,此潤滑脂組合物含有約25～75重量份的蓖麻油或蓖麻醇酸酯多羥基化合物、約13～71重量份由聚合的蓖麻油或聚異氰酸酯化合物與蓖麻油或蓖麻醇酸酯多羥基化合物的反應(yīng)產(chǎn)物構(gòu)成的羥基封端聚合物,和約4～12重量份的膠態(tài)粒子諸如煅制氧化硅、沉淀氧化硅、粘土、或它們的混合物。任選地,還可添加賦予其以高溫性的抗氧劑組分,賦予其以抗流失性的、一般為橡膠的流失抑止劑,降低其滲水性的超吸收性組分,還可添加微球以減輕制劑的重量,和/或慣用的添加劑諸如殺菌劑、生物殺傷劑等。本發(fā)明還涉及制造這樣的物件例如電纜的方法,所說的電纜具有圍繞處在其中的許多光學(xué)纖維的鎧裝,和一處于其中的本發(fā)明的一種潤滑脂組合物。
文檔編號(hào)C08K3/34GK1195359SQ96196778
公開日1998年10月7日 申請(qǐng)日期1996年6月24日 優(yōu)先權(quán)日1995年7月12日
發(fā)明者M·布勞爾 申請(qǐng)人:卡斯化學(xué)有限公司