光纜用高吸水膨脹型阻水膏及其製備的製作方法

2023-06-14 23:37:21 1

專利名稱：光纜用高吸水膨脹型阻水膏及其製備的製作方法
技術領域：
本發明涉及填充密封用阻水膏及其製備，特別涉及光纜用高吸水膨脹阻水膏及其製備。
背景技術：
光纜填充膏是目前國內外生產光纜不可缺少的重要材料，它填充於光纜芯與護套之間所有間隙內起密封防水作用，保護光纖不受環境中水分子的「侵蝕」，防止水分子滲入光纜，低溫下凍結損壞光纜，延長光纜使用壽命(20～40年)，保持光纜長期使用過程中傳輸信息的穩定性和可靠性。
光纜填充膏經歷了由熱熔型向觸變型發展階段。熱熔型填充膏需加熱熔化(90℃)後填充使用，既浪費能源，又易填充時滴落汙染環境。並使光纖經受熱損害、影響傳輸性能。觸變型填充膏由礦物油或合成油添加觸變劑、膠體穩定劑、抗氧劑等製成半固態膏狀物，具有在剪切力作用下變稀的特性，可在常溫下用泵輸送填充，填充後在光纜內保持不流動狀態，具有很好的防水密封性能。但當光纜受到側應力作用時，又可產生觸變流動性，自動消除應力殘留，使光纖避免應力微彎造成的傳輸損耗增加。所以，觸變型填充膏(又稱冷填充膏)具有熱熔型填充膏不可比擬的優點。現觸變型填充膏已完全取代熱熔型填充膏，在光纜生產中得到普遍應用。
一般觸變型填充膏為疏水性密封防水，雖然具有常溫下填充和防水性強的優點，但對填充工藝要求十分嚴格，填充時需要精確調節流量，以達到100％填充。填充低於100％可能會在光纜內留下空隙，形成滲水通道，高於100％會影響下一步金屬縱包搭接工藝，甚至造成光纜護套變形突起。為了解決該類填充膏存在的上述缺點，國內外不少人致力於研究和開發可膨脹的觸變型填充膏。美國Waterguard公司推出了一種可吸水膨脹的光電纜用阻水填充油膏(簡稱阻水膏)，其產品型號有P-60用於光纜填充、P-90用於通信電纜填充，並在北京獨資設廠建立華特(北京)公司生產兩種產品，提供國內光纜廠家使用，受到用戶歡迎。該阻水膏用精煉礦物油作基礎油，氣相二氧化矽(白炭黑)作觸變劑，添加高分子吸水膨脹粉等製成。既保留了一般疏水性觸變型填充膏可在常溫下填充的優點，又具有填充後遇水吸收、快速膨脹的特性，使用時勿需100％填充，即可自行阻塞滲水通道，達到100％阻水、防水性能，大大簡化了填充工藝，提高了產品的性能。但P-60、P-90阻水膏低溫性能、吸水速度、阻水能力和相容性不理想，且酸值較高。

發明內容
本發明的目的是提供一種光纜用高吸水膨脹型阻水膏及其製備。該阻水膏的低溫性能、吸水速度、阻水能力、相容性要好於現有阻水膏，且酸值低，各項技術指標符合要求。其生產工藝可行。
實現本發明目的的光纜用高吸水膨脹型阻水膏含有合成聚烯烴油、合成芳烴油、氣相二氧化矽、高分子抑油劑、WZP高分子吸水膨脹劑和抗氧劑成份，其成份的重量配比為合成聚烯烴油10～40份，合成芳烴油40～80份，氣相二氧化矽2～10份，高分子抑油劑1～5份，WZP高分子吸水膨脹劑5～10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。
所述的合成芳烴油是聚烷基苯油或多烷基苯油。
所述的高分子抑油劑是SB樹脂或SBS樹脂、EP樹脂。
所述的抗氧劑是抗氧劑264或抗氧劑2264。
所述的合成聚烯烴油與合成芳烴油作基礎油在配方中佔重量≥70％。
本發明的光纜用高吸水膨脹型阻水膏的製備步驟是(1)將合成聚烯烴油和合成芳烴油按設定比例混合、攪拌，升溫至180℃，減壓蒸餾，除去殘留揮發物及水份，得混合油A(2)將比例量的高分子抑油劑加入混合油A中，攪拌升溫至200℃，使固體物完全溶解後冷卻至60℃以下，得透明膠液B；(3)將比例量的抗氧劑加入膠液B中，攪拌、混合、溶解，得透明膠液C；(4)將比例量的氣相二氧化矽和WZP高分子吸水膨脹劑加入膠液C中，攪拌均勻後，得淡黃色膏狀物D；(5)將膏狀物D通過研磨，均化，由泵送入反應釜中攪拌下抽真空，脫除氣泡後，加壓下放料通過過濾，得最終產品阻水膏，裝桶密封保存。
本發明中所用試劑WZP高分子吸水膨脹劑是湖北省化學研究所生產的市售品，其它試劑均為市售工業品，氣相二氧化矽和高分子抑油劑為進口原料。
本發明的阻水膏中，合成聚烯烴油與合成芳烴油作為基礎油在配方中佔重量≥70％，是製備阻水膏最重要原料，對膏的低溫、閃點、抗氧化性、析氫、相容性等重要性能產生直接影響。氣相二氧化矽作為觸變劑，與合成油通過物理化學作用生成觸變性膏狀物，對其觸變性、滴點、酸值等性能有決定性作用。高分子吸水膨脹劑為高吸水樹脂，吸水後自身可膨脹其質量的300～500倍，凝膠強度高，對複合物的吸水時間，膨脹倍率、凝膠強度、阻水性能和酸值等指標有很大影響。高分子抑油劑提高觸變複合物穩定性。減少分油，滿足填充工藝嚴格要求。抗氧劑，微量加入可提高複合物的抗氧化性，並防止或降低析氫。
兩種合成油按不同比例混合，可得到粘度不同的混合油作基礎油，使製得的阻水膏有不同流變特和屈服強度，滿足光纜生產廠家不同填充設備和工藝要求。兩種油混合不僅保持了合成芳烴油凝固點低的優點，而且改進了粘溫變化特性。
氣相二氧化矽是燃燒法二氧化矽、粒徑小(超過200目)，比表面積大，酸值低，用於製造光纖纜填充料最為適合。控制加入量5～6％，即可達到要求的針入度(25℃)280～320 1/20mm。可滿足不同用戶填充設備及工藝參數條件要求。
為了抑制分油，我們加入一種高分子抑油劑降低分油，抑油劑具有微觀分離特性，通過次價鍵與二氧化矽觸變劑形成互穿網絡結構，大大提高了觸變劑網絡對油分子的親和性，從而降低了阻水膏的鋼網分油。
高分子抑油劑在觸變劑網絡中形成的網絡為物理交聯結構，於二氧化矽粒子表面，在剪切作用下也會發生次價鍵斷裂引起的「解聚」和解吸(對觸變劑)作用，並不影響油分子的流動性。
WZP高分子吸水膨脹劑是湖北省化學研究所生產的市售工業品，它具有粒徑小，吸水速度快，膨脹倍率高，不含酸鹼，耐水解性強，電性能好等優點，滿足製備光電纜阻水填充膏的性能要求。WZP高分子吸水膨脹劑的技術規格列於表1。
光纜用阻水填充膏標準要求吸水時間(15g膏吸水10g水)≤12min，有的用戶要求≤8min，吸水率≥1000％。一般加入6～8％WZP高分子吸水膨脹劑可以確保吸水率≥1000％。
光纜填充膏的含水量、酸值、抗氧化性與析氫量均被視為重要技術指標。標準中規定纜用填充膏的含水量≤0.1％，酸值≤1mgKOH/g。本阻水膏採用合成油作基礎油，經高溫脫脂、脫水處理，並經乾燥劑乾燥，觸變劑氣相二氧化矽為進口原料，其酸值和水含量均有嚴格限制，WZP高分子吸水膨脹劑不含酸鹼。從原材料入手，使複合物的這兩項指標均能通過標準要求。標準中還規定阻水膏的抗氧化穩定性用氧化誘導期來測定。標準要求在190℃下的氧化誘導期≥20min，析氫(80℃，24h)≤0.05μl/g。本阻水膏採用合成油作基礎油，溴價低，不飽和雙鍵含油量小，本身較礦物油耐氧化性好，加之在其配方中添加受阻酚類抗氧劑，可抑止氧化過程中的游離基反應，因此，本阻水膏具有氧化誘導期長，析氫量低的優點。
光纜阻水膏的相容性是指與其它成纜材料(鋼絲、PBT管、聚酯包帶、鋁塑複合帶、PE護套等)長期接觸，發生物理化學作用(溶解、降解、金屬腐蝕等)，引起其它材料性能(重量、體積、機械性能等)發生變化的程度，變化程度越小表示相容性越好。
本阻水膏以合成基礎油，分子量較高，對接觸的PBT套管，鋁塑複合帶熱熔膠層，高密度聚乙烯護套材料等極性強，結晶度高的聚合物材料的油滲透性比礦物油作基油的小，溶脹作用低，相容性也好。對中密度聚乙烯，線型低密度聚乙烯溶脹較大，相容性稍差。但對低密度聚乙烯這類結晶度低的非極性材料，國內外所有含油填充複合物相容性都差，所以，一般低密度聚乙烯不適合作填充光纜的護套材料。
本阻水填充膏以合成油為基油，不含硫化物。氣相二氧化矽作觸變劑，酸值低，對金屬鋼絲、鋼帶、鋁帶、銅片、鋁塑複合帶、鋼塑複合帶等不產生腐蝕作用。試片在膏中恆溫80℃浸泡14天，觀察表面無蝕痕和明顯變色現象，符合標準規定要求。
本光纜阻水膏由湖北省化學研究所或用戶抽樣送國內權威檢測中心——上海電纜研究所測試，結果良好。各項技術指標達到或超過標準規定要求，實測綜合性能列於表2。
從表2數據可以看出，本阻水膏與美華特佳P-60綜合性能相當，但本阻水膏比P-90具有外觀色淺，低溫性能好，吸水時間短(可調)，酸值低，相容性更好等優點，這是因為本阻水膏用合成混合油作基礎油，WZP作高分子吸水膨脹劑，不含酸鹼。
具體實施例方式
實施例1取合成聚烯烴油(聚異丁烯油)1kg，合成芳烴油(聚烷基苯油)7kg，氣相二氧化矽0.5kg，高分子抑油劑SBS樹脂0.2kg，WZP高分子吸水膨脹劑0.7kg，抗氧劑264 30g，按前述的製備方法製得光纜用吸水膨脹型阻水膏樣品供深圳市某光纜廠應用於某光纜通信工程，開通使用效果良好，應用表明，該產品物理化學性能穩定，工藝性能良好，各項技術指標符合相關行業標準，填充光纜傳輸性能可靠穩定。
實施例2取合成聚α-烯烴油40kg，合成聚烷基苯油40kg，氣相二氧化矽0.9kg，高分子抑油劑SB樹脂4kg，WZP高分子吸水膨脹劑10kg，抗氧劑22640.4g，按本發明前述的製備方法步驟，製得的光纜用吸水膨脹型阻水膏，測試性能完全符合標準，供珠海某光纜通訊公司用於填充光纜，該光纜用於某鐵路光通訊工程，開通使用效果良好，應用表明，該產品物理化學性能穩定，工藝性能好，填充光纜傳輸性能可靠穩定。
表1 WZP吸水膨脹劑技術規格


表2 本光纜阻水膏綜合性能表

權利要求
1.一種光纜用高吸水膨脹型阻水膏，其特徵是含有合成聚烯烴油、合成芳烴油、氣相二氧化矽、高分子抑油劑、WZP高分子吸水膨脹劑和抗氧劑成份，其成份的重量配比為合成聚烯烴油10～40份 合成芳烴油40～80份氣相二氧化矽2～10份 高分子抑油劑1～5份WZP高分子吸水膨脹劑5～10份抗氧劑0.1～0.5份。
2.如權利要求1所述的阻水膏，其特徵是合成聚烯烴油是聚α-烯烴油或聚異丁烯油。
3.如權利要求1所述的阻水膏，其特徵是所述的合成芳烴油是聚烷基苯油或多烷基苯油。
4.如權利要求1所述的阻水膏，其特徵是所述的高分子抑油劑是SB樹脂或SBS樹脂、EP樹脂。
5.如權利要求1所述的阻水膏，其特徵是所述的抗氧劑是抗氧劑264或抗氧劑2264。
6.如權利要求1所述的阻水膏，其特徵是合成聚烯烴油與合成芳烴油作基礎油在配方中佔重量≥70％。
7.權利要求1所述的阻水膏的製備方法，其特徵是步驟為(1)將合成聚烯烴油和合成芳烴油按設定比例混合、攪拌，升溫至180℃，減壓蒸餾，除去殘留揮發物及水份，得混合油A；(2)將比例量的高分子抑油劑加入混合油A中，攪拌升溫至200℃，使固體物完全溶解後冷卻至60℃以下，得透明膠液B；(3)將比例量的抗氧劑加入膠液B中，攪拌、混合、溶解，得透明膠液C(4)將比例量的氣相二氧化矽和WZP高分子吸水膨脹劑加入膠液C中，攪拌均勻後，得淡黃色膏狀物D；(5)將膏狀物D通過研磨，均化，攪拌下抽真空、脫除氣泡後，加壓過濾，得最終產品阻水膏，裝桶密封保存。
全文摘要
一種光纜用高吸水膨脹型阻水膏及其製備。該阻水膏含有合成聚烯烴油、合成芳烴油、氣相二氧化矽、高分子抑油劑、高分子吸水膨脹劑和抗氧劑成份。其合成聚烯烴油與合成芳烴油作基礎油在配方中佔重量≥70%,高分子吸水膨脹劑佔5～10%,阻水膏的吸水率≥1000%。製備方法是先將兩種合成油按設定比例混合、攪拌升溫至180℃,除去揮發物和水份,得混合油,將高分子抑油劑加入混合油中,攪拌升溫至200℃,固體完全溶解後冷卻至60℃以下,加入抗氧劑混合溶解,再加入氣相二氧化矽和高分子膨脹劑,攪均勻後,研磨、抽空、除氣泡,過濾得產品阻水膏。該阻水膏應用於填充各種光纜,物理化學性能穩定,工藝性能良好。
文檔編號C09K3/18GK1350046SQ0113822
公開日2002年5月22日 申請日期2001年11月26日 優先權日2001年11月26日
發明者佘萬能, 屈秀寧, 王文志, 餘曉夢, 劉解畦, 佘湘平, 劉衛, 孫群珍, 何文鵬, 沈革新, 陳捍寧, 榮家成, 彭長徵, 蔡代田, 夏巍, 沈金浩, 姜濤, 姜勝斌, 尤慶亮, 鄭成賦 申請人:湖北省化學研究所