Page 46 - 网络电信2021年1/2月刊下
P. 46

降低了材料的强度和韧性;  又因聚合物基料和水合无机填料的                        硬脂酰基钛酸异丙酯OL-T999(简称TTS);  磷酸型单烷氧基型钛
            膨胀系数相差甚大，因而在热胀冷缩过程中，由于不均匀收缩                          酸酯TC-2等。（三）是采用粒径细微化的无机填料以提高与塑
            产生的内应力导致复合物内部的结构缺陷。这就给复合材料的                          料基料的相容性，无机填料的粒度对聚合物阻燃性能以及力学
            物理机械性能及加工性能带来巨大影响：低烟无卤阻燃护套料                          性能有很大的影响，研究表明，等量的阻燃剂，粒度越小，比
            的抗张强度≥10MPa，断裂伸长率≥160%。而相比之下，MDPE护                   表面积越大，阻燃效果越好，超细粒度的无机填料，可增强界
            套料抗张强度≥19MPa,断裂伸长率≥600%。特别是低烟无卤阻                     面的相互作用，有效的改善阻燃聚合物的力学性能。  （四）是
            燃护套料容易开裂的特性是光、电缆产品的致命缺陷，长期来                          改进加工工艺,  采用各组分的多级分散制备工艺，并在上阶双
            一直是困扰护套材料生产商和光、电缆企业的一大难题。                            螺杆、下阶单螺杆挤出机中再次分散、塑化挤出、造粒。使各
                多年前，笔者就注意到：有的低烟无卤阻燃光缆,  甚至                       种组分充分混合均匀,  保持良好以塑化状态,  从而提高材料的
            还在光缆盘上即发生开裂现象,  通常是线盘的最外层向阳面的                        抗开裂性能。
            光缆护套发生纵向开裂,  往往是在夏季太阳暴晒下,  在光缆弯
            曲受力和热应力的作用下产生的开裂现象;  还有的光、电缆在                            四、抗弯曲热应力开裂的阻燃护套料配方及
            敷设工程中，弯曲盘绕在场地中，因保护措施不力，经夏日陽                          工艺例示
            光暴晒在弯曲段护套开裂。在上述两个场景中，光、电缆阻燃                              现从笔者的发明专利：CN  201410115076.9（一种抗开裂低
            护套外表面受到灼热的阳光照射从而在护套的厚度方向产生温                          烟无卤阻燃护套料），以及CN  201410114656.6（一种抗开裂低
            差导致的热应力，加上在光、电缆弯曲段外表面上因弯曲产生                          烟无卤阻燃护套料的制备方法），中引述有关内容作为例示：
            的拉伸应力，在两种应力的联合作用下，阻燃护套料应力集中                              本发明所采用的技术方案为：一种抗开裂低烟无卤光缆阻
            部位的聚合物分子链断裂，材料结构破损，造成护套开裂。这                          燃护套料，其特征在于，包括下列重量份数的组分：聚合物基
            里，笔者将阻燃护套料的此类典型而常见的开裂现象取名为阻                          料40～50份、阻燃剂30～45份、阻燃剂填料1～10份、偶联剂
            燃护套的“弯曲热应力开裂”。这类护套料开裂的特征在于                           0.5～1.5份、相容剂1～5份、润滑剂1～3份、抗氧剂0.5～1.5
            光、电缆护套在受到弯曲应力的同时，又受到因温度梯度而形                          份、抗紫外线剂和助剂1.5份和0.5～1.5份；
            成热应力的作用，从而使复合物的分子链断裂导致护套开裂。                              所述的聚合物基料包括高密度聚乙烯HDPE5000S、乙烯-醋
            所谓热应力是指：温度改变时，物体由于外在约束以及内部各                          酸乙烯共聚物EVA7470M和POE聚烯烃弹性体8201，重量份数比为
            部分之间的相互约束，使其不能自由胀缩而形成的应力，又称                          30︰10︰5；
            变温应力。作为热应力开裂的一个典型例子，是阻燃护套料在                              所述的阻燃剂为氢氧化铝H-WF-1、硼酸锌ZB-2335、有机蒙
            挤出工艺中的冷却过程中可能产生的机理：与传统的护套料相                          脱土DK-4组成，重量份数比为35︰3︰1.2；所述的阻燃剂填料
            比较，LSZH护套在挤出时收缩更为急剧，导致护套外层已经冷                        为活性碳酸钙；
            却定型，而内层护套料还处于高温未定型状态，这种在护套内                              所述的偶联剂为单烷氧基型钛酸酯TC-2；
            由于温度梯度形成的热应力在护套中埋下了应力集中的隐患，                              所述的相容剂为相容剂MC-218；
            甚至最终导致光缆外护套的应力开裂。为减少生产过程中引起                              所述的润滑剂由PE腊和硬脂酸组成重量份数比为1.2︰
            应力集中，建议在LSZH护套挤出过程中，采用分段冷却的方式                        0.3；所述的抗氧剂由重量份数比为1︰1的抗氧剂1010和抗氧剂
            对光、电缆进行冷却。                                           168组成；
                关于光、电缆阻燃护套料抗弯曲热应力开裂性的性能，因                        所述的抗紫外线剂为PE碳黑母料，碳黑母料中的碳黑含量为
            未能找到在实验室中可资模拟的检测方法，故而迄今在有关行                          35~45%；所述的抗紫外线助剂为硅酮母粒PW1050。
            业标准中均未列入质量控制指标,  光、电缆生产厂商也无法判                            一种抗开裂低烟无卤光缆阻燃护套料的制备方法，包括以
            别护套料抗弯曲热应力开裂性的性能，因而在实际光、电缆生                          下步骤：
            产和使用中造成严重问题和困扰。笔者注意到在GB/T  32129-                        （1）阻燃剂的预处理：将配方量的阻燃剂和偶联剂加入混
            2015“电线电缆用无卤低烟阻燃电缆料"的国家标准中，列有耐                       合机，在80～90℃温度下以200～300转/分的速度混合8～10分
            热冲击试验条款，但其检测方法中试样卷绕在金属棒上放在烘                          钟，随后向其中投入配方量的阻燃剂填料、润滑剂和抗氧剂，
                     0
            箱中在130 C的温度中受试，试样受到的是恒温，并未产生热应                       在80～90℃温度下以220～280转/分的速度混10～12分钟；
            力的作用，所以其结果祇能反映材料的耐热性能，并不能反映                              （2）向步骤（1）得到的物料中加入聚合物基料，抗紫外
            阻燃料的抗弯曲热应力开裂性能。                                      线剂.、相容剂和助剂以250～320转/分的速度混3～5分钟；
                经分析,低烟无卤阻燃护套料弯曲热应力开裂的主要原因                            （3）将步骤（2）得到的物料首先送入、双螺杆挤出机
            是由于塑料基料的耐热性较差以及塑料基料与无机填料的界面                          进行一次塑化，之后送入单螺杆挤出机二次塑化，最后风冷模
            结合力较差所致。因而为提高低烟无卤阻燃护套料的抗弯曲热                          面切粒。本发明对前述的三个步骤并没有明确的限定，采用现
            应力开裂性能需从下列几个方面着手:  （一）是选用耐热性好                        有技术均可实施，进一步的在一次塑化阶段双螺杆挤出机的温
            的塑料基料：可以耐热性好的塑料基料HDPE为主,  并辅以EVA,                    度范围为120～150℃，优选125～140℃；在二次塑化阶段单螺
            聚烯烃弹性体作为改性剂，以提高其在热态时的抗开裂性能;                          杆挤出机胡温度范围为120～150℃，优选125～140℃，料压为
            （二）是选用高效偶联剂增强塑料基料与无机填料的界面结合                          20～30MPa。
            力：偶联剂如采用单烷氧基型钛酸酯类偶联剂较为有效,如三异                             由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列

                                                      网络电信 二零二一年一、二月                                           73
   41   42   43   44   45   46   47   48   49   50   51