一种用于光缆的防水交联聚乙烯护套材料及其制备方法与流程

本发明属于光缆保护套，具体地，涉及一种用于光缆的防水交联聚乙烯护套材料及其制备方法。

背景技术：

1、光缆(opticalfibercable)是为了满足光学、机械或环境的性能规范而制造的，它是利用置于包覆护套中的一根或多根光纤作为传输媒质并可以单独或成组使用的通信线缆组件。光缆在冶金、通信、电子、自动化及信息化网络等行业应用广泛，光缆由一定数量的光纤按照一定方式组成缆芯，外包有护套制成，因此外护套材料的选择对光缆的性能起决定性作用。

2、目前常见的光缆护套材料为聚乙烯、聚氯乙烯或者聚烯烃共混树脂加阻燃填充技术，生产出来的光缆性能较差，远远不能满足现今需求。但是由聚乙烯交联制得的交联聚乙烯具有良好的力学性能、热稳定性、电绝缘性能和优异的综合性能，将其作为光缆护套材料能显著提升光缆的性能。

3、目前大多光缆被埋在地下，长期受到地下潮湿水汽的侵蚀，而交联聚乙烯自身耐水性较差，导致光缆的护套易受损，出现通讯质量差的现象。不仅如此，交联聚乙烯自身的氧指数较低，阻燃性较差，遇到明火可能会导致火灾事故的发生，危害人们的生命健康安全。因此，还需对交联聚乙烯的防水性和阻燃性进行改善，以满足光缆保护套技术领域的更高需求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供了一种用于光缆的防水交联聚乙烯护套材料及其制备方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种用于光缆的防水交联聚乙烯护套材料的制备方法，包括以下步骤：

4、将低密度聚乙烯母料在烘箱中干燥18h，将干燥后的低密度聚乙烯母料、改性剂、过氧化二异丙苯(过氧化物引发剂)、乙烯基三乙氧基硅烷(硅烷偶联剂)、抗氧剂1010混合，加入双螺杆挤出机中，熔融共混，挤出，制成片材，在85℃水煮条件下发生交联，制成用于光缆的防水交联聚乙烯护套材料。

5、进一步地，各原料按照重量份数计如下：78-90份低密度聚乙烯母料、14-20份改性剂、0.1-0.3份过氧化二异丙苯、3-5份乙烯基三乙氧基硅烷、0.4-0.6份抗氧剂1010。

6、通过硅烷交联将线性结构的聚乙烯变为硅三维网状结构的交联聚乙烯，制得交联聚乙烯的各项性能相比于普通聚乙烯都有了显著的提升，抗氧剂1010的加入，能防止在制备过程中产品发生氧化。

7、进一步地，所述改性剂通过以下步骤制得：

8、s1、室温，氮气保护下在装有搅拌回流装置的三口烧瓶中将1-壬胺、三乙胺与丁酮混合搅拌均匀，边滴加烯丙基氯边进行搅拌，控制反应温度为55℃，回流反应2h，反应完成，过滤，将滤液进行减压蒸馏，得到中间体1；1-壬胺、三乙胺、丁酮、烯丙基氯的用量之比为15.1g:10ml:50ml:7.6g；

9、1-壬胺和烯丙基氯发生亲核取代，通过控制二者的摩尔比接近1:1且1-壬胺略微过量，三乙胺除去反应生成的氯化氢，得到中间体1；具体反应过程如下所示：

10、

11、s2、在装有搅拌回流装置三口烧瓶中将三氯氧磷和季戊四醇搅拌均匀后，通入氮气，并升温至75℃，回流反应45min后，再将温度升高至115℃，回流反应时间约为8h，直至无氯化氢气体产生，反应结束，冷却至室温，依次用乙醚、苯、二氯甲烷洗涤，减压蒸馏除去溶剂，真空干燥，得到中间体2；三氯氧磷、季戊四醇的用量之比为42.5g:13.6g；

12、三氯氧磷和季戊四醇发生酯化反应，且三氯氧磷过量，得到中间体2；具体反应过程如下所示：

13、

14、s3、室温，氮气保护下在装有搅拌装置的三口烧瓶中将中间体1、中间体2、三乙胺与甲苯混合，搅拌至固体完全溶解，控制反应温度为65℃，保温反应4h，反应完成，过滤，旋蒸去除部分溶剂，再通过柱层析提纯(洗脱液采用氯仿/丙酮的混合溶剂，二者的体积比为15:1)，旋蒸除去洗脱液，干燥，得到中间体3；中间体1、中间体2、三乙胺、甲苯的用量之比为18.3g:31.2g:15ml:75ml；

15、中间体1和中间体2发生亲核取代，通过控制二者的摩尔比接近1:1且中间体2略微过量，三乙胺除去反应生成的氯化氢，得到中间体3；具体反应过程如下所示：

16、

17、s4、室温，氮气保护下在装有搅拌回流装置的三口烧瓶中将中间体3、三乙胺与甲苯混合，搅拌至固体完全溶解，加入2,2,2-三氟乙胺，控制反应温度为68℃，回流反应3h，反应完成，过滤，旋蒸去除部分溶剂，再通过柱层析提纯(洗脱液采用环己烷/乙酸乙酯的混合溶剂，二者的体积比为8:3)，旋蒸除去洗脱液，干燥，得到改性剂；中间体3、三乙胺、甲苯、2,2,2-三氟乙胺的用量之比为44.3g:20ml:75ml:9.9g；

18、中间体3和2,2,2-三氟乙胺发生亲核取代，三乙胺除去反应生成的氯化氢，得到改性剂；具体反应过程如下所示：

19、

20、制得的改性剂一端为碳碳双键，在引发剂的作用下，能在熔融过程中接枝到聚乙烯分子链上，使改性剂不易脱落，提升了性能的长久性，另外，改性剂中还含有螺环磷酸酯、p-n阻燃成分、c-f键、长碳链结构，其中螺环磷酸酯具有良好的阻燃效果，并且拥有稳定的六元杂环结构，在燃烧时季戊四醇骨架会形成焦炭保护层，抑制基体的进一步燃烧；除此之外，p-n阻燃成分是一种优秀的无卤阻燃成分，具备磷系和氮系阻燃剂的协同阻燃效果，进一步提升了基体的阻燃性能；此外，c-f键化学键高，稳定性好，能赋予基体显著的防水性；并且能对c-c主链进行包覆，降低基体的表面能，提升基体的耐化学品性；最后，长碳链属于亚甲基链节，具有很好的柔韧性，不仅能提升基体的抗冲击性能，还能进一步增强基体的防水性。

21、本发明的有益效果：

22、1、本发明制得的保护套材料，主要原料为通过硅烷交联制成的交联聚乙烯，相比于普通聚乙烯，综合性能有了显著的提升。

23、2、通过设计合成一种改性剂，能显著增强保护套材料的防水性、阻燃性和一定程度的抗冲击性能，并且接枝到聚乙烯分子链上，性能长久不易脱落。

24、因此，制得的保护套材料具有稳定高效的防水性、阻燃性和一定程度的抗冲击性能，且综合性能优异，在光缆保护套技术领域具备重要应用价值。

技术特征：

1.一种用于光缆的防水交联聚乙烯护套材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种用于光缆的防水交联聚乙烯护套材料的制备方法，其特征在于，各原料按照重量份数计如下：78-90份低密度聚乙烯母料、14-20份改性剂、0.1-0.3份过氧化二异丙苯、3-5份乙烯基三乙氧基硅烷、0.4-0.6份抗氧剂1010。

3.根据权利要求1所述的一种用于光缆的防水交联聚乙烯护套材料的制备方法，其特征在于，所述改性剂通过以下步骤制得：

4.根据权利要求3所述的一种用于光缆的防水交联聚乙烯护套材料的制备方法，其特征在于，步骤s1中1-壬胺、三乙胺、丁酮、烯丙基氯的用量之比为15.1g:10ml:50ml:7.6g。

5.根据权利要求3所述的一种用于光缆的防水交联聚乙烯护套材料的制备方法，其特征在于，步骤s2中三氯氧磷、季戊四醇的用量之比为42.5g:13.6g。

6.根据权利要求3所述的一种用于光缆的防水交联聚乙烯护套材料的制备方法，其特征在于，步骤s3中中间体1、中间体2、三乙胺、甲苯的用量之比为18.3g:31.2g:15ml:75ml。

7.根据权利要求3所述的一种用于光缆的防水交联聚乙烯护套材料的制备方法，其特征在于，步骤s4中中间体3、三乙胺、甲苯、2,2,2-三氟乙胺的用量之比为44.3g:20ml:75ml:9.9g。

8.一种用于光缆的防水交联聚乙烯护套材料，其特征在于，根据权利要求1-7任一项所述的方法制备而成。

技术总结本发明公开了一种用于光缆的防水交联聚乙烯护套材料及其制备方法，属于光缆保护套技术领域。各原料按照重量份数计如下：78‑90份低密度聚乙烯母料、14‑20份改性剂、0.1‑0.3份过氧化二异丙苯、3‑5份乙烯基三乙氧基硅烷、0.4‑0.6份抗氧剂1010。制得的保护套材料，主要原料为通过硅烷交联制成的交联聚乙烯，综合性能显著的提升。合成一种改性剂，能显著增强保护套材料的防水性、阻燃性和一定程度的抗冲击性能，并且接枝到聚乙烯分子链上，性能长久不易脱落。因此，制得的保护套材料具有稳定高效的防水性、阻燃性和一定程度的抗冲击性能，且综合性能优异，在光缆保护套技术领域具备重要应用价值。技术研发人员：杨波,李威,吕浩,道付安,丁超受保护的技术使用者：马鞍山新地优特威光纤光缆有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18