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          聚異丁烯在電纜膏光纜膏中的應用

          發布于 2014年11月05日 16:58:17

          一)電(光)纜填充膏簡介

          1)填充膏組成

          通信電(光)纜用填充膏是由不同的基礎油、增稠劑和添加劑組成的。一般來說,電纜膏是由石蠟油、低分子聚乙烯,增粘劑等組成。

          2)填充膏分類

          按工藝可分為:(1)熱熔型;(2)觸變型。

          按應用情況不同,分為:

          1) 光纖填充膏(纖膏):指與光纖直接接觸,填充于松套光纖管內。

          2) 纜芯填充膏(纜膏):指成纜工藝中填充于光纜纜芯中的油膏。

          3) 護套用填充膏:指涂覆于纜芯和護套之間的油膏,主要性能指標見表2。

          按填充膏的觸變性上看又可分為:(1)觸變型;(2)和非觸變型。

          按組成分為:(1)礦物油膏;(2)合成油膏;(3)硅油膏。

          二)光纜填充膏的作用

          光纜填充膏是光纜密封和保護光纖必不可少材料,它能有效地防止水份和潮氣侵入光纜內部,是保證通信傳輸質量的關鍵材料之一,因此在填充式通信光纜中應用非常廣泛。

          1) 光纜的理想松包緩沖材料:光纖在其中可隨光纜的狀態變化自動調節到低能位置(應力釋放)而免受外界帶來的應力損傷;

          2) 密封:使光纖和光纜元件免受外界環境的侵蝕;

          3) 阻水:阻止水沿光纜縱向滲入。

          由于光纜的制造、試驗、運輸、貯存和使用過程中要經受環境變化的考驗,填充膏必須經受得起這些考驗,且不能影響光纜的性能。如果有影響,必須限制在允許的 范圍內,超出限度就會對光纜的可靠性造成威脅。填充膏具備什么指標才不致對光纜的可靠性造成威脅,正是標準要解決的問題。

          三)影響電光纜膏的因素

          1)粘度

          纖膏大多為觸變性,纜膏大多為非觸變性或低觸變性,兩者之間有很大差別,且同一類型油膏按加工(冷填充、端接處理)特性要求也有相當大的范圍。因此在光纜 的加工過程和長期使用中選擇合適的粘度,是非常重要的。一般地講,粘度既不要過大,也不要過小,因為在加工過程中,希望粘度小,便于填入纜芯內。但粘度太 小,則加工時填充膏易流失,在纜芯受力時起不到緩沖的作用,而若粘度過大,影響纖芯的自由伸縮,易產生應力集中,造成微彎和大彎損耗。

          2)閃點、滴點和蒸發損失

          閃點體現填充膏在空氣中自燃的可能性,應保證在光纜試驗和使用的整個溫度范圍內不自燃。滴點主要用于表示油膏的最高使用溫度。對纖膏而言,要求其熱膨脹系數要小、閃點要高、揮發度要低,而纜膏的要求則可以低一些。蒸發損失幾乎完全取決于組成的基礎油種類、性質、餾分組成和分子量。蒸發度隨溫度升高而增大,在一定溫度下的蒸發損失總重量隨時間的增加而增多,但蒸發速率隨時間的增加而降低。

          3)錐入度

          常溫下的錐入度主要保證其有良好的加工性能。要求一定的低溫錐入度是為了保證不引起光纖損耗增加。而對纜膏而言,只要不影響光纜的低溫柔軟性即可。

          4) 遇水阻水性能

          填充膏遇水阻水填充膏在遇水時會釋放出一種超強聚合物,與水形成一穩定的凝膠體,從而堵塞滲水通道和空隙,阻止潮氣和水分繼續向纜內縱橫向滲透。

          5)油分離和氧化誘導期

          油分離是考核在一定溫度下油從填充膏中分離出來的數量。若油分離過大,則在使用過程中油易從纜芯中分離滴落,將導致油膏變硬,對線芯產生應力,影響填充和 傳輸質量等。一般情況下只要把該指標控制在一定范圍內,則對電纜光纜的影響不大。氧化誘導期是表明填充膏耐氧化分解的能力,通常是采用差熱分析來測定的。 油膏在高溫氧氣作用下,發生催化氧化反應,來判斷油膏的熱穩定性能,氧化誘導期時間越長,氧化安定性越好。

          6)析氫和酸值

          由于填充膏的組成中有油+添加劑,就包含了許多酸性組分,若酸性過大,則對周圍材料產生影響,如氧化、腐蝕等,還可能在水的作用下產生-OH離子,作用于光纖表面,對光纜的傳輸造成不良影響。因此應嚴格控制填充膏的酸值。析氫是影響光纜傳輸衰減的重要因素之一,它可導致光纖強度下降,衰減增加等。

          7)介電性能

          對于有電性能指標要求的電纜光纜填充膏,其介電性能應能滿足電纜光纜的電性能要求,這是很重要的指標,即介電常數、介質損耗、體積電阻率,因為油膏組分的 分子具有不同的極性,在外電場作用下,分子中正、負電荷產生極化,而產生微弱的導電。如果油膏介電性能不好,會導致電纜光纜的絕緣電阻降低,絕緣強度下 降,對回路的電容不平衡、回路間的串音衰減帶來不良影響,因此填充膏的電性能指標,是保證通信電纜光纜產品的質量極其重要的一項要求。

          8)相容性

          是指填充膏與通信電纜材料和通信光纜材料在長期接觸使用過程中,不會導致其結構變化,以及機械性能和電性能變壞,即油膏不會與其它材料產生明顯的物理和化 學作用。相容性的好壞需要相當長的時間才能顯現出來,據有關資料和一系列試驗表明,差的油膏可導致光纖涂層劣化、光纖強度下降、易開裂或剝離困難。油膏對 塑料和纖維等材料產生溶脹和增塑,導致對其組織和結構重組,內應力增大,易造成開裂、使抗張強度下降,不良油膏還可以使金屬復合帶起泡或分層。另外不同的 油膏與不同的材料相容性的結果也會不同,這里沒有一定規律性。因此相容性是針對不同的油膏與不同的材料長期相接觸所表現出的性能變化。

          四)聚異丁烯在電光纜膏中的應用

          填充膏的主要功能是防水,即阻止水分子向光纖表面滲透。因此,任何親水性的物質均不應用作基礎配方。表面化學的理論表明可用HLB值 (hydrophile-lipophile balance value)即親憎平衡值來確定物質的親水、琉水性能:疏水愈甚,HLB值愈??;親水愈佳,HLB值愈大。據此,配方設計時首選了HLB=0的液體石蠟以 及HLB同樣很低的二甲基硅油作為基料。

          除硅油類物質外,包括液體石蠟在內的大多數液態有機物的粘度皆隨溫度降低而迅速增加。為使填充膏不致困低溫過粘或高溫過稀而影響成纜工藝。必需調節其粘度 指數,即改變其粘度隨溫度的變化率。常用的粘度指數改進劑有聚甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸一極性單體共聚物、聚異丁烯、烯烴共聚物、聚烷基苯乙烯等高分子化 臺物。它們的共同之處是:低溫下在基礎油中有較強的凝聚力,分子呈卷曲狀。故粘度增加不大,高溫下.凝聚力減小,分子鏈展開,故可增加粘度。

          上述改進劑中以聚甲基丙烯酸酯應用最廣,但此處卻選用了聚異丁烯。原因是:

          1) 前者是HLB值較高的極性化臺物,后者是HLB值接近于零的非極性疏水物質;

          2) 聚異丁烯的化學性能穩定,在200℃下加熱24小時,無明顯的熱分輯;

          3) 聚異丁烯與非極性鏹質有良好的共混性,使填充膏得以長期穩定的使用而不會發生油分離;

          4) 更重要的是,聚異丁烯同時又是一種降凝劑(自身凝固點:-80~ -60℃.用量適當可使填充膏在-40℃的低溫下也不會凝固。

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