填料制造技术

本发明专利技术提出一种填料，它含有聚氧化烯和表面活性剂，该填料尤其适用于其光缆和／或芯线及封皮主要由聚烯烃塑料组成的光波导。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种填料，它尤其用于含有聚氧化烯基本液体的光缆(波导光缆)，和该填料在电及光学装置中的用途。光波导体用来传导光信号并以光缆的形式敷设。光缆通常具有下面的结构(松管结构)一种光缆封皮作为外边界包敷一根或多根芯线。在该芯线内具有一根或多根波导。无论在芯线内部还是在光缆封皮内部都填充有一种填料。凝胶状填料用在芯线内最好。在各芯线及作为外边界的光缆封皮之间的中间区同样可用凝胶物质填充。由于经济方面的原因，该填充材料通常是便宜的材料，如蜡。光波导本身主要由二氧化硅组成，不过也可由聚烯烃，氟代烃或其它塑料组成或含有这些物质。在此例如所称的聚环烯烃(尤其是环烯烃与短链烯烃的共聚合物及三元聚合物)，它本身可再用其它塑料涂覆。此外还有其它光缆结构，如“开槽芯光缆”，在此，光纤在槽中环绕圆形芯子，其中，这些槽用凝胶状物质填充，还有“带状光缆”，其中，光纤静止在宽的带子上，其中的多条纤维连成一块。目前，在松管结构中，光缆芯线通常填充有凝胶状物质，以避免光波导(即光纤)免受不良的机械或化学作用，如避免潮湿的影响。在其它光缆结构中，如“开槽芯”光缆或“带式”光缆中也采用凝胶状填料。填料的稠度这样来调节，即在纤维静止状态下产生一定的驻留能力。凝胶状物质在超过极限值的载荷条件下下陷，以保护光波导免受剪切刀(流动极限下的结构粘度)。其中，填充材料应始终占据芯线内所具有的整个空间。同时，必须尽可能避免填料与芯线、光缆封皮或光波导以及它们的涂层相互作用。此外，尤其在高温下应足够可靠地避免填料滴出且在低温下不应变得太硬。凝胶状物质通常以一种矿物油和/或合成油为基础，它用一种触变剂(如胶体硅酸)来增稠，或必要时加入其它烃类聚合物、通常为橡胶，如SEBS、SIS、SI和SB(S-苯乙烯、I-异戊二烯、E-乙烯、B-丁二烯)以避免析出油并加入一种抗氧化剂。在专利文献中，已公开过许多作为填料基本液体的不同化合物，如矿物油/合成油，硅化物、弱交联的烃油，聚烯烃，EP-橡胶(E＝乙烯，P＝丙烯)和卤代联苯。德国专利DE-A1-3622211及其在美国的随后申请US4839,970提出了一种用于光波导芯线和/或光缆的填料，它含有50～90wt％的聚丙二醇，作为触变形还加入了50-1wt％高度分散的二氧化硅、氧化铝、氢氧化铝和/或含有卤素的有机化合物。聚丙二醇的分子量最好为2000-3500g/mol。当该填料用在光波导芯线中时，其聚丙二醇在填料中的含量为99～96wt％，而触变剂含量为1～4wt％。作为光缆的填料，建议其组成为92-50wt％的聚丙二醇和8-50wt％的触变剂。该填料对作为纤维涂层材料的聚氨酯丙烯酸酯不发生作用。用来挤压成形芯线的材料通常由聚酯，聚对苯二酸丁二醇酯或至少部分由极性基团组成的类似塑料组成。由于这类塑料相对较贵，从经济角度考虑，建议换成价格更便宜的链烯烃聚合物，如LD-聚乙烯，HD-聚乙烯或聚丙烯。不过几乎所有市场上能找到的填料都是以矿物油和/或合成油为基础的，它们使与之接触的链烯烃塑料的机械性能变坏，因为它迁移到其内部并因此改变了其性能。例如，由于油的迁入，其抗拉强度被大大降低。为了能采用更便宜的链烯烃材料作为芯线料，人们需要新的无迁移的芯线填料。本专利技术的目的在于，提供这样一种光缆填料，即它对于由链烯烃聚合物组成的芯线材料和/或光缆外皮和/或光缆涂层而言具有适当低的迁移性并同时是足够的非极性，以便起到防潮膜的作用。此外，该填料必须是抗化学和物理老化的并在一宽的温度范围(-60℃～+80℃)内不仅其流变学特性，而且与光缆的其它材料的化学相容性都大大地得以保持。它应有效吸收拉应力和压应力并远离光波导以及从外壳看上去没有吸水倾向。它还必须在光缆和芯线填充时易于加工，且在长时间使用后或在更高或更低温度影响下不会导致各相、基本液体和胶体颗粒分离。此外光波导体应与氢和水保持有效的远离。本专利技术权利要求1所述的光缆填料能实现上述目的，它由含有作为基本液体的一种或多种聚氧化烯的组合物组成，其亚烷基单元具有2～5个，最好是2～3个碳原子，基于亚烷基单元具有2～4个，最好是2～3个醚键，并且含有作为胶体颗粒的硅和/或铝的氧化物或氢氧化物及至少一种表面活性剂。尤其是，本专利技术的填料所含有的聚烯化氧具有下面的结构式A-n-Z 其中，A和Z是端基，它们通常是氢、羟基或C1～C5烷基，其中A最好是烷基，而Z最好是羟基；X主要是未分枝或分枝的具有2～4个，最好2～3个碳原子的饱和亚烷基，如亚乙基-CH2-CH2-或1，2-亚丙基-CH2-CH(CH3)-或1，3-亚丁基-CH2-CH(CH3)-CH2，其中，X对于每一n值可以是不同的，n是这样的一个总数，即聚合物的平均分子量为200至5000g/mol。本专利技术中的聚氧化烯的分子量为200～5000g/mol，最好是200～2000g/mol，尤其最好是300～1800g/mol。聚氧化烯也可称作聚醚。聚丙二醇及聚乙二醇也属于聚氧化烯类。聚氧化烯应具有＜0.2wt％的含水量(按照Karl Fischer)。例如Goldschmidt AG公司的PE8901产品和Arco Chemical公司的Acclaim2000产品。作为胶体颗粒(触变剂)，采用的是高度分散的硅酸，它如果需要可含有Al2O3添加剂，其中，必要的话，硅酸可部分或完全进行疏水化处理(涂层)。胶体颗粒的BET表面积为50-500m2/g。胶体颗粒的平均粒径应小于50nm，按初级颗粒的平均粒径计，或按团聚体的平均粒径计为小于50μm。如Degussa公司的Aerosil商品及Cabot公司的CaB-O-SilTS610。此外，硅酸盐，膨润土、蒙脱石或其混合物适合用作胶体颗粒。此外采用了表面活性剂，它作为添加剂有利地改变胶体颗料的流变学特性并使其保持分散状态。本专利技术中的表面活性剂是界面活性物质。它带有一个疏水烃基和一个或必要时多个亲水的官能基。该分子的亲水部分是极性的官能基(如-COO-、-CONH-，OSO3-、SO3-)，而其疏水部分则是非极性的烃基。本专利技术采用的界面活性物质(表面活性剂)是(A)阴离子和阳离子表面活性剂。阴离子表面活性剂(阴离子性的表面活性剂)具有一个或多个官能阴离子活性基团，它们在水溶液中解离形成阴离子。典型的阴离子基团的例子是-COOH，-COONa，-SO3Na和-OSO3Na。尤其合适的是聚羟基羧酸，特别是低聚或高聚的聚羟基羧酸和它们的盐。阳离子表面活性剂是阳离子活性的表面活性剂，即界面活性物质的总称，它具有确定表面活性的高分子或低聚的疏水有机基团并在水溶液中解离时以阳离子的形式存在。例如，阳离子表面活性剂是通式为(R4N+)X-的季铵化合物。所称的阳离子表面活性剂是其中的氮基被两个长的和两个短的烷基取代，如二甲基二硬脂基氯化铵。最好是烷基铵盐，尤其是低聚物或聚合物，如聚合羧酸或其衍生物的烷基铵盐。表面活性剂的量最好为胶体颗粒组分的10-15％(重量)。表面活性剂的加入使得采用少量胶体颗粒和采用低分子的聚氧化烯成为可能。这导致本专利技术的填料具有优异的低温性能。此外，填料的渗油性通过加入表面活性剂而下降。例如提到的适合的界面活性剂有低分子不饱和酸性聚羧酸聚酯Tracodis200溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种填料，相对于填料总重量含有如下组分：（ａ）５０－９９ｗｔ％的一种或多种聚氧化烯，其亚烷基单元具有２－５个碳原子和２－４个醚键，其中，聚氧化烯的分子量为２００－５０００ｇ／ｍｏｌ，（ｂ）１－１０ｗｔ％的一种或多种硅和／或铝的胶体氧 化物和／或氢氧化物，（ｃ）０．１－１０ｗｔ％的一种或多种表面活性剂，其中，该表面活性剂为：（Ａ）阴离子或阳离子表面活性剂和／或（Ｂ）至少具有三个羟基的多元醇，其中，羟基中的至少一个被醚化或酯化。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：M门克，
申请(专利权)人：MWO化学工业品生产股份有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]