填充材料制造技术

本发明专利技术涉及可用于通信电缆，例如电缆及光缆的填充材料。在一个实施方式中，（ａ）约５０－９５ｗｔ％的矿物油；（ｂ）小于约１０ｗｔ％的嵌段共聚物，选自苯乙烯－乙烯／丁烯，苯乙烯－乙烯／丙烯，苯乙烯－丁二烯－苯乙烯，苯乙烯－异戊二烯－苯乙烯，苯乙烯－乙烯／丁烯－苯乙烯，苯乙烯－乙烯／丙烯－苯乙烯，及其组合；（ｃ）小于约３５ｗｔ％的石油蜡；（ｄ）小于约２０ｗｔ％的空心玻璃微珠；及（ｅ）小于约１０ｗｔ％的触变剂，选自粘土，胶态金属氧化物，热解金属氧化物，及其组合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于通信电缆比如电缆和光缆的填充物。特别是，所述填充物呈现出低的介电常数及在高温下可以进行处理。背景现在许多通信电缆被埋入地下。在这种应用场合，所述通信电缆要求耐水渗透进入所述电缆，因为水能严重影响电缆的性能。例如，在电缆中，水破坏所述导电体的电容平衡。在光缆中，水对光缆的完整性产生负面的影响。本领域的普通技术人员设计的一种使水渗透进入所述电缆最小化的解决方案包括用干燥空气给所述电缆内部加压。尽管干燥空气增压的电缆在阻止水分迁移进入所述电缆是有效的，但证明保持是昂贵的，不是广泛接受的解决地下掩埋电缆的方法。另外，更广泛实施的解决方案包括用水不溶性的填充物，比如塞住电缆并止挡水迁移的密封剂填充电缆内部空隙的空间。当使用填充物时，通常考虑几种因数，比如介电常数，密度，耐老化和温度稳定性，成分的疏水性，处理加工和使用特点，填充物的冷却收缩率，毒性和成本。尽管上述技术可能是有效的，但仍需要具有较低介电常数同时考虑前段列出因数的不同的填充物。
技术实现思路
本专利技术公开了可用于电或者光系统比如电缆或者光缆的填充材料。在一个在一个举例说明的实施方式中，所述填充材料包含(a)约50-95wt％的矿物油；(b)小于约10wt％的嵌段共聚物，选自苯乙烯-乙烯/丁烯，苯乙烯-乙烯/丙烯，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯，苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯，苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯，苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯及其组合；(c)小于约25wt％的石油蜡；(d)小于约20wt％的空心玻璃微珠；和(e)小于约10wt％的触变剂，选自粘土，胶态金属氧化物，热解金属氧化物及其组合。在另外的举例说明实施方式中，可以使用表面修饰的热解金属氧化物，特别是表面修饰的热解二氧化硅。在该文件中，术语“约”认为是修正所有的数值。在另外的举例说明实施方式中，所述填充材料包含(a)约70.0-75.0wt％的矿物油；(b)约2.5wt％的苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物；(c)约10.0wt％的石油蜡；(d)约5.0-13.0wt％的空心玻璃微珠；(e)约2.0wt％的表面修饰的热解二氧化硅；和(f)约0.2wt％的抗氧化剂或者稳定剂。如本领域普通技术人员容易知道的，热解二氧化硅通过在大于1000℃的汽相水解四氯化硅制备，得到非常细微无孔的无定形高纯度硅石。例如见Encyclopedia of Polymer Science and Engineering，Volume7，John Wiley and Sons，1987，p.57。术语“表面修饰的热解二氧化硅”通常的意思是通过化学反应或者通过其它的机制已经发生改变的热解二氧化硅。热解二氧化硅的原位改变在本专利技术的范围之内，如以下详细描述的在填充材料生产期间的改变。本专利技术举例说明实施方式的一个优点是，因为所述填充材料具有低的小于或者等于1.85的介电常数，所以电缆的导线绝缘厚度可以减少但同时可保持需要的互电容。由于使用较少的绝缘，因此得到的电缆更小，重量更轻。该优点能够实现较低的电缆成本同时不危害其性能。在本专利技术中，空心玻璃微珠有助于降低填充材料的介电常数。然而，所述微球的存在会引发难题。因为所述空心玻璃微珠的密度比用于所述填充材料中的其他组分的密度要低，所以所述空心玻璃微珠会产生相分离，特别是在高温条件下。如本专利技术使用，措词“高温”用于表达的意思是，当所述填充材料经受超过90℃，通常大约110℃的温度时。本专利技术一个实施方式的一个优点是，所述填充材料由于，其中之一的因数，使用触变剂，例如粘土，胶态金属氧化物，热解金属氧化物及其组合，不会发生相分离。当用于电缆时，所述填充材料应该具有足够高的熔滴温度以防止它从所述电缆中流出。本专利技术一个实施方式的优点是，它呈现高的熔滴温度。高的熔滴温度是依据ASTM D-127测定的通常大于90℃的温度。本专利技术一个实施方式的另一个优点是在高温条件下它呈现低粘度。低粘度是，依据ASTM D-3236测定的，在110℃小于200cP(0.2Pa·s)，剪切速率为40秒-1。低粘度的填充材料是希望的，因为它使处理和加工变得容易。例如，低粘度的填充材料可以更容易地填充所述电缆中存在的间隙。低粘度同样可使所述填充材料在高温下进行处理。本专利技术的填充材料而不必在电缆制造期间进行冷却。本专利技术一个实施方式的又一个优点是，所述填充材料具有低密度。低密度是小于0.8g/cm3的密度，在一些应用场合可以小于0.5g/cm3。所述密度变化取决于空心玻璃微珠的含量。低密度填料材料是希望的，因为当用于电缆时，所述填充材料不会提供电缆(象其他材料)同样多的重量，因此得到重量更轻的电缆。本专利技术所述填充材料可用于不同的电，光电(即光学和电子元件的组合)和光学应用场合。这种应用场合的说明性例子包括电缆，连接器和闭合装置。说明性的连接器包括但是不局限于离散的连接器，组合式接插件，连接器箱和黄油箱。说明性的闭锁关闭包括但是不局限于用户引入线闭锁关闭，填充的闭锁关闭，掩埋闭锁关闭和接线盒。本专利技术的上述概括不是意欲描述本专利技术每一个公开的实施方式或者每一个实行过程。随后的附图和详细说明更具体地举例说明说明性的实施方式。附图简述参考以下附图可以更好地描述本专利技术，其中附图说明图1是本专利技术举例说明的电缆的横截面示意图，和图2是表示一般触变材料的溶液粘度和剪切速率之间的相互作用的曲线图。所述附图不是按比例制图，仅仅意欲用于说明性目的。详细说明图1表明使用本专利技术填充材料的举例说明的电缆。电缆10包括两个导电体12，比如铜丝，通常彼此搓股以形成扭绞线对。环绕每一个导电体的是聚合的绝缘体14，比如聚乙烯。外部电缆结构18封装导电体的扭绞线对和填充材料16。尽管图1显示出一对导电体，但本领域普通技术人员理解可以使用任何数量的导电体。本专利技术的焦点在于所述填充材料，所述填充材料包括或者基本上由如下组分组成(i)矿物油，(ii)选自二嵌段共聚物，三嵌段共聚物及其组合的嵌段共聚物，(iii)石油蜡，(iv)空心玻璃微珠，和(v)触变剂。任选，抗氧化剂或者稳定剂或者功能化的聚合物可以加入到所述填充材料中。所述填充材料描述为具有体相和非连续相。所述体相含量达到总体积的50vol％，并包括矿物油，嵌段共聚物，石油蜡和触变剂。所述非连续相的含量达到总体积的50vol％，并包括空心玻璃微珠。以下详细地讨论以上列出的每一组分。在以下的描述中，所有列举的wt％基于所述填充材料的总重量。矿物油是最大的成分，含量为最少50wt％。所述矿物油的含量最大为95wt％。所述矿物油可以是石蜡矿物油或者环烷矿物油。所述矿物油具有小于15％的芳烃含量。环烷的无机物是包含环烷“naphthene”基团(更适当的称作为环烷“cycloparaffin”)的那些，根据ASTM D-2501具有大于35％的环烷但小于65％的石蜡。适当的可用于本专利技术的商业可获得的矿物油是来自Crompton Corp.，Middleburg，Connecticut的KAYDOLWhite Mineral Oil。根据Crompton网址www.cromptoncorp.com，KAYDOLOWhite Mineral Oil是高度精制油，由饱和的脂族和脂环非极性的碳氢化合物组成，是疏水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种填充材料，包括：（ａ）约５０－９５ｗｔ％的矿物油；（ｂ）小于约１０ｗｔ％的嵌段共聚物，选自苯乙烯－乙烯／丁烯，苯乙烯－乙烯／丙烯，苯乙烯－丁二烯－苯乙烯，苯乙烯－异戊二烯－苯乙烯，苯乙烯－乙烯／丁烯－苯乙烯，苯乙烯－乙烯／丙烯－苯乙烯，及其组合；（ｃ）小于约２５ｗｔ％的石油蜡；（ｄ）小于约２０ｗｔ％的空心玻璃微珠；及（ｅ）小于约１０ｗｔ％的触变剂，选自粘土，胶态金属氧化物，热解金属氧化物，及其组合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2004-1-27 60/539,5211.一种填充材料，包括(a)约50-95wt％的矿物油；(b)小于约10wt％的嵌段共聚物，选自苯乙烯-乙烯/丁烯，苯乙烯-乙烯/丙烯，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯，苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯，苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯，苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯，及其组合；(c)小于约25wt％的石油蜡；(d)小于约20wt％的空心玻璃微珠；及(e)小于约10wt％的触变剂，选自粘土，胶态金属氧化物，热解金属氧化物，及其组合。2.权利要求1所述填充材料，其中所述矿物油是石蜡矿物油或者环烷矿物油。3.权利要求2的所述填充材料，其中所述石蜡矿物油或者环烷矿物油具有小于约15％的芳烃含量。4.权利要求1的所述填充材料，其中所述石油蜡的熔点大于约90℃。5.权利要求1的所述填充材料，其中所述石油蜡是熔点大于约90℃的聚乙烯蜡。6.权利要求1的所述填充材料，其中所述石油蜡是熔点大于约90℃的合成蜡。7.权利要求1所述的填充材料，其中所述空心玻璃微珠的粒子大小为约10-140微米。8.权利要求1的所述填充材料，其中所述空心玻璃微珠的真密度约0.1-0.4g/cm3。9.权利要求1的所述填充材料，其中所述热解金属氧化物是表面修饰的热解二氧化硅。10.权利要求9的所述填充材料，其中所述表面修饰的热解二氧化硅具有基本上疏水性的表面。11.权利要求1的所述填充材料，在110℃的粘度小于约0.2Pa·s，剪切速率为40sec-1，根据ASTM D-3236测定。...

【专利技术属性】
技术研发人员：内森K哈根，大卫R黑格，沙德D米斯泰勒，马克E纳皮耶腊拉，马里奥A佩雷斯，巴斯卡尔V韦拉巴卡尼，詹姆士K扬，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]