專利名稱：通信電纜用聚乙烯絕緣材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種由物理共混方式得到的供通信電纜絕緣用的聚乙烯絕緣材料，特別是具有能適應(yīng)高速擠出的加工性能。
通信電纜絕緣的特殊使用要求決定了其所用的聚烯烴是明顯不同于普通類型的一類專用材料。因為首先要求其能適應(yīng)擠出速度高于1500米/分的高速擠出的加工條件。在此前提下，對高速擠出加工成的厚度＜0.2毫米的絕緣層還要求同時具備規(guī)定的表面光滑度、機(jī)械強(qiáng)度、穩(wěn)定性、耐久性等物理和化學(xué)性能，以及多種必須的電氣性能等許多特殊性能指標(biāo)。聚乙烯是其中可供選擇的一類材料。在IEC國際標(biāo)準(zhǔn)中將這些聚乙烯材料按密度劃分為低密度(d＝0.910-0.925)、中密度(d＝0.926-0.940)和高密度(d＝0.941-0.965)三類。由實芯型、發(fā)泡型和泡沫皮層型等通信電纜常用的不同絕緣形式的實踐表明，在物理、化學(xué)和電氣等綜合使用性能和廣泛的適用性上，三類聚乙烯材料中的高密度類最好，低密度類最差。因此，選用高密度聚乙烯作為通信電纜專用絕緣材料是研究的主要方向。
目前這類通信電纜專用的聚乙烯材料的獲得途徑，除用化學(xué)方法由烯烴單體經(jīng)特殊催化劑體系和特殊工藝過程直接聚合成所需材料外，另一種是根據(jù)需要由不同的普通聚乙烯材料經(jīng)物理共混使其各項性能指標(biāo)改造調(diào)整成符合使用要求的專用材料。比利時專利BE-901028A介紹的由高密度與中密度聚乙烯混合成高密度聚乙烯材料和日本公開專利77-14647介紹的由中或高密度與低密度聚乙烯相混合的方式就都屬于這種物理共混的制備途徑。由通信電纜絕緣材料對使用性能的特殊要求不難看出，這兩份文獻(xiàn)共同的不足就在于僅僅給出原料和產(chǎn)品的密度或僅再給出熔融指數(shù)(MI)這些過于基本和簡單的要求和限定是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因為據(jù)此實際上很難得到能符合要求的電纜專用材料。例如由《電線電纜》86(1)P55-61的文章中即可看出，至少分子結(jié)構(gòu)或構(gòu)成，特別是分子量分布(MWD)甚至分布的對稱性等因素對材料性能都會存在有不容忽視的影響。另一方面，由上述兩份專利文獻(xiàn)還可以看出，雖經(jīng)混合改性后所成的絕緣材料在整體性能上可達(dá)到電纜專用材料的要求，但由于其中有低密度或中密度成分的存在，其在耐磨性、與石油膏相容性等某些方面自身固有的嚴(yán)重缺陷必然是使用中，尤其是長期使用中影響絕緣材料某些性能和使用壽命的不利因素。上述比利時專利所用的原料中有中密度聚乙烯，由于其本身一般均已是由共混而非聚合方法得到，為得到電纜專用的高密度聚乙烯又需再次與高密度材料進(jìn)行共混，顯然也使工藝過于復(fù)雜化了。從上述日本公開專利還可明顯看出的是，由于其使用了低密度材料，按其指出的用量范圍所得到的產(chǎn)物既可能是高密度聚乙烯，也可能是中密度聚乙烯。若為后者則顯然是十分不利的。
本發(fā)明的目的是提供一種可適應(yīng)高速擠出加工條件由物理共混所成的通信電纜絕緣用高密度聚乙烯絕緣材料。
在制造通信電纜絕緣用的聚乙烯材料上采用混合法與聚合法的一個顯著不同就在于，聚合法是通過調(diào)節(jié)和控制催化劑體系和反應(yīng)條件來調(diào)節(jié)和改變所得產(chǎn)品的某些性能指標(biāo)，而混合法則只能根據(jù)需要在現(xiàn)有的各種普通型聚乙烯材料中進(jìn)行選擇，確定出可供使用的基礎(chǔ)樹脂和改性樹脂，通過其自身固有的有關(guān)性能指標(biāo)相互影響和調(diào)整來達(dá)到規(guī)定的要求標(biāo)準(zhǔn)。
由于相混合的各樹脂成分自身已固有的各種性能間能否產(chǎn)生影響，在相互影響時所可能表現(xiàn)出的加強(qiáng)，制約或?qū)沟葏f(xié)調(diào)或不協(xié)調(diào)的不同形式，以及目前對某些影響因素了解和認(rèn)識上的不足或局限，都增加了混合法制造這類絕緣材料的復(fù)雜性。實驗和研究結(jié)果表明，混合法制造通信電纜用絕緣材料的特點之一就是除對選用的原料要有必要的性能指標(biāo)限定外，還需根據(jù)混合后的絕緣材料的某些性能指標(biāo)再反饋調(diào)節(jié)和改變所用原料的性能和/或用量。有時這種反饋性的調(diào)節(jié)甚至具有更為重要和決定性的意義。據(jù)此，本發(fā)明提出的通信電纜絕緣用聚乙烯絕緣材料由70-98%(重量)的基礎(chǔ)樹脂與2-30%(重量)的改性樹脂共混而成。其中基礎(chǔ)樹脂d(密度)＝0.941-0.955克/立方厘米，MI0.1-0.8克/10分;改性樹脂d＝0.941-0.955克/立方厘米，MI5-11克/10分;共混后絕緣材料d＝0.941-0.955克/立方厘米，Mn(數(shù)均分子量)0.8-2.5萬，Mw(重均分子量)11-16萬，MI0.2-1.0，MWDI6-14。共混方法為目前的通用方法。
在通信電纜絕緣材料的各項性能要求中，高速擠出加工性能十分重要，直接關(guān)系到絕緣線表面質(zhì)量的好壞，不僅會影響產(chǎn)品的外觀，更重要的是對以后的生產(chǎn)及產(chǎn)品的電氣性能都有極大的影響。但如何控制和保證這種加工性能目前一般認(rèn)為較為困難。現(xiàn)在已經(jīng)認(rèn)識到，分子量分布指數(shù)(MWDI)對加工性能有較大的影響，并通常認(rèn)為分子量分布越寬，加工性能越好。但本發(fā)明的發(fā)明者深入的研究并未對這一觀點的正確性給予充分的支持。本申請后面所給出的實施例也可表明這一點。因此本發(fā)明的絕緣材料在保證具有中等分子量的前提下，MWDI以保持在6-14的中等寬度范圍內(nèi)為宜。
由于絕緣材料的分子量分布特征是影響其加工性能的重要因素，MWDI雖是反映這種分布特征和加工性能的一個重要參數(shù)，但并未能反映出全部特征。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，在上述中等寬度的MWDI范圍內(nèi)，如果能再同時對由GPC(凝膠滲透色譜儀)曲線所反映出的分子量分布的對稱性予以注意，對進(jìn)一步改善和提高加工性能將是有益的。不論這種對稱是以單峰曲線形式還是以多峰曲線形式表現(xiàn)，只要通過對原料的調(diào)整盡可能提高共混后材料GPC曲線的對稱性，特別是當(dāng)GPC曲線中的低分子量級分流出體積(Vl)與高分子量級分流出體積(Vh)間Vl/Vh的值接近或等于1時，可以使絕緣材料的加工性能進(jìn)一步得到滿意的改善。
以下介紹的是本發(fā)明內(nèi)容的若干實施例。但本發(fā)明的范圍并不僅限于下述的實例。
各例所用的原料及共混后所得絕緣材料的有關(guān)數(shù)據(jù)分見于表1和表2。
在這些實例中，例1與例2所用的改性樹脂由于采用的是低分子量聚乙烯蠟，對基礎(chǔ)樹脂分子結(jié)構(gòu)改變不大，因此盡管絕緣材料的MWDI較寬，但因GPC曲線的對稱性較差，高速加工性能仍較差，其中例1的同軸電容波動較大，絕緣表面不夠光滑，但仍可使用。而例2雖MWDI也較寬，但GPC曲線對稱性最差，擠出速度不甚高時絕緣表面就已十分粗糙，同軸電容波動很大，火花試驗失效數(shù)也很高。
例3與其它各例比較，由于GPC曲線對稱性的Vl/Vh偏離1稍遠(yuǎn)，雖各種性能均較好，但所需擠出壓力最高，反映了加工性能上仍有一定的缺陷存在。
權(quán)利要求
1.通信電纜用的聚乙烯絕緣材料，由聚乙烯基礎(chǔ)樹脂和聚乙烯改性樹脂共混而成，其特征在于絕緣材料中的基礎(chǔ)樹脂為70-98%(重量)，改性樹脂為2-30%(重量)，其中基礎(chǔ)樹脂d=0.941-0.955克/立方厘米，MI0.1-0.8克/10分，改性樹脂d=0.941-0.955克/立方厘米，MI5-11克/10分，混合后絕緣材料d=0.941-0.955克/立方厘米，Mn(數(shù)均分子量)0.8-2.5萬，Mw(重均分子量)11-16萬，MI0.2-1.0，MWDI6-14。
2.如權(quán)利要求1所述的絕緣材料，其特征在于所說的混合后絕緣材料的GPC曲線中Vl(低分子量級分流出體積)/Vh(高分子量級分流出體積)≈1。
全文摘要
本發(fā)明所提供的通信電纜絕緣用高密度聚乙烯絕緣材料，由高密度聚乙烯基礎(chǔ)樹脂與高密度聚乙烯改性樹脂共混而成。絕緣材料在保證中等分子量的前提下，MWDI以6-14為宜，且盡量使GPC曲線中的Vl/Vh≈1，以保證其具有優(yōu)異的高速擠出加工性能。
文檔編號C08L23/06GK1054851SQ91107168
公開日1991年9月25日 申請日期1991年3月28日 優(yōu)先權(quán)日1991年3月28日
發(fā)明者張亦希, 何友德, 范敏 申請人:郵電部成都電纜廠