一种塑料共混的抗紫外线阻燃光缆及其制备方法

技术领域

本发明涉及光缆技术领域，具体为一种塑料共混的抗紫外线阻燃光缆及其制备方法。

背景技术

光缆主要是由光纤和包裹在光纤的保护层制备而成，由于光缆的使用范围广泛，使用环境复杂，因此对光缆保护层能够适应环境的变化，进而提高产品的使用寿命。

聚丙烯和聚乙烯是市面上常用的树脂，由于聚丙烯和聚乙烯具有一定的机械强度、耐化学性和抗静电性，在生活中各方面具有广泛的用途，在光缆制备领域中，使用聚丙烯和聚乙烯制备的光缆保护外套具有较高的机械强度和稳定性，随着人们对光缆性能要求的不断提高，普通光缆的抗氧化和阻燃性能已经不能满足人们的需求，因此发明一种塑料共混的抗紫外线阻燃光缆及其制备方法就显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种塑料共混的抗紫外线阻燃光缆及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种塑料共混的抗紫外线阻燃光缆，包括光纤、包覆光纤保护层；

所述光纤保护层的各组分原料如下，按重量份数计，包括聚乙烯30-40份、聚丙烯20-30份、阻燃剂1-3份、抗氧化剂2-4份、抗紫外线剂2-3份、润滑剂1-2份、助剂3-5份。

进一步的，所述阻燃剂由丙烯酸五溴苄酯和过氧化氢异丙苯制备而成。

进一步的，所述丙烯酸五溴苄酯由丙烯酸钠、五溴苄基溴和十六烷基三甲基氯化铵制备而成。

进一步的，所述助剂为丁二酰亚胺、溴酸钠和乙腈。

进一步的，所述抗氧化剂为抗氧剂1010和抗氧剂168组成。

进一步的，所述润滑剂为PE蜡和硬脂酸组成。

一种塑料共混的抗紫外线阻燃光缆的制备方法，步骤如下，

(1)将丙烯酸钠、五溴苄基溴和十六烷基三甲基氯化铵混合，搅拌均匀后加热，反应结束后开始降温，得到丙烯酸五溴苄酯混合物；

(2)向丙烯酸五溴苄酯混合物中加入乙二醇甲醚，放入到密闭容器中，通入氢气，加热，加入过氧化氢异丙苯，搅拌，加热，反应结束后开始降温，得到混合物A；

(3)向得到的混合物A中加入丁二酰亚胺、溴酸钠和去离子水，搅拌均匀后加入硫酸，反应结束后加入环己酮、双氧水和乙腈，加热，搅拌均匀后得到阻燃剂；

(4)将聚乙烯和聚丙烯混合，加热至熔融状态，加入阻燃剂、抗氧化剂、抗紫外线剂和润滑剂，搅拌均匀后进行塑化制备成型，得到光纤保护层；

(5)向得到的光纤保护层中插入光纤得到光缆。

进一步的，具体步骤如下，

(1)将丙烯酸钠、五溴苄基溴和十六烷基三甲基氯化铵混合，搅拌均匀后加热，温度为95-100℃，反应时间为4-5h，开始降温，温度为60-65℃，得到丙烯酸五溴苄酯混合物；

本申请使用丙烯酸钠、五溴苄基溴和十六烷基三甲基溴化铵在95-100℃下反应，生成中间产物丙烯酸五溴苄酯，该中间产物的生产伴随着副反应，该反应能够产生溴化钠副产物，本申请并没有对其进行去除，而是将其进行再利用，进而达到原料充分利用的目的。

(2)向丙烯酸五溴苄酯混合物中加入乙二醇甲醚，放入到密闭容器中，通入氢气，加热，温度为90-100℃，加入过氧化氢异丙苯，搅拌，加热，温度为115-120℃，反应时间为4-5h，反应结束后开始降温，温度为25℃，得到混合物A；

本申请向得到的中间产物丙烯酸五溴苄酯混合物中通入氢气和作为催化剂的过氧化氢异丙苯，其中在加入过氧化氢异丙苯时还需要补充定量的乙二醇甲醚，进而保证反应体系的完整性，增加最终产物的收率。经过4-5h反应过后能够得到含有聚丙烯酸五溴苄基酯的阻燃剂，但是此类阻燃剂中含有在中间产物制备过程中产生的溴化钠，而溴化钠具有一定的神经抑制性，对人体具有一定的伤害，本申请加入其他物质对其进行反应，进而去除。

(3)向得到的混合物A中加入丁二酰亚胺、溴酸钠和去离子水，搅拌均匀后加入硫酸，反应时间为2.5-2.7h，反应结束后加入环己酮、双氧水和乙腈，加热，温度为70-72℃，搅拌均匀后得到阻燃剂；

本申请通过加入丁二酰亚胺和溴酸钠，并加入一定量的去离子水，构建出反应体系，加入硫酸、环己酮和乙腈进而与产生的溴化钠进行反应，生成亚胺类抗菌剂，该反应的加入能够将溴化钠去除，得到的亚胺类抗菌剂具有一定的抗菌作用，进而能够提高产品的安全性和抗菌性能。

其中溴酸钠加入的主要目的是作为氧化剂使用，而硫酸的加入目的在于溴化钠和溴酸钠能够在硫酸的作用下原位生成溴，如果溴酸钠的含量较低，会导致产生的溴含量降低，溴化钠的剩余量升高，如果溴酸钠的加入量较高，会导致多余的溴酸钠氧化亚胺类产物，因此本申请对加入的溴酸钠进行一定的限制，限制其加入量与丙烯酸钠的质量比为1:2，进而能够保证溴化钠达到最大转化率的情况下保证产物具有较高的收率。

由于本申请加入了硫酸为了使溴化钠和溴酸钠生成溴，但是在转化的同时会和作为催化剂的过氧化氢异丙苯作用，过氧化氢异丙苯会分解，产生苯酚，得到的苯酚能够与乙腈反应，进而得到多元酚类抗氧化剂，能够提高产品的抗氧化性能。

(4)将聚乙烯和聚丙烯混合，加热至熔融状态，加入阻燃剂、抗氧化剂、抗紫外线剂和润滑剂，搅拌均匀后进行塑化制备成型，得到光纤保护层；

(5)向得到的光纤保护层中插入光纤得到光缆。

进一步的，步骤(3)加入的溴酸钠和丙烯酸钠的质量比为1:1.5-2。

进一步的，步骤(2)中加入的过氧化氢异丙苯与丙烯酸钠的质量比为1:0.24-0.26。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：光缆主要是由光纤和包裹在光纤的保护层制备而成，由于光缆的使用范围广泛，使用环境复杂，因此对光缆保护层能够适应环境的变化，进而提高产品的使用寿命。本申请使用聚丙烯和聚乙烯作为光缆保护层的主要材料，原因在于聚丙烯和聚乙烯具有优秀的耐化学性、耐热和电绝缘性能，并且具有较高的机械强度和耐磨性，以聚丙烯和聚乙烯为主要的材料制备出的光纤保护层具有较高的机械强度、耐磨性和耐化学性，能够适应各种环境下使用。本申请还加入了一定量的阻燃剂、抗氧化剂、抗紫外线剂，能够增加光纤保护层的阻燃性能、抗氧化性能、抗紫外线性能，能够延长在产品光缆的使用寿命，降低使用成本。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种塑料共混的抗紫外线阻燃光缆，包括光纤、包覆光纤保护层；

所述光纤保护层的各组分原料如下，按重量份数计，包括聚乙烯30份、聚丙烯20份、阻燃剂1份、抗氧化剂2份、抗紫外线剂2份、润滑剂1份、助剂3份。

所述阻燃剂由丙烯酸五溴苄酯和过氧化氢异丙苯制备而成。

所述丙烯酸五溴苄酯由丙烯酸钠、五溴苄基溴和十六烷基三甲基氯化铵制备而成。

所述助剂为丁二酰亚胺、溴酸钠和乙腈。

所述抗氧化剂为抗氧剂1010和抗氧剂168组成。

所述润滑剂为PE蜡和硬脂酸组成。

一种塑料共混的抗紫外线阻燃光缆的制备方法，具体步骤如下，

(1)将丙烯酸钠、五溴苄基溴和十六烷基三甲基氯化铵混合，搅拌均匀后加热，温度为95℃，反应时间为4h，开始降温，温度为60℃，得到丙烯酸五溴苄酯混合物；

(2)向丙烯酸五溴苄酯混合物中加入乙二醇甲醚，放入到密闭容器中，通入氢气，加热，温度为90℃，加入过氧化氢异丙苯，加入的过氧化氢异丙苯与丙烯酸钠的质量比为1:0.24，搅拌，加热，温度为115℃，反应时间为4h，反应结束后开始降温，温度为25℃，得到混合物A；

(3)向得到的混合物A中加入丁二酰亚胺、溴酸钠和去离子水，加入的溴酸钠和丙烯酸钠的质量比为1:2，搅拌均匀后加入硫酸，反应时间为2.5h，反应结束后加入环己酮、双氧水和乙腈，加热，温度为70℃，搅拌均匀后得到阻燃剂；

(4)将聚乙烯和聚丙烯混合，加热至熔融状态，加入阻燃剂、抗氧化剂、抗紫外线剂和润滑剂，搅拌均匀后进行塑化制备成型，得到光纤保护层；

(5)向得到的光纤保护层中插入光纤得到光缆。

实施例2

一种塑料共混的抗紫外线阻燃光缆，包括光纤、包覆光纤保护层；

所述光纤保护层的各组分原料如下，按重量份数计，包括聚乙烯35份、聚丙烯25份、阻燃剂2份、抗氧化剂3份、抗紫外线剂3份、润滑剂2份、助剂4份。

所述阻燃剂由丙烯酸五溴苄酯和过氧化氢异丙苯制备而成。

所述丙烯酸五溴苄酯由丙烯酸钠、五溴苄基溴和十六烷基三甲基氯化铵制备而成。

所述助剂为丁二酰亚胺、溴酸钠和乙腈。

所述抗氧化剂为抗氧剂1010和抗氧剂168组成。

所述润滑剂为PE蜡和硬脂酸组成。

一种塑料共混的抗紫外线阻燃光缆的制备方法，具体步骤如下，

(1)将丙烯酸钠、五溴苄基溴和十六烷基三甲基氯化铵混合，搅拌均匀后加热，温度为98℃，反应时间为5h，开始降温，温度为64℃，得到丙烯酸五溴苄酯混合物；

(2)向丙烯酸五溴苄酯混合物中加入乙二醇甲醚，放入到密闭容器中，通入氢气，加热，温度为95℃，加入过氧化氢异丙苯，加入的过氧化氢异丙苯与丙烯酸钠的质量比为1:0.25，搅拌，加热，温度为117℃，反应时间为4h，反应结束后开始降温，温度为25℃，得到混合物A；

(3)向得到的混合物A中加入丁二酰亚胺、溴酸钠和去离子水，加入的溴酸钠和丙烯酸钠的质量比为1:2，搅拌均匀后加入硫酸，反应时间为2.6h，反应结束后加入环己酮、双氧水和乙腈，加热，温度为71℃，搅拌均匀后得到阻燃剂；

(4)将聚乙烯和聚丙烯混合，加热至熔融状态，加入阻燃剂、抗氧化剂、抗紫外线剂和润滑剂，搅拌均匀后进行塑化制备成型，得到光纤保护层；

(5)向得到的光纤保护层中插入光纤得到光缆。

实施例3

一种塑料共混的抗紫外线阻燃光缆，包括光纤、包覆光纤保护层；

所述光纤保护层的各组分原料如下，按重量份数计，包括聚乙烯40份、聚丙烯30份、阻燃剂3份、抗氧化剂4份、抗紫外线剂3份、润滑剂2份、助剂5份。

所述阻燃剂由丙烯酸五溴苄酯和过氧化氢异丙苯制备而成。

所述丙烯酸五溴苄酯由丙烯酸钠、五溴苄基溴和十六烷基三甲基氯化铵制备而成。

所述助剂为丁二酰亚胺、溴酸钠和乙腈。

所述抗氧化剂为抗氧剂1010和抗氧剂168组成。

所述润滑剂为PE蜡和硬脂酸组成。

一种塑料共混的抗紫外线阻燃光缆的制备方法，具体步骤如下，

(1)将丙烯酸钠、五溴苄基溴和十六烷基三甲基氯化铵混合，搅拌均匀后加热，温度为100℃，反应时间为5h，开始降温，温度为65℃，得到丙烯酸五溴苄酯混合物；

(2)向丙烯酸五溴苄酯混合物中加入乙二醇甲醚，放入到密闭容器中，通入氢气，加热，温度为100℃，加入过氧化氢异丙苯，加入的过氧化氢异丙苯与丙烯酸钠的质量比为1:0.26，搅拌，加热，温度为120℃，反应时间为5h，反应结束后开始降温，温度为25℃，得到混合物A；

(3)向得到的混合物A中加入丁二酰亚胺、溴酸钠和去离子水，加入的溴酸钠和丙烯酸钠的质量比为1:2，搅拌均匀后加入硫酸，反应时间为2.7h，反应结束后加入环己酮、双氧水和乙腈，加热，温度为72℃，搅拌均匀后得到阻燃剂；

(4)将聚乙烯和聚丙烯混合，加热至熔融状态，加入阻燃剂、抗氧化剂、抗紫外线剂和润滑剂，搅拌均匀后进行塑化制备成型，得到光纤保护层；

(5)向得到的光纤保护层中插入光纤得到光缆。

实施例4

一种塑料共混的抗紫外线阻燃光缆，包括光纤、包覆光纤保护层；

所述光纤保护层的各组分原料如下，按重量份数计，包括聚乙烯38份、聚丙烯24份、阻燃剂3份、抗氧化剂4份、抗紫外线剂2份、润滑剂1.5份、助剂4.6份。

所述阻燃剂由丙烯酸五溴苄酯和过氧化氢异丙苯制备而成。

所述丙烯酸五溴苄酯由丙烯酸钠、五溴苄基溴和十六烷基三甲基氯化铵制备而成。

所述助剂为丁二酰亚胺、溴酸钠和乙腈。

所述抗氧化剂为抗氧剂1010和抗氧剂168组成。

所述润滑剂为PE蜡和硬脂酸组成。

一种塑料共混的抗紫外线阻燃光缆的制备方法，具体步骤如下，

(1)将丙烯酸钠、五溴苄基溴和十六烷基三甲基氯化铵混合，搅拌均匀后加热，温度为96℃，反应时间为4-5h，开始降温，温度为61℃，得到丙烯酸五溴苄酯混合物；

(2)向丙烯酸五溴苄酯混合物中加入乙二醇甲醚，放入到密闭容器中，通入氢气，加热，温度为93℃，加入过氧化氢异丙苯，加入的过氧化氢异丙苯与丙烯酸钠的质量比为1:0.26，搅拌，加热，温度为117℃，反应时间为4-5h，反应结束后开始降温，温度为25℃，得到混合物A；

(3)向得到的混合物A中加入丁二酰亚胺、溴酸钠和去离子水，加入的溴酸钠和丙烯酸钠的质量比为1:1.6，搅拌均匀后加入硫酸，反应时间为2.7h，反应结束后加入环己酮、双氧水和乙腈，加热，温度为72℃，搅拌均匀后得到阻燃剂；

(4)将聚乙烯和聚丙烯混合，加热至熔融状态，加入阻燃剂、抗氧化剂、抗紫外线剂和润滑剂，搅拌均匀后进行塑化制备成型，得到光纤保护层；

(5)向得到的光纤保护层中插入光纤得到光缆。

对比例1

一种塑料共混的抗紫外线阻燃光缆，包括光纤、包覆光纤保护层；

所述光纤保护层的各组分原料如下，按重量份数计，包括聚乙烯40份、聚丙烯30份、阻燃剂3份、抗氧化剂4份、抗紫外线剂3份、润滑剂2份。

所述阻燃剂为磷酸三苯酯。

所述抗氧化剂为抗氧剂1010和抗氧剂168组成。

所述润滑剂为PE蜡和硬脂酸组成。

一种塑料共混的抗紫外线阻燃光缆的制备方法，具体步骤如下，

(1)将聚乙烯和聚丙烯混合，加热至熔融状态，加入阻燃剂、抗氧化剂、抗紫外线剂和润滑剂，搅拌均匀后进行塑化制备成型，得到光纤保护层；

(5)向得到的光纤保护层中插入光纤得到光缆。

对比例2

一种塑料共混的抗紫外线阻燃光缆，包括光纤、包覆光纤保护层；

所述光纤保护层的各组分原料如下，按重量份数计，包括聚乙烯40份、聚丙烯30份、阻燃剂3份、抗氧化剂4份、抗紫外线剂3份、润滑剂2份。

所述阻燃剂由丙烯酸五溴苄酯和过氧化氢异丙苯制备而成。

所述丙烯酸五溴苄酯由丙烯酸钠、五溴苄基溴和十六烷基三甲基氯化铵制备而成。

所述抗氧化剂为抗氧剂1010和抗氧剂168组成。

所述润滑剂为PE蜡和硬脂酸组成。

一种塑料共混的抗紫外线阻燃光缆的制备方法，具体步骤如下，

(1)将丙烯酸钠、五溴苄基溴和十六烷基三甲基氯化铵混合，搅拌均匀后加热，温度为100℃，反应时间为5h，开始降温，温度为65℃，过滤出溴化钠，得到丙烯酸五溴苄酯；

(2)向丙烯酸五溴苄酯混合物中加入乙二醇甲醚，放入到密闭容器中，通入氢气，加热，温度为100℃，加入过氧化氢异丙苯，加入的过氧化氢异丙苯与丙烯酸钠的质量比为1:0.26，搅拌，加热，温度为120℃，反应时间为5h，反应结束后开始降温，温度为25℃，得到阻燃剂；

(3)将聚乙烯和聚丙烯混合，加热至熔融状态，加入阻燃剂、抗氧化剂、抗紫外线剂和润滑剂，搅拌均匀后进行塑化制备成型，得到光纤保护层；

(4)向得到的光纤保护层中插入光纤得到光缆。

对比例3

一种塑料共混的抗紫外线阻燃光缆，包括光纤、包覆光纤保护层；

所述光纤保护层的各组分原料如下，按重量份数计，包括聚乙烯40份、聚丙烯30份、阻燃剂3份、抗氧化剂4份、抗紫外线剂3份、润滑剂2份、助剂5份。

所述阻燃剂由丙烯酸五溴苄酯和过氧化氢异丙苯制备而成。

所述丙烯酸五溴苄酯由丙烯酸钠、五溴苄基溴和十六烷基三甲基氯化铵制备而成。

所述助剂为丁二酰亚胺、溴酸钠。

所述抗氧化剂为抗氧剂1010和抗氧剂168组成。

所述润滑剂为PE蜡和硬脂酸组成。

一种塑料共混的抗紫外线阻燃光缆的制备方法，具体步骤如下，

(1)将丙烯酸钠、五溴苄基溴和十六烷基三甲基氯化铵混合，搅拌均匀后加热，温度为100℃，反应时间为5h，开始降温，温度为65℃，得到丙烯酸五溴苄酯混合物；

(2)向丙烯酸五溴苄酯混合物中加入乙二醇甲醚，放入到密闭容器中，通入氢气，加热，温度为100℃，加入过氧化氢异丙苯，加入的过氧化氢异丙苯与丙烯酸钠的质量比为1:0.26，搅拌，加热，温度为120℃，反应时间为5h，反应结束后开始降温，温度为25℃，得到混合物A；

(3)向得到的混合物A中加入丁二酰亚胺、溴酸钠和去离子水，加入的溴酸钠和丙烯酸钠的质量比为1:2，搅拌均匀后加入硫酸，反应时间为2.7h，反应结束后得到阻燃剂；

(4)将聚乙烯和聚丙烯混合，加热至熔融状态，加入阻燃剂、抗氧化剂、抗紫外线剂和润滑剂，搅拌均匀后进行塑化制备成型，得到光纤保护层；

(5)向得到的光纤保护层中插入光纤得到光缆。

实验

以实施例3为对照，设置对比例1、对比例2、对比例3、对比例4，其中，对比例1中使用常规的阻燃剂磷酸三苯酯进行替代，对比例2中将溴化钠直接分离，对比例3中不加入乙腈，进行对照实验。

将实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、对比例1、对比例2、对比例3的光纤保护层按照UL-94垂直燃烧标准进行阻燃测试(1.6mm厚)，按照QB/T 2591-2003进行抗菌测试，按照结果如下，

表一

对比例1中使用常规的阻燃剂进行替代，导致对比例1的阻燃性、抑菌率和抗氧化性相对于实施例1、实施例2、实施例3、实施例4较低，说明实施例1、实施例2、实施例3、实施例4中使用限定的原料和工艺进行加工制备能够得到性能和质量较优的产品。

对比例2中将溴化钠直接分离，导致对比例2的抑菌率和抗氧化性相对于实施例1、实施例2、实施例3、实施例4较低，说明实施例1、实施例2、实施例3、实施例4中将溴化钠进行一定的处理，不仅能够将原料充分利用，还能够提高产品的抗菌和抗氧化性能。

对比例3中不加入乙腈，导致对比例3的抗老化性相对于实施例1、实施例2、实施例3、实施例4较低，说明实施例1、实施例2、实施例3、实施例4中使用乙腈能够进行一系列的反应，能够增加产品的抗氧化性能。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。