专利名称：一种无卤、抑烟、阻燃型塑料光纤护套的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种塑料光纤护套的制备方法，尤其涉及一种无卤、抑烟、阻燃型塑 料光纤护套的制备方法。
背景技术：
塑料光纤是以塑料为导光介质的一种新型光纤，被认为是解决光 纤到户时光纤连接“最后100米”问题的最佳选择。光纤到户是“三网融合”的基础，而“三 网融合”是目前国家产业政策大力发展的重要方向，国务院及多个部委发布的文件中对该 产业的发展目标和战略规划进行了明确的阐述。塑料光纤成本低、带宽高(与铜五类线相比)、芯径大、柔韧性好、联接容易、 安装维护费用低、布线成网快速。因为这些显而易见的优势，塑料光纤在通信、汽车、飞机、 工业控制、消费类电子产品、信息互联、家庭网络、医疗器械、国防等方面现有及潜在的应用 市场巨大。为了保护塑料光纤免受外界机械力等的伤害，通常在光纤(裸纤)外面包覆 一层一定厚度的塑料护套。裸纤的主体材料是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，护套常用材料为 聚乙烯(PE)，两者均为易燃材料，其氧指数低于17%，在使用中造成了一定的安全隐患。而 阻燃型塑料光纤产品，目前市场上还未见有销售，也未见相关报道。氢氧化镁是一种添加型高效抑烟、无卤阻燃剂，在使用过程中不会释放出 有害物质，并且可以中和燃烧过程中产生的酸性腐蚀气体，是一种环保型绿色阻燃剂。其在 电线电缆中已经有一定的应用。但是其阻燃效率低，为了达到较高的氧指数，其添加量必须 较大。尤其因为通常制备的氢氧化镁具有较强的极性和亲水性，晶粒趋向于二次凝聚，与非 极性的高分子材料之间相容性差，分散不均勻，其界面间难以形成良好的结合和粘连。特别 随着高分子材料中氢氧化镁含量的增加，其力学性能和机械性能急剧下降，以致于无法加 工，失去使用价值。对氢氧化镁阻燃剂进行表面改性，是克服其上述缺陷的重要方法，也是 将该种阻燃剂应用于产品的必要条件。而在塑料光纤中，因为作为制备裸纤的PMMA中不 能添加任何阻燃剂，所以为了达到一定的阻燃效果，如采用已有方法，必须加大在护套中阻 燃剂的用量，造成护套机械强度很低，以致起不到应有的保护作用，达不到塑料光纤产品标 准。这可能也是目前市场上未见阻燃型塑料光纤产品的原因之一。本发明采用对市售氢氧化镁阻燃剂进行两步表面改性的方法，提高其与塑料基体 的亲和性及其在基体中的分散性，同时加入一定量的促进剂和协效剂，在保证护套力学强 度的前提下，提高塑料光纤产品的氧指数，达到了阻燃的目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无卤、抑烟、阻燃型塑料光纤护套的制备方法， 该塑料光纤护套解决现有塑料光纤产品易燃、存在安全隐患的问题。所得产品经过明火长 期炙烧不会释放有毒有害气体，离火自熄，烟雾很少。提升了产品档次，扩大了产品应用领域。本发明是这样来实现的，其特征是方法步骤为
(1)氢氧化镁的改性选用市售的氢氧化镁阻燃剂为主体原料，加入到惰性分散剂中 制成浓度为59Γ20%的分散体，搅勻，加入占氢氧化镁重量份数的39TlO%的表面活性剂，在 4(T90°C下改性2(Γ120分钟，将氢氧化镁过滤、烘干、球磨，得到经过第一步改性的氢氧化 镁粉末；然后将该粉末再次加入氢氧化镁重量份数5 20倍的惰性分散剂中，搅勻，加入氢 氧化镁重量份数29Γ8%的偶联剂，在4(T90°C下改性2(Γ120分钟；过滤、烘干、球磨，得到经 过第二步改性的氢氧化镁粉末；
(2)阻燃型塑料光纤的制备将上述经过两次改性的氢氧化镁粉末加入到密炼机中，按 比例加入占氢氧化镁重量的99Γ12%阻燃促进剂和占氢氧化镁重量的59Γ8%阻燃协效剂，在 密炼机中125 155°C下混炼2(Γ50分钟，产物作为制备塑料光纤的护套，将产物通过挤出设 备与裸纤一起制成塑料光纤。所述惰性分散剂为二甲苯、柴油、煤油、熔点在25 ！以下的液体石蜡、低粘度甲基 硅油的一种或若干种的混合物。所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚氧乙烯山梨糖醇酐单 油酸酯85、聚氧乙烯山梨糖醇酐单油酸酯83、聚氧乙烯山梨糖醇酐单油酸酯80、聚氧乙烯 山梨糖醇酐单油酸酯65、聚氧乙烯山梨糖醇酐单油酸酯60、聚氧乙烯山梨糖醇酐单油酸酯 40、聚氧乙烯山梨糖醇酐单油酸酯20、乳化剂0Ρ10、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、平平加、土 耳其红油、海藻酸丙二酯的一种或若干种的混合物。所述偶联剂为硅酸乙酯、氨丙基三甲氧基硅烷、缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅 烷甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷乙烯基三乙 氧基硅烷、氨丙基甲基二乙氧基硅烷、尿基丙基三乙氧基硅烷、异丙基二油酸酰氧基(二辛 基磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基三油酸酰氧基钛酸酯、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛 酸酯、双(二辛基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯、四异丙基二 (二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯、硬脂 酸、软脂酸、油酸、亚油酸、甘油三油酸酯、甘油三软脂酸酯、甘油三硬脂酸酯、硬脂酸甲酯、 硬脂酸乙酯、软脂酸甲酯、软脂酸乙酯、十六醇、十八醇、十四醇的一种或若干种的混合物。所述阻燃促进剂为氢氧化铝、氧化锑、硼酸锌、三氧化钼、钼酸锌、二氧化钛、滑石、 云母、叶蜡石、高岭土、膨润土、蛭石、蛇纹石的一种或若干种的混合物；以上材料使用时均 为粉末状，粒径300微米以下。所述阻燃协效剂为红磷、五氧化二磷、焦磷酸钠、焦磷酸铵、多聚磷酸铵(每分子含 磷500 1500)、膨胀石墨的一种和若干种的混合物。本发明的优点是通过对微米级的氢氧化镁阻燃剂进行两步改性的方法，大大提 高了其与聚乙烯基体的亲合力，再辅以阻燃促进剂和协效剂，最终所制备的阻燃型塑料光 纤在保证阻燃效果的前提下机械性能下降不多，可以满足产品要求。
具体实施方式
实施例1
于500升的碳钢釜中加入100千克二甲苯、20千克市售氢氧化镁阻燃剂粉末和1千克 十二烷基硫酸钠，开动搅拌，搅勻；升温到70°C，保温反应70分钟；停止搅拌和加热，将反应 物料过滤、烘干、球磨，得到经第一步改性的氢氧化镁粉末。于500升的碳钢釜中再次加入
4100千克二甲苯、20千克经过一步改性的氢氧化镁阻燃剂粉末和0. 6千克氨丙基三甲氧基 硅烷，开动搅拌，搅勻；升温到85°C，保温反应50分钟；停止搅拌和加热，将反应物料过滤、 烘干、球磨，得到经第二步改性的氢氧化镁粉末。在密炼机中加入60千克聚乙烯，阻燃促进剂氢氧化铝0. 9千克，阻燃协效剂多聚 磷酸铵0. 48千克，上述经两步改性的氢氧化镁阻燃剂9千克，于135°C下混炼20分钟。产 物经特殊设计的挤出模口作为塑料光纤的护套。最终所得塑料光纤的氧指数为19. 5%，断裂 伸长率在84. 6%，拉伸强度在13. 5MPa。实施例2
于500升的碳钢釜中加入350千克低粘度甲基硅油、20千克市售氢氧化镁阻燃剂粉 末和1.2千克聚氧乙烯山梨糖醇酐单油酸酯85(Tween85)，开动搅拌，搅勻；升温到75°C，保 温反应50分钟；停止搅拌和加热，将反应物料过滤、烘干、球磨，得到经第一步改性的氢氧 化镁粉末。于500升的碳钢釜中再次加入350千克低粘度甲基硅油、20千克经过一步改性 的氢氧化镁阻燃剂粉末和0. 8千克尿基丙基三乙氧基硅烷，开动搅拌，搅勻；升温到8，V， 保温反应50分钟；停止搅拌和加热，将反应物料过滤、烘干、球磨，得到经第二步改性的氢 氧化镁粉末。在密炼机中加入60千克聚乙烯，氧化锑1. 2千克，红磷0. 75千克，上述经两步改 性的氢氧化镁阻燃剂12千克，于130°C下混炼30分钟。产物经特殊设计的挤出模口作为 塑料光纤的护套。最终所得塑料光纤的氧指数为25. 5%，断裂伸长率在79. 2%，拉伸强度在 13. 2MPa。实施例3
于500升的碳钢釜中加入150千克液体石蜡、20千克市售氢氧化镁阻燃剂粉末和1千 克十二烷基苯磺酸钠，开动搅拌，搅勻；升温到45°C，保温反应100分钟；停止搅拌和加热， 将反应物料过滤、烘干、球磨，得到经第一步改性的氢氧化镁粉末。于500升的碳钢釜中再 次加入150千克液体石蜡、20千克经过一步改性的氢氧化镁阻燃剂粉末和1千克硬脂酸，开 动搅拌，搅勻；升温到75°C，保温反应70分钟；停止搅拌和加热，将反应物料过滤、烘干、球 磨，得到经第二步改性的氢氧化镁粉末。在密炼机中加入60千克聚乙烯，三氧化钼1. 5千克，焦磷酸铵1千克，上述经两步 改性的氢氧化镁阻燃剂15千克，于140°C下混炼20分钟。产物经特殊设计的挤出模口作为 塑料光纤的护套。最终所得塑料光纤的氧指数为29. 2%，断裂伸长率在72. 1%，拉伸强度在 12. 8MPa。实施例4
于500升的碳钢釜中加入180千克煤油、20千克市售氢氧化镁阻燃剂粉末和1. 5千克 聚氧乙烯山梨糖醇酐单油酸酯80(Tween80)，开动搅拌，搅勻；升温到80°C，保温反应30分 钟；停止搅拌和加热，将反应物料过滤、烘干、球磨，得到经第一步改性的氢氧化镁粉末。于 500升的碳钢釜中再次加入180千克煤油、20千克经过一步改性的氢氧化镁阻燃剂粉末和 1. 2千克软脂酸甲酯，开动搅拌，搅勻；升温到85°C，保温反应50分钟；停止搅拌和加热，将 反应物料过滤、烘干、球磨，得到经第二步改性的氢氧化镁粉末。在密炼机中加入60千克聚乙烯，膨润土 2千克，膨胀石墨1. 4千克，上述经两步改 性的氢氧化镁阻燃剂18千克，于150°C下混炼20分钟。产物经特殊设计的挤出模口作为塑料光纤的护套。最终所得塑料光纤的氧指数为31. 8%，断裂伸长率在62. 1%，拉伸强度在 12. 3MPa。
权利要求
一种无卤、抑烟、阻燃型塑料光纤护套的制备方法,其特征是方法步骤为(1)氢氧化镁的改性选用市售的氢氧化镁阻燃剂为主体原料，加入到惰性分散剂中制成浓度为5%~20%的分散体，搅匀，加入占氢氧化镁重量份数的3%~10%的表面活性剂，在40~90℃下改性20~120分钟，将氢氧化镁过滤、烘干、球磨，得到经过第一步改性的氢氧化镁粉末；然后将该粉末再次加入氢氧化镁重量份数5~20倍的惰性分散剂中，搅匀，加入氢氧化镁重量份数2%~8%的偶联剂，在40~90℃下改性20~120分钟；过滤、烘干、球磨，得到经过第二步改性的氢氧化镁粉末； (2)阻燃型塑料光纤的制备将上述经过两次改性的氢氧化镁粉末加入到密炼机中，按比例加入占氢氧化镁重量的9%~12%阻燃促进剂和占氢氧化镁重量的5%~8%阻燃协效剂，在密炼机中125~155℃下混炼20~50分钟，产物作为制备塑料光纤的护套，将产物通过挤出设备与裸纤一起制成塑料光纤。
2.根据权利要求1所述的一种无卤、抑烟、阻燃型塑料光纤护套的制备方法，其特征是 所述惰性分散剂为二甲苯、柴油、煤油、熔点在25 °C以下的液体石蜡、低粘度甲基硅油的一 种或若干种的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种无卤、抑烟、阻燃型塑料光纤护套的制备方法，其特征是 所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚氧乙烯山梨糖醇酐单油酸酯85、 聚氧乙烯山梨糖醇酐单油酸酯83、聚氧乙烯山梨糖醇酐单油酸酯80、聚氧乙烯山梨糖醇酐 单油酸酯65、聚氧乙烯山梨糖醇酐单油酸酯60、聚氧乙烯山梨糖醇酐单油酸酯40、聚氧乙 烯山梨糖醇酐单油酸酯20、乳化剂0P10、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、平平加、土耳其红油、 海藻酸丙二酯的一种或若干种的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种无卤、抑烟、阻燃型塑料光纤护套的制备方法，其特征 是所述偶联剂为硅酸乙酯、氨丙基三甲氧基硅烷、缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷甲基 丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷乙烯基三乙氧基硅 烷、氨丙基甲基二乙氧基硅烷、尿基丙基三乙氧基硅烷、异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸 酰氧基)钛酸酯、异丙基三油酸酰氧基钛酸酯、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、双 (二辛基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯、四异丙基二 (二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯、硬脂酸、软脂 酸、油酸、亚油酸、甘油三油酸酯、甘油三软脂酸酯、甘油三硬脂酸酯、硬脂酸甲酯、硬脂酸乙 酯、软脂酸甲酯、软脂酸乙酯、十六醇、十八醇、十四醇的一种或若干种的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种无卤、抑烟、阻燃型塑料光纤护套的制备方法，其特征 是所述阻燃促进剂为氢氧化铝、氧化锑、硼酸锌、三氧化钼、钼酸锌、二氧化钛、滑石、云母、 叶蜡石、高岭土、膨润土、蛭石、蛇纹石的一种或若干种的混合物；以上材料使用时均为粉末 状，粒径300微米以下。
6.根据权利要求1所述的一种无卤、抑烟、阻燃型塑料光纤护套的制备方法，其特 征是所述阻燃协效剂为红磷、五氧化二磷、焦磷酸钠、焦磷酸铵、多聚磷酸铵(每分子含磷 500 1500)、膨胀石墨的一种和若干种的混合物。
全文摘要
一种无卤、抑烟、阻燃型塑料光纤护套的制备方法,其特征是方法步骤为(1)氢氧化镁的改性(2)阻燃型塑料光纤的制备。本发明的优点是通过对氢氧化镁阻燃剂进行两步改性的方法，大大提高了其与聚乙烯基体的亲合力，再辅以阻燃促进剂和协效剂，最终所制备的阻燃型塑料光纤护套在保证阻燃效果的前提下机械性能下降不多，可以满足产品力学要求。
文档编号G02B6/02GK101950044SQ20101029361
公开日2011年1月19日 申请日期2010年9月28日 优先权日2010年9月28日
发明者陈明 申请人:江西大圣塑料光纤有限公司