热塑性树脂组合物、防护材料及光缆的制作方法

本技术涉及一种无卤阻燃透明热塑性树脂组合物、由该热塑性树脂组合物制成的防护材料及应用该防护材料的光缆。

背景技术：

1、在光通信领域，光缆是实现光信号稳定传输的一种通信线路，通常是由光纤、护套材料、加强件材料和阻水材料等经过一定工艺而形成的线缆。光缆按照使用场景可分为室外光缆，入户光缆和室内光缆。室外光缆多用于主干传输网络和配线传输网络，可通过直埋、管道、架空及水底敷设等方式施工。而且，室外光缆具有机械性能优异，抗拉抗压性好，耐化学腐蚀，耐老化性能优，环境稳定性好和使用寿命长等特点。室内光缆是用于建筑物内部通信设备和终端设备之间连接通信的光缆，主要由聚合物护套材料和光纤组成。一般情况，室内光缆的护套层薄弱，抗拉抗压性能弱，耐老化性能和环境稳定性不如室外光缆和入户光缆；相对而言，室内光缆对施工性、美观性和阻燃性要求较高。入户光缆是实现光纤到户(fiber to the home，ftth)的关键部件，即从光网络分配节点到建筑物的光缆，可通过管道或架空方式入户。入户光缆一段在户外，另一段在建筑物内部，因此入户光缆除了具有良好的耐老化性能和环境稳定性外，还需具备较好的阻燃性能。

2、随着技术发展，用户对网络质量和网速的要求越来越高。光纤到房间(fiber tothe room,fttr)是一种家庭网络的新型覆盖模式，fttr是在十兆时代光纤到楼(fttb)和百兆时代ftth的基础上，将室内光缆布设到用户每一个房间中，让每一个房间都可以达到千兆光纤网速。因此，fttr用光缆需要具备入户光缆良好的耐老化性能、环境稳定性以及较好的阻燃性能，同时，为了满足室内布线的美观度，不破坏装修风格，通常还需要fttr用光缆具备较强的隐形性。然而，目前常用的fttr用光缆很难满足兼具良好的耐老化性能、环境稳定性外、较好的阻燃性能以及良好的隐形性的要求。

技术实现思路

1、本技术实施例第一方面提供了一种热塑性树脂组合物，按重量百分比计算，所述热塑性树脂组合物包括以下组分：

2、

3、本技术热塑性树脂组合物中的透明热塑性树脂本身具有较高的耐热性、机械性能以及透明性；磷酸酯类阻燃剂与透明热塑性树脂(尤其是透明聚酰胺弹性体)的相容性较好，对热塑性树脂的透明性影响较小，有利于对透明性要求较高的产品(例如隐形光缆)的阻燃；而且磷酸酯类阻燃剂本身含有酸源、气源和碳源，阻燃效果好；纳米阻燃剂粒径较小，在透明热塑性树脂中的分散性较好，且在添加量合适的情况下对透明热塑性树脂的透光率影响较小，通过将磷酸酯类阻燃剂与纳米阻燃剂进行复配，形成的无卤复合阻燃剂与所述透明热塑性树脂的相容性较好，在保证透明热塑性树脂具有优良的阻燃性能的同时不会影响透明热塑性树脂的透光率，采用所述热塑性树脂组合物制成的防护材料能通过到垂直燃烧(ul-94，1.5～2mm厚样条)v-0级别，且防护材料的厚度在0.2～0.5mm范围内时，透光率大于或等于50％，能够满足对透光率有要求的产品的使用需求；另外，纳米阻燃剂的加入还能降低磷酸酯类阻燃剂的用量，进而降低树脂组合物的酸性，以降低透明热塑性树脂在高温高湿条件下水解的风险，有利于提升防护材料的耐水解性。因此，采用所述热塑性树脂组合物制成的防护材料兼具良好的无卤阻燃效果以及较高的耐热性、耐水解性、机械性能和透明性。

4、结合第一方面，在一些实施例中，所述透明热塑性树脂包括透明聚酰胺类热塑性弹性体、透明聚氨酯弹性体、透明热塑性聚酯弹性体和透明聚醚砜中的至少一种。

5、以上类型的透明热塑性树脂具有较好的热稳定性、机械性能、尺寸稳定性和透明性等，因此，通过所述热塑性树脂组合物制成的防护材料兼具较高的热稳定性、机械性能和尺寸稳定性以及较佳的透明性等。

6、结合第一方面，在一些实施例中，所述透明热塑性树脂为透明聚酰胺弹性体。

7、透明聚酰胺弹性体，是分子链中包含有连续6个或12碳原子的链段，同时包含有聚醚或聚酯链段的聚酰胺化合物，透明聚酰胺弹性体具有良好的热稳定性、机械性能、尺寸稳定性和透明性等，尤其适用于对透明性要求较高的产品(例如隐形光缆)用防护材料。

8、结合第一方面，在一些实施例中，所述磷酸酯类阻燃剂包括双环膦酸酯、含氮双环膦酸酯，磷酸甲苯二苯酯、双酚a-双(二苯基磷酸酯)、磷酸三乙酯以及磷酸三苯酯中的至少一种。

9、结合第一方面，在一些实施例中，所述纳米阻燃剂包括纳米有机磷酸盐类阻燃剂。

10、结合第一方面，在一些实施例中，所述有机磷酸盐类阻燃剂包括二乙基次膦酸铝、甲基乙基次膦酸铝以及二甲基次膦酸铝中的至少一种。

11、通过添加有机次膦酸盐类纳米阻燃剂与磷酸酯类阻燃剂复配使用，可以提高热塑性树脂组合物的阻燃效果，而且，有机次磷酸盐类阻燃剂在高温下能形成玻璃状覆盖层或稳定的泡沫覆盖层，可以增加燃烧时形成的隔离物质的总量，进一步提高阻燃效果；另外，有机次膦酸盐类阻燃剂的平均粒径为纳米级，在热塑性树脂组合物中的分散性较好，有利于提高由该热塑性树脂组合物形成的防护材料的机械性能。但这类纳米阻燃剂的添加量过高会影响热塑性树脂组合物的透明性，而添加量过少又起不到进一步提高阻燃效果的作用，因此，本技术添加重量百分比为1～8％的纳米阻燃剂，既能保证防护材料的透明性，又能进一步提高防护材料的无卤阻燃效果和机械性能。

12、本技术实施例第二方面提供了一种防护材料，所述防护材料有本技术实施例第一方面所述的热塑性树脂组合物经加热并混合制成。

13、通过采用以上无卤阻燃且透明的热塑性树脂组合物制备的防护材料，厚度在0.2～0.5mm范围内时，透光率大于或等于50％，能够满足隐形光缆用防护材料等对透光率的需求，拉伸断裂强度大于或等于17mpa，断裂伸长率为100～600％，该防护材料具有较高的机械强度；并根据iso 868标准，可根据不同的透明热塑性树脂达到邵氏硬度30d～70d；该防护材料能通过垂直燃烧(ul-94，1.5～2mm厚样条)v-0级别，且应用该防护材料的光缆能够通过垂直燃烧iec 60332-1-2的阻燃测试。

14、结合第二方面，在一些实施例中，所述加热的温度为190～250℃。

15、通过采用以上热塑性树脂组合物形成的防护材料的熔点高(达到215～225℃)，能够满足在高温(一般在180℃左右)条件下作业的要求。

16、结合第二方面，在一些实施例中，所述防护材料的厚度在0.2～0.5mm范围内时，透光率大于或等于50％；所述防护材料的邵氏硬度为30d～70d；所述防护材料的拉伸断裂强度大于或等于17mpa，断裂伸长率为100～600％。

17、本技术实施例第三方面提供了一种光缆，所述光缆包括纤芯和包覆于所述纤芯外侧的防护层，所述防护层由本技术实施例第二方面所述的防护材料制成。

18、本技术的光缆兼具较好的无卤阻燃效果、较佳的透明性、以及优异的抗拉性能和抗压性能，拉断力超过150n。该光缆兼容明暗布线方式，在明线布放时，具备隐形美观的特性；在穿管布放时，具备较低的摩擦力。该光缆的无卤阻燃效果好，能够通过垂直燃烧iec60332-1-2的阻燃测试，且防护材料中阻燃剂的增加不会影响热塑性树脂的透明性，能满足fttr用隐形光缆的使用需求。防护层所采用的无卤阻燃防护材料的熔点大于200℃，因此光缆便于后续在180℃以上的高温条件下作业。

19、结合第三方面，在一些实施例中，所述光缆还包括包覆于所述防护层外侧的胶层。

20、防护层所采用的无卤阻燃防护材料的熔点大于200℃，因此光缆便于后续在180℃以上的高温再加工形成带有胶层的光缆，形成的带有胶层的光缆便于布线操作，无需额外的钉子或胶等对光缆进行固定。

21、结合第三方面，在一些实施例中，所述防护层的体积占所述光缆总体积的40～80％。

22、防护层在光缆中的占比对整体光缆的阻燃效果起到关键的作用，当防护层的体积占所述光缆总体积的40～80％时，能够使光缆整体达到较好的阻燃效果，通过垂直燃烧iec60332-1-2的阻燃测试。

23、结合第三方面，在一些实施例中，所述光缆还包括至少一个加强件，每一所述加强件内嵌于所述防护层，且与所述纤芯隔离。

24、通过在防护层内嵌入加强件，可以提高光缆的拉断力。

25、结合第三方面，在一些实施例中，所述光缆包括至少两个所述加强件，至少两个所述加强件设于所述纤芯相对的两侧。

26、通过在纤芯的相对两侧设置加强件，可以使纤芯的相对两侧受力更均匀，进而提高光缆的拉断力。

27、结合第三方面，在一些实施例中，所述加强件为玻纤，所述玻纤的直径范围为100～300μm。

28、玻纤作为光缆中的加强件，尺寸非常小，透明性好，不会影响光缆的整体透光度。

29、结合第三方面，在一些实施例中，所述光缆的拉断力大于或等于150n。