一、聚异丁烯在润滑油中的应用
1、低分子聚丁烯的性能
通过研究发现,低分子聚丁烯可以改善润滑油的润滑性能,减少积碳形成,降低设备能耗,延长使用寿命。
一)低分子聚丁烯的煎切安定性
应用比较广泛的低分子聚丁烯一般是指分子量为600—2400的低分子聚丁烯。在实际使用过程中,采用PB1300和PB2400稠化的460号合成烃工业齿轮油在矿山中速磨煤机磨辊轴上运行一年,其粘度变化不明显。采用PB1300调配的80W/90GL-5齿轮油,能够完全通过台架实验,而采用PB2400稠化的车辆齿轮油在运行一年后,其粘度有明显的变化。因此在工业齿轮油中能够使用的PB2400,在车用齿轮油中应用时应该谨慎,至少应该控制用量。
二)低分子聚丁烯的氧化安定性
低分子聚丁烯的加入对基础油的抗氧化性能没有不利影响。
三)低分子聚丁烯的氧化清净性与积碳趋势
随着分子量的增加,低分子聚丁烯的清净性变差。低分子聚丁烯在高温下分解问自由基单体,在二冲程发动机润滑过程中可充分燃烧,排烟低,积碳轻,漆膜疏松。不采用低分子聚丁烯的二冲程油在这方面的性能较差。在中性油,光亮油和合成油中,低分子聚丁烯可以减少积碳的效果是一致的。在二冲程润滑油中一般采用PB950,在空压机油及高温油品中采用PB1300。齿轮油中采用PB1300及PB2400。
四)低分子聚丁烯的磨擦性能
随着低分子聚丁烯的分子量的增大,磨迹下降,这是由于油品粘度差异而导致油膜厚度不同造成的。
2、低分子聚丁烯在润滑油中的应用
一)在四冲程发动机油中的应用
在较早的四冲程内燃机油配方中,低分子聚丁烯被考虑用作增粘剂。但因为它的低温性能较差,这主要局限在单级油及对低温性能要求不高的多级油(如15W/40,20W/50等)中。随着III类基础油的发展,高粘度基础油(如150BS)的供应将越来越紧张,作为150BS最经济实用的替代品,聚丁烯将被重新评估其在内燃机油中的作用。从经济性及性能考虑,一般推荐如下:
单级油:较低粘度基础油+PB2400;
20W/50:较低粘度基础油+PB2400;
15W/40:较低粘度基础油+OCP+PB2400;
这里,PB2400不仅是粘度指数改进剂,还能够有效增加产品的油膜强度。在15W/40的油品配方中,采用PB2400可以减少OCP的用量,改善油品的煎切稳定性。对于低温性能要求更苛刻的10W多级油品,不推荐采用低分子聚丁烯。
二)在二冲程发动机油中的应用
二冲程发动机润滑方式独特,需要广泛采用低分子聚丁烯配方,以保护环境及机车本身。一般在配方中采用分子量950左右的低分子聚丁烯。
三)在工业齿轮油中的应用
综合性价比来看,一般推荐采用PB2400用于工业齿轮油中。采用500SN添加不同比例
的PB2400,可以调配ISO 150到ISO 1000各个粘度级别的工业齿轮油,可以避免采用昂贵的150BS基础油,从而降低整个配方的成本。
四)在车用齿轮油中的应用
由于车用齿轮油比工业齿轮油具有更苛刻的煎切稳定性的要求,推荐用PB1300完全替代150BS光亮油,从而满足油品对煎切稳定性的要求。但是,如果要采用PB2400,建议适当比例的150BS,降低PB2400的用量(最好控制在5%以内),以满足煎切稳定性的要求。
五)在高温链条油中的应用
采用PB1300和酯类油,烷基二苯醚,PAO油品调整到适宜的粘度,并加入TCP,DW7007
等添加剂可以调配出不同类型的高温链条油。
六)在空压机油中的应用
采用低分子聚丁烯和PAO及酯类油(5%--15%)在配合适宜的添加剂复合物调配而成的
合成空压机油,清净性能好,不产生积碳,使用寿命可以达到8000h。
七)在金属加工油中的应用
低分子聚丁烯在金属加工中应用广泛。如,PB2400和PB1300可以用于淬火油中起到催
冷剂及光亮剂的作用。PB2400用于切削油中还可以降低烟雾。在有色金属拉拔中采用低分子聚丁烯可以减少沉积物从而免去后续的清洗工艺。
八)在润滑脂中的应用
在润滑脂中采用低分子聚丁烯(PB1300,PB2400)可以改善油品的粘附性能,如矿山的
球蘑机大齿轮润滑脂。
总之,低分子聚丁烯具有良好的煎切稳定性、适宜的氧化安定性及优良的高温清净性;能够牢固的吸附在金属表面,降低摩擦系数,改善极端条件下的润滑,并保护金属表面,防止腐蚀。低分子聚丁烯能够提高油膜厚度及油膜强度,吸收冲击载荷,降低齿轮噪音,减振效果明显。由于黏附性良好,可以防止启动时缺油,消除粘滑现象。低分子聚丁烯是光亮油的理想替代产品。
二、聚异丁烯在橡胶树脂中的应用
1、与树脂共混
高分子量PIB与低比例聚乙烯(PE)的共混,可改善共混料的流动性及加工性能;而与高比例的PE共混则可大大提高强度,明显降低冷流性,当PE的比例达到50%以上时,冷流即可降到最低值。例如,以30%-50%高分子量PIB与PE共混后,可注塑成耐腐蚀容器;而用约10%高分子量PIB与PE及高子交换树脂共混,则可制备电渗析器中的离子交换膜,用于水质处理。
高分子量PIB和PE或聚苯乙烯(PS)的共混料也被广泛用作绝缘材料。例如,高频脉冲的高压电缆绝缘材料就是由20%-60%PIB、10%-40%PE、25-50%工业炭黑和0%-5%微晶石蜡相共混制成的。
聚氯乙烯(PVC)用作阻尼材料多做成与高聚物的共混物,PVC/PIB共混物有较佳的阻尼性质。中国科学院长春应用化学研究所使用粘均分子量为2-5万的PIB与PVC进行共混,所得共混物的动态学谱表明,随着PIB用量的增加,PVC的玻璃化转变峰有一定程度的加高和加宽,但低温区的玻璃化转变峰随PIB用量增高,也有明显的加高,PIB作为一个分子量较低的聚合物起着增塑剂的作用,同时使共聚物的力学阻尼性能有所改善。
高压PE、高分子量PIB、少量炭黑共研磨并热处理,可制成塑料粉末涂层,在280-350K的水中3000h仅稍混蚀,而不含聚异丁烯的涂层,在同样条件500h则出现微龟裂。
含5%高分子量PIB的PE或乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的共混料,经吹塑制成管状膜,其密封粘着力为1.6N/m,可用于自封式膜袋。
由聚丙烯(PP)60份、高分子量PIB 20份、PE20份制得的共混模制料,其刚度为500N/mm2,发脆温度为-50℃。
将PE74份、高分子量PIB 4.5份、氯化石蜡(含氯量70%)10份、氧化锑5份、脂肪酸钙1.2份、防老剂0.5份、光稳定剂0.15份、SiO2 3份、聚乙烯蜡状物1.4份、防静电剂0.25份在85-190℃混合,于100-200℃下吹挤成膜。 该膜可作为阻燃膜和保护膜用于有毒或放射性装置。
PE与PIB的共混物经辐照后,共混物中的PIB可发生部分交联。
PIB可用于热熔复合涂布,热熔复合涂布法是用聚异丁烯等的改性蜡类,加热使其呈溶液状态,涂布于薄膜基材上,第二基材直接贴合其上,再用冷却滚简冷却而复合。这种方法涂布粘合剂后不用干燥的工序,装置比干式复合法简单,适用于铝箔/纸,塑料/塑料、塑料/铅箔的复合。
PIB还用于生产膜防滑食品/饲料/卡板包装膜 、铸型/吹塑薄膜、降低气体透过率/抗结露性能薄膜。添加少量聚异丁烯(PIB)改性的饲草用膜,可满足以下要求:良好的柔韧性、足够的拉伸强度及耐刺穿性、良好的阻氧性及阻光性(青贮机理是厌氧发酵,青贮膜应目前青贮膜多用蓝、绿、白等色,主材料为LDPE或LLDPE)。
将Hadoren 15LP(氯化聚丙烯)4份、高分子量PIB 6份、甲苯100份的混合物在聚丙烯膜上预涂0.05mm,然后再以聚异丁烯橡胶10份、聚丁烯5份混合物的15%溶液涂覆0.01mm,此种聚丙烯膜可用于金属与塑料表面的保护,剥离性能好。
2、与橡胶共混
PIB可以任意比例与其它橡胶共混。作共混时,以分子量为15-20万的产品最为适宜。一般来说,含有高比例聚异丁烯的共混物比纯橡胶可填充更多的填料。PIB可以与橡胶共硫化。
将高分子PIB 30-150份、炭黑10-90份、TiO2 100-650份、丁基橡胶100份及一定量硫化剂滚压成片,加热硫化,然后切割成带,可制成张弛电路范畴的自粘带。
将丁基橡胶5-35份、甲基苯基硅氧烷1-7份、低分子量PIB 4-25份、高分子量PIB0.5-5.0份、添加剂 2-15份、增塑剂0.5-4.0份及溶剂相混合制成的粘接带,具有良好的粘接力与内聚力。
由分子量为0.8万PIB、丁基橡胶与石蜡油的均相共混物,添加ZnO、CaCO3、硅油、双官能团硅氧烷等制成的一种密封剂,相对密度为1.5,贮存6个月后邵氏A硬度为23。该密封剂可用于航空燃料桶盖的密封层。
分子量为1-1.5万的PIB 21份,丁基橡胶9份,粘土24份,CaCO3 30份及增塑剂DOP 14份混合压制的密封胶带,手感不发粘,有良好的加工性能与填充性能,在50℃保持24h,密封层不外流,压缩永久变形为12%-58%,该密封胶带可用于耐腐蚀导管的密封。
用0.2-0.3体积份高分子量PIB改性乙丙共聚物,可延长低温(-90~+90℃)下的暴露时间,具有高扯断强度及耐化学腐蚀性,在农业及工艺包装上推荐作柔韧性衬里(高弹性耐寒膜)。
将EPDM 100份、高分子量PIB 10-100份、炭黑10-90份、钛化合物100-650份和醌类交联剂经挤压成滚压成片,加热,切断成带,该自粘带用于张弛电路范畴的高压电缆的终端。
PIB还可以改性聚氨酯。用端羟基PIB与甲苯二异氰酸酯的预聚物合成含有聚异丁烯柔软链段的聚氨酯橡胶,可改进聚氨酯的气体渗透性、吸水性、水解稳定性及空气的老化性。
PIB作为橡胶改性已得到广泛应用。PIB/EPR共混物经辐照后,共混物中的PIB发生交联,而且交联是在一定辐射剂量和组成比范围内发生的。当PIB含量为70%时交联度最高。1,2-PB/PIB共混物经辐照后,共混物中的PIB只发生了部分交联。而PIB/SBR、PIB/EVA等共混物经辐照后,共混中的PIB仍然发生裂解。
3、与树脂及橡胶共混
将高分子量PIB 15份、聚1-丁烯20份、丁基橡胶10份、滑石填料50份、增强纤维3份、ZnO 2%进行共混,可制得一种长期使用、无毒、不刺激人体皮肤的粘性绷带材料。
PIB、PE与丁基橡胶的共混硫化胶,增高了粘接性,且允许填充大量填料;而丁基橡胶的硫化又可改善胶料的初始强度。这种特性尤适于制作交联聚乙烯电缆接头附件的自粘性胶胶带。由于这种自粘性胶的密封强度高,可耐高电压,故在电缆、防腐管道等方面被大量使用。
三、聚异丁烯在拉伸缠绕膜中的应用
一)概述
缠绕膜(Stretch wrap film)又叫弹性膜,它在使用时可以利用薄膜自身具有的自粘弹性拉伸缠绕,靠薄膜表面的粘弹性和使用时使用的拉张力把商品紧紧地包裹起来,达到保护商品的目的。
缠绕包装膜可以用于运输包装,例如大型托盘的缠绕包装、集装箱、箱的缠绕包装,也可以用于短距离运输和销售包装,如日用品包装,不锈钢管、塑料管材、型材的缠绕包装,塑料装饰板、卷地板、卷地毯缠绕包装等。
按使用方法可分为机用拉伸缠绕膜和手用拉伸缠绕膜,大多数的拉伸缠绕膜都是透明的,少数的黑色机用拉伸膜主要适合于比较贵重的产品,不被引起注意可以有效防盗。
用于拉伸缠绕膜的原料有PVC(聚氯乙烯)、LDPE(低密度聚乙烯)、LLDPE(线性低密度聚乙烯)、EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)以及PB(聚丁二烯)等,目前国内缠绕膜的生产主要是采用LLDPE、LDPE为原料。
根据生产设备的不同,拉伸缠绕膜的生产工艺主要有两种:流延法(cast line)和吹塑法(blown line)。其中,应用最早的是吹塑成膜法,利用流涎成膜法较之吹塑成膜法,生产效率高,产品厚度均匀性佳、透明性高,而且可以减少增粘剂的用量,有利于降低产品生产成本,优点众多,在缠绕薄膜生产中,流涎成膜法目前居主导地位,吹塑工艺主要用在比较特殊的地方,如牧草膜、耐高穿刺膜和防锈缠绕膜等。但流延成膜法也具有一次性投资较大的缺点。
由于投资门槛较低,目前国内缠绕膜的市场的主要生力军是一些使用国产设备的小生产商,他们约占了市场70%的份额。
二)缠绕膜用增粘剂
1)增粘剂的作用及类型
包装用缠绕薄膜必须具备两个最基本的性能,一个是要有良好的机械强度、较佳的延伸性和良好的回弹性;二是其表面(单面或双面)要具有较强的粘性。聚乙烯可以制得具有良好的机械强度、较佳延伸性和良好回弹性的薄膜,但难于制得具有足够表面粘性的塑料薄膜,因此生产聚乙烯缠绕薄膜时,往往需要借助于增粘剂类添加剂的加入,以提高薄膜的表面粘性。
工业化生产中,聚乙烯缠绕薄膜可以用使用的增粘剂有低分子聚异丁烯(PIB)、密度在0.905以下超低密度聚乙烯(VLDPE)以及EVA树脂等。EVA树脂因可能产生酸味,价格较高,性价比低等因素,现在已鲜有使用;超低密度聚乙烯具有柔软性好、粘性较高、耐穿刺强度高的特点,均可用于制造缠绕薄膜,但也存在性价比较低的问题,实际使用较少;低分子量的聚异丁烯,作为聚乙烯缠绕薄膜的增粘剂,则具有粘性调节范围较大、粘性调节方便,而且价格比较低廉,性价的综合优势比较明显。因此,低分子聚异丁烯及其母料,是目前聚乙烯缠绕薄膜生产中最常使用的增粘剂。
聚异丁烯之所以能够成为出色的增粘剂,原因除了在于其固有的粘性之外,还因为它具有与聚乙烯薄膜不相容的特性,由于不相容,聚异丁烯会逐渐的迁移到薄膜的表面,从而产生粘性。
2)缠绕膜对聚异丁烯的性能要求
聚乙烯缠绕薄膜使用中所需要的“粘性”,实际上既要有良好的剥离粘性又要有良好的搭接粘性。剥离粘性越高,托盘越不易散包,且薄膜的密封性越好;搭接粘性越高,薄膜越不易发生纵向位移,因此要想获得牢固的包装,特别是托盘之类的商品的大型集成包装,必须使薄膜的剥离粘性和搭接粘性达到均衡。
不同分子量(MW )的低分子聚异丁烯对聚乙烯薄膜的粘着效果起决定性作用。分子量不同, 粘着性能亦随之不同。分子量高的聚异丁烯使薄膜具有更高的最终剥离粘着性, 但随着聚异丁烯分子量的增加, 搭接粘着力会衰减;而相对低分子量的聚异丁烯虽然具有较好的搭接粘着力,但是分子量太低的话,由于其较易挥发会导致粘性保持期过短。因此,选择合适分子量的聚异丁烯,才能使得缠绕膜具有最佳性能。综合考虑以上因素以及使用过程中的便利程度,结果表明,数均分子量在1300左右的聚异丁烯比较适用于增加缠绕膜的自粘性能。
为了求得剥离粘性和搭接粘性达到理想均衡,一些厂商还选择将不同分子量大小的聚异丁烯进行组合,来用于聚乙烯缠绕薄膜的增粘。例如法国宝利得公司提供的聚乙烯缠绕薄膜增粘用聚异丁烯,就是不同分子量的低分子聚异丁烯的混合物。
3)聚异丁烯的最佳添加量
缠绕膜的自粘性能与聚异丁烯的加入量成正相关,但是,当聚异丁烯的加入量超过3%以后,随着聚异丁烯加入量的增加,缠绕膜自粘性的提高变得不明显,继续提高聚异丁烯的加入量,则会导致析出的聚异丁烯在膜表面集结成块,造成薄膜自粘性不均,甚至膜卷很难打开。为保证缠绕膜的最终性能,并综合考虑原料成本问题,聚异丁烯的添加量应控制在1%-3%之间。
PIB有一个渗出过程,一般要三天左右以后薄膜表面才能产生足够的粘性;另外,PIB的迁移速度与存放的温度有关:其夏天迁移析出速度较快、而冬季迁移速度慢。因此在生产缠绕膜时加入聚异丁烯的比例应随季节变化有所调整,即:冬季生产时加入量比夏季加入量要多一点。
不同的生产工艺由于装置的差别,聚异丁烯的使用量也有所不同。由于吹塑工艺生产的薄膜厚度的均匀性不如流延膜好,因此吹塑工艺中聚异丁烯的使用量应稍高于流延工艺,具体的使用量的差别还需参考不同用户具体的工艺条件而定。
4)大林、日石聚异丁烯与国产聚异丁烯性能比较
用于缠绕膜生产的国产聚异丁烯主要有吉化的JHY-1300以及锦州的JINEX6130,与它们相比,大林及日石聚异丁烯在性能上主要有以下优势:
(1) 粘度:大林、日石的聚异丁烯的粘度高于相同分子量的吉化及锦州的产品,因此用量可以相对少一点;
(2)氢化程度:大林、日石的聚异丁烯的氢化程度高于JHY1300 和JINEX6130,在使用过程中不会因为被氧化而影响缠绕膜的色泽以及使用性能。
5)PIB增粘母粒
低分子聚异丁烯是一种粘稠性的液态物质, PIB与聚乙烯粒料间的混合物,在采用通用型挤出机生产塑料薄膜时,物料将不能顺利挤出,需采特殊的挤出设备,如料斗带有强制加料器的挤出机,强制喂入LLDPE和PIB的混合料,或者使用可泵入粘性液体的特种挤出机,泵入PIB。为方便生产,人们开发了用于生产聚乙烯缠绕薄膜的高浓度PIB增粘母粒,这种母粒是由PIB和聚乙烯按一定比例混合制成,它和塑料制品生产中经常使用的各种母料的形态相似,具有良好的流动性,使用方便,可用普通薄膜成型机组,顺利生产聚乙烯缠绕薄膜。
6)增粘母粒与聚异丁烯比较
由于增粘母粒也是由聚异丁烯组成,因此作为增粘剂在性能上与聚异丁烯并无区别,增粘母粒最大的优点便是使用方便。
目前市场上的增粘母粒有国产和进口两类,但是由于增粘母粒的生产过程存在一定的成本,因此在价格上高于聚异丁烯,导致其作为聚乙烯缠绕薄膜增粘剂时的配方成本要明显地高于聚异丁烯直接作为增粘剂时的配方成本。从而导致其市场占有率远不及聚异丁烯。
三)保鲜膜
保鲜膜是人们常用的一类保鲜食品的塑料包装制品,目前市场上的保鲜膜主要有三种,第一种是聚乙烯,这种材料主要用于食品的包装,如水果、蔬菜等,包括在超市采购回来的半成品用的都是这种材料;第二种叫聚氯乙烯,这种材料也可以用于食品包装;第三种是聚偏二氯乙烯,,主要用于一些熟食等的包装。由于PVC类保鲜膜中使用的增塑剂有致癌作用,而PVDC的生产成本太高,因此国内大多数的保鲜膜都倾向于使用PE作为原料。
保鲜膜是缠绕膜的一种,但是由于它不需要像缠绕膜那么高的自粘性能,因此,聚异丁烯的使用量会更少,聚异丁烯主要用来增加产品柔韧性及自粘性。
四、聚异丁烯在电容器浸渍液中的应用
电容器是一种储存电能的元件,在电路中做隔直流、旁路、耦合等作用,它由两个彼此互相绝缘但又靠近的导体,如金属板或金属箔所组成,这两个导体又叫做电容器的两个极,中间的绝缘物质叫电介质。根据介质的不同以及电容器的容量是否可分,电容器可以分为以下几类:从上图可以看出,电容器的种类众多,不同电容器的结构及用途也不尽相同。目前用于空调的电容器,主要是薄膜介电容器中的金属化聚丙烯薄膜电容器,市场型号为BB65。它是以聚丙烯薄膜作为电介质,采用真空蒸镀的方式在有机薄膜的表面涂覆金属薄层(锌铝复合/单铝)作为电极,另外,通常将薄膜电容浸在经过特别处理的绝缘油里,从而增强它的耐压。不同的绝缘油,对电容器的性能及使用寿命存在着重要影响,因此,在电容器的生产过程中,选择合适的绝缘油,至关重要。
一)定义及分类
用以隔绝不同电位导电体的液体称为绝缘油。它主要取代气体,填充固体材料内部或极间的空隙,以提高其介电性能,并改进设备的散热能力。 绝缘油按材料来源可分为矿物绝缘油、合成绝缘油和植物油三大类。
二)电容器对绝缘油的具体要求
1)优异的电气性能
作为绝缘物质,要求绝缘油的电阻率、击穿电压要高,介电损耗要低。高的电阻率和击穿电压确保导电体能得到良好绝缘;低介电损耗可大大降低交流电改变极性时引起的能量损失。另外还需要绝缘油的介电常数与PP膜的介电常数(2.2左右)越接近越好。
2)好的相容性
要求绝缘油和与之接触的固体材料之间的相容性要好,不会产生有害的相互作用。
3)良好的热稳定性
要求绝缘油在高温作用下性能稳定,主要包括以下几个方面:
具有优异的热老化稳定性,在长时间高温环境下不易分解或放出各种气体而使绝缘油本身性质发生变化或腐蚀其它材料;
热膨胀系数越小越好,既绝缘油的体积变化受温度的影响较小,否则,热膨胀系数较大,容易导致温度升高时电容器的爆裂。其中热膨胀系数与绝缘油的支链化程度及分子量分布有关,支链越多、分子量分布越宽,对应绝缘油的热膨胀系数就越大。
4)良好的流动性
(1)油品具有较适宜粘度及粘度—温度特性,适合对PP膜的浸渍以及生产过程中的操作;
(2)低的凝点(或倾点),保证绝缘油在低温下也能正常使用。
5)低毒性
为了避免电容器在生产及使用过程中对人体健康产生影响,要求绝缘液无毒。
6)价格低廉,来源广泛。
三) 空调电容器用绝缘油
综合考虑以上因素,目前用于空调电容器的绝缘油有蓖麻油、色拉油、聚异丁烯以及环氧大豆油,而这其中应用比较广泛的主要有色拉油和聚异丁烯两大类。
1)聚异丁烯与色拉油性能比较
优势:
(1)电性能方面:聚异丁烯具有极低的介电损耗(﹤0.01%),是所有绝缘油产品中最低的,这也是聚异丁烯最大的卖点;聚异丁烯的电阻率也明显高于色拉油。
(2)热稳定性:聚异丁烯的热稳定性优于色拉油,色拉油中由于含有较多的不饱和脂肪酸酯,高温下双键容易发生反应,从而引起绝缘油变质,降低电容器的使用寿命。
(3)热膨胀性能:聚异丁烯的热膨胀系数低于色拉油。
(4)低温性能:聚异丁烯具有相对较低的倾点,更适于低温下的使用。
劣势:
(1)聚异丁烯的粘度较高,在应用过程中需要加热来降低其粘度;
(2)聚异丁烯的价格远高于色拉油;
(3)色拉油的来源广泛。
2)聚异丁烯具体型号的选择
聚异丁烯的分子量对电容器的性能具有重要影响。从不同分子量聚异丁烯的性能参数来看,分子量越高,聚异丁烯的电性能越好;另一方面,分子量越高,聚异丁烯的粘度也越高,分子量分布也越宽,导致热膨胀系数也越大。综合考虑以上因素,选择数均分子量在900~1300之间的聚异丁烯作为绝缘油,从目前客户的使用情况来看,使用最多的是分子量950左右的产品,如大林的PB950以及锦州精联的JINEX6095。
3)辰胜聚异丁烯与国产聚异丁烯性能比较
与锦州的JINEX6095相比,大林的PB950在性能方面存在以下优势:
(1)氢化程度:PB950 的氢化程度比JINEX6095高。由于原料、设备、催化剂以及生产工艺等方面的原因,JINEX6095的双键含量明显高于PB950,这就使得其热稳定性不如大林的产品。
(2)分子量分布:PB950 的分子量分布比JINEX6095窄,因此其热膨胀系数低于JINEX6095。
五、聚异丁烯在电缆膏光缆膏中的应用
一)电(光)缆填充膏简介
1)填充膏组成
通信电(光)缆用填充膏是由不同的基础油、增稠剂和添加剂组成的。一般来说,电缆膏是由石蜡油、低分子聚乙烯,增粘剂等组成。
2)填充膏分类
按工艺可分为:(1)热熔型;(2)触变型
按应用情况不同,分为:
(1)光纤填充膏(纤膏):指与光纤直接接触,填充于松套光纤管内;
(2)缆芯填充膏(缆膏):指成缆工艺中填充于光缆缆芯中的油膏;
(3)护套用填充膏:指涂覆于缆芯和护套之间的油膏,主要性能指标见表2。
按填充膏的触变性上看又可分为(1)触变型;(2)和非触变型
按组成分为:(1)矿物油膏;(2)合成油膏;(3)硅油膏。
二)光缆填充膏的作用
光缆填充膏是光缆密封和保护光纤必不可少的材料,它能有效地防止水份和潮气侵入光缆
内部,是保证通信传输质量的关键材料之一,在填充式通信光缆中应用非常广泛。
1)光缆的理想松包缓冲材料:光纤在其中可随光缆的状态变化自动调节到低能位置(应力
释放)而免受外界带来的应力损伤;
2)密封:使光纤和光缆元件免受外界环境的侵蚀;
3)阻水:阻止水沿光缆纵向渗入。
由于光缆的制造、试验、运输、贮存和使用过程中要经受环境变化的考验,填充膏必须经受得起这些考验,且不能影响光缆的性能。如果有影响,必须限制在允许的范围内,超出限度就会对光缆的可靠性造成威胁。填充膏具备什么指标才不致对光缆的可靠性造成威胁,正是标准要解决的问题。
三)影响电光缆膏的因素
1)粘度
纤膏大多为触变性,缆膏大多为非触变性或低触变性,两者之间有很大差别,且同一类型油膏按加工(冷填充、端接处理)特性要求也有相当大的范围。因此在光缆的加工过程和长期使用中选择合适的粘度,是非常重要的。一般地讲,粘度既不要过大,也不要过小,因为在加工过程中,希望粘度小,便于填入缆芯内。但粘度太小,则加工时填充膏易流失,在缆芯受力时起不到缓冲的作用,而若粘度过大,影响纤芯的自由伸缩,易产生应力集中,造成微弯和大弯损耗。
2)闪点、滴点和蒸发损失
闪点体现填充膏在空气中自燃的可能性,应保证在光缆试验和使用的整个温度范围内不自燃。滴点主要用于表示油膏的最高使用温度。对纤膏而言,要求其热膨胀系数要小、闪点要高、挥发度要低,而缆膏的要求则可以低一些。蒸发损失几乎完全取决于组成的基础油种
类、性质、馏分组成和分子量。蒸发度随温度升高而增大,在一定温度下的蒸发损失总重量随时间的增加而增多,但蒸发速率随时间的增加而降低。
3)锥入度
常温下的锥入度主要保证其有良好的加工性能。要求一定的低温锥入度是为了保证不引
起光纤损耗增加。而对缆膏而言,只要不影响光缆的低温柔软性即可。
4) 遇水阻水性能
填充膏遇水阻水填充膏在遇水时会释放出一种超强聚合物,与水形成一稳定的凝胶体,从而堵塞渗水通道和空隙,阻止潮气和水分继续向缆内纵横向渗透。
5)油分离和氧化诱导期
油分离是考核在一定温度下油从填充膏中分离出来的数量。若油分离过大,则在使用过程中油易从缆芯中分离滴落,将导致油膏变硬,对线芯产生应力,影响填充和传输质量等。一般情况下只要把该指标控制在一定范围内,则对电缆光缆的影响不大。氧化诱导期是表明填充膏耐氧化分解的能力,通常是采用差热分析来测定的。油膏在高温氧气作用下,发生催化氧化反应,来判断油膏的热稳定性能,氧化诱导期时间越长,氧化安定性越好。
6)析氢和酸值
由于填充膏的组成中有油+添加剂,就包含了许多酸性组分,若酸性过大,则对周围材料产生影响,如氧化、腐蚀等,还可能在水的作用下产生-OH离子,作用于光纤表面,对光缆的传输造成不良影响。因此应严格控制填充膏的酸值。析氢是影响光缆传输衰减的重要因素之一,它可导致光纤强度下降,衰减增加等。
7)介电性能
对于有电性能指标要求的电缆光缆填充膏,其介电性能应能满足电缆光缆的电性能要求,这是很重要的指标,即介电常数、介质损耗、体积电阻率,因为油膏组分的分子具有不同的极性,在外电场作用下,分子中正、负电荷产生极化,而产生微弱的导电。如果油膏介电性能不好,会导致电缆光缆的绝缘电阻降低,绝缘强度下降,对回路的电容不平衡、回路间的串音衰减带来不良影响,因此填充膏的电性能指标,是保证通信电缆光缆产品的质量极其重要的一项要求。
8)相容性
是指填充膏与通信电缆材料和通信光缆材料在长期接触使用过程中,不会导致其结构变化,以及机械性能和电性能变坏,即油膏不会与其它材料产生明显的物理和化学作用。相容性的好坏需要相当长的时间才能显现出来,据有关资料和一系列试验表明,差的油膏可导致光纤涂层劣化、光纤强度下降、易开裂或剥离困难。油膏对塑料和纤维等材料产生溶胀和增塑,导致对其组织和结构重组,内应力增大,易造成开裂、使抗张强度下降,不良油膏还可以使金属复合带起泡或分层。另外不同的油膏与不同的材料相容性的结果也会不同,这里没有一定规律性。因此相容性是针对不同的油膏与不同的材料长期相接触所表现出的性能变化。
三) 聚异丁烯在电光缆膏中的应用
填充膏的主要功能是防水,即阻止水分子向光纤表面渗透。因此,任何亲水性的物质均不应用作基础配方。表面化学的理论表明可用HLB值(hydrophile-lipophile balance value)即亲憎平衡值来确定物质的亲水、琉水性能:疏水愈甚,HLB值愈小;亲水愈佳,HLB值愈大。据此,配方设计时首选了HLB=0的液体石蜡以及HLB同样很低的二甲基硅油作为基料。
除硅油类物质外,包括液体石蜡在内的大多数液态有机物的粘度皆随温度降低而迅速增加。为使填充膏不致困低温过粘或高温过稀而影响成缆工艺。必需调节其粘度指数,即改变其粘度随温度的变化率。常用的粘度指数改进剂有聚甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸一极性单体共聚物、聚异丁烯、烯烃共聚物、聚烷基苯乙烯等高分子化台物。它们的共同之处是:低温下在基础油中有较强的凝聚力,分子呈卷曲状。故粘度增加不大,高温下.凝聚力减小,分子链展开,故可增加粘度。
上述改进剂中以聚甲基丙烯酸酯应用最广,但此处却选用了聚异丁烯。原因是:
1)前者是HLB值较高的极性化台物,后者是HLB值接近于零的非极性疏水物质;
2)聚异丁烯的化学性能稳定,在200℃下加热24小时,无明显的热分辑;
3)聚异丁烯与非极性镪质有良好的共混性,使填充膏得以长期稳定的使用而不会发生油分离;
4)更重要的是,聚异丁烯同时又是一种降凝剂(自身凝固点:-80~ -60℃.用量适当可使填充膏在-40℃ 的低温下也不会凝固。 |