聚乙烯材料中炭黑含量测试的后续研究

责任编辑:光电通信 2018/02/08
杭州富通线缆材料研究开发有限公司  周林平

摘 要:本文主要对高密度聚乙烯和中密度聚乙烯光缆用护套材料直接燃烧法测试其炭黑含量的灰分进行 了研究,分别进行了外观色泽形貌、微观形貌及成分元素的分析,对比发现二款材料试验后的成 分存在较大的差异。 

关键词:聚乙烯;直接燃烧法;炭黑含量;SEM;元素分析

一、前言

近几年来通信技术发展极为迅速,作为现代通讯网 主要支柱之一的光纤光缆通讯具有通讯容量大、传送质 量高、保密性好和抗电磁干扰等一系列优点,已被各种 网络广泛采用,光纤光缆更是得到了空前的应用。 

光缆护套作为光缆抵御外界环境侵蚀和破坏的第一 道防线,其性能优劣是关系光缆使用寿命长短以及在使 用寿命期限内传输性能稳定可靠的重要因素之一,聚乙 烯由于具有相对密度小、化学稳定性好、耐水、介电常 数小和电绝缘性能好等特点被广泛地用于光缆护套材料。 我们从阿仑尼乌斯定理知道高分子材料的使用寿命主要 取决于材料的活性和使用环境。作为衡量光缆用外护套 料环境性能的重要指标——炭黑含量的大小对影响光缆 护套环境性能具有非常重要的作用。 

我们知道纯聚乙烯 (PE) 的耐气候老化和日光曝晒性 能很差,因而为提高 PE 耐气候老化和日光曝晒性能, 在聚乙烯护套料中,一是加入炭黑 (CB),二是加入紫 外光吸收剂。紫外光吸收剂价格昂贵一般不采用,而采 用既经济、又有很好效果的炭黑。炭黑不但起到对光缆 外护套染色的作用,它还是一种光屏蔽剂,能吸收紫外 光部分的波长,起到遮光作用,可防止聚乙烯分子链的 断裂和降解,从而避免护套材料被紫外线损伤而造成老 化。我们知道炭黑阻挡紫外线的效果与炭黑含量的多少 有关,如果光缆外护套炭黑含量偏小,光缆敷设后就可能在抗紫外线老化方面存在隐患,但是炭黑含量也不能 够一味地增大,一方面炭黑含量如果偏大很多就会造成 光缆成本的增加,因为炭黑的价格比纯聚乙烯要贵很多。 在 GB/T l5065-2009 标准中对炭黑含量做了规定,其大 小为 2.6±0.25%;另一方面如果护套炭黑含量偏大,外 护套体积电阻明显下降,这是因为导电炭黑增加以后, 炭黑颗粒之间的距离就比较接近,其颗粒相接触时炭黑 颗粒之间则形成电气网络,产生导电特性,显然,炭黑 的填充量越多,相互越密集,颗粒之间的高分子越少, 导电性越好。同时,炭黑含量的增加也使外护套拉伸强 度增加、冲击强度下降和耐环境应力开裂性能变差,主 要原因是炭黑粒子活性表面与若干大分子链相结合,形 成交联结构,当其中一条分子链受到应力时,就可以通 过这些交联点将应力分散传递到其他分子链上,若其中 某一链发生断裂,其它链也可以起到同样的加固作用, 而不致迅速危及全体,随着炭黑增加,材料的韧性下降, 刚性增加,导致耐环境应力开裂性能变差,影响光缆的 使用寿命。

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