成核透明剂（ZN-3S）在光缆二次被覆改性PP中应用

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成核透明剂（ZN-3S）在光缆二次被覆改性PP中应用
电缆用高分子材料，除了聚氯乙烯，聚烯烃用量大，其中聚乙烯和聚丙烯为常用。聚丙烯是由丙烯为单体聚合制得的一种热塑性树脂，按甲基排列位置分为：等规聚丙烯，甲基排列在分子主链的同一侧；间规聚丙烯，甲基交替排列在分子主链的两侧；无规聚丙烯，甲基无秩序的排列在分子主链的两侧。由于结构规整而高度结晶，故聚丙烯熔点可高达167℃，耐热、耐腐蚀。比聚乙烯有更高的热变形温度及更大的硬度等，因此聚丙烯可用作耐热等级更高的电缆。但正因为聚丙烯的硬度、刚性大，其耐低温冲击性差。而且因为在分子链上存在一个甲基叔碳，所以聚丙烯更易在紫外光和热能作用下氧化降解。
聚丙烯套管作用：光缆中可以松散地放置光纤，保护光纤免受内部应力与外部侧压力影响
一、聚丙烯绝缘料【1-4】
上世纪60年代美国的Himont公司（现Montell公司）开发出聚丙烯共聚物作为电线电缆的绝缘料。聚丙烯是非极性材料，具有较好的电性能和耐热性能，而且它几乎不吸水，故绝缘性能不受湿度的影响，它具有较高的介电系数，抗电压、击穿电压也很高，耐电弧性好，高频绝缘性能优良，因此特别适用于信号传输电缆。聚丙烯因其韧性差，其耐低温冲击性不好；因其结构原因，与铜接触易老化。这些都是聚丙烯的缺点，所以作为电缆材料，需要对其进行改性。聚丙烯改性方法主要分为聚合改性和共混改性。聚合改性是聚合时加入其它单体，一般是和乙烯共聚。共混改性加入PE、EPDM、POE、SBS等，聚丙烯改性要求不仅提高其力学性能，而且要求具有良好的加工性能，适合高速挤出。目前在通信电缆已较多使用聚丙烯材料，而且已制定相应的国家标准或行业标准，如GB/T 13849聚烯烃绝缘聚烯烃护套市内通信电缆、YD/T760 市内通信电缆用聚烯烃绝缘料。
聚丙烯耐油性比聚乙烯好，通过设计以PP 为主的共混体系，可得到优良的机械性能、低温性能、耐热、耐油性能以及其它性能，同时通过添加合理的助剂，改善材料的耐热氧老化和抗铜害老化性能，可以用作潜油泵的动力电缆的绝缘料，《JB/T 5332 额定电压3.6∕6kV及以下电动潜油泵电缆》对动力电缆用聚丙烯要求
二、聚丙烯松套管【5-6】
PBT已经被广泛的应用于光纤松套管。近一些年PP共聚物也被发展用于光纤松套管。尽管等规共均聚的PP（iPP）的机械强度，但因为结构上缺少长的支链导致低温抗冲和熔体强度差，限制了其应用。PP的冲击韧性可以通过牺牲一定的结晶性来提高，即所谓的抗冲增强PP（IMPP）。目前有两种途径来得到光纤松套管用PP。一种降低模量来增韧iPP，一种把IPP进一步改性。改性的目标主要有：1、提高结晶度，松套管产品的性能依赖于加工过程中PP熔体的总体结晶度。2、提高结晶速度，快的结晶速度可以使挤出后收缩率低，可以稳定的控制光纤余长。3、降低晶粒尺寸，晶粒大小依赖于晶核数量和结晶时间，细小的晶粒有利于分散机械应力，在一定范围弥补韧性损失。大的晶粒会降低大多数性质，如断裂伸长率等。4、PP有四种晶形，其中а型单晶提供PP的机械强度，в型球晶提供iPP的韧性，其中а型单晶甚为重要。为了达到上述目标，选择合适的PP树脂基体和成核剂非常重要。
成核后的PP因为快的结晶速率和结晶结构，其结晶过程更好控制，所以光纤余长（EFL）可以控制。在加工过程中有可能会引起松套管的收缩率增加，挤出后收缩可能引起超出预期和不可控的余长。因为结晶度是由冷却速度和大结晶速率决定，剧烈的冷却可能妨碍结晶过程导致不良。因此松套管在绕道卷轴上之前应该但缓慢的冷却。在熔融状态挤出管时应该稳定的结晶温度。否则管子表面会粗糙并有应力残余。另一方面管子在结晶温度范围保持较长，晶体会变大，特别是成核剂有。在挤出过程中因为熔体的纵向流变，分子链在平面的重排增加。这有利于结晶速度。管子在纵向的抗拉强度也会增加，但在径向会降低。
ZN-3S净化过的聚丙烯的优点：
1) 透明度高 : 可以得到透明度，光泽度，表面光滑的聚丙烯；
2) 产率高 : 经ZN-3S处理的聚丙烯，产量、产率高；
3) 效益高 : 聚丙烯的成本效益及其低密度，使它成为其它树脂的吸 引力的替代品
4) 用途广 : 经ZN-3S净化的聚丙烯，在韧性、柔性、刚性、抗潮、 抗热、抗化学性及适宜于食品接触等方面提供极为的综 合性能；
5) 性能改善 : 与未净化的聚丙烯相比，经ZN-3S净化的聚丙烯的性能 得到改善，尤其是具有更高的刚性和热变形温度；
6) 可加工性 ： ZN-3S不会泛出冷却的聚丙烯表面，也不会产生异味；
成核透明剂剂ZN-3S机理：
聚丙烯缓慢结晶成相对较大的晶体，称为晶粒。这种粒晶由于大于可见光波长，入射光被晶体散射，从而减少透明度而增加模糊性。当聚丙烯经ZN-3S净化后，聚合物内的结晶产生速率成倍增长，由于在同样体积内晶体生长数目增加而晶体尺寸减小，聚丙烯球核直径细化、结晶完善度提高和分子链排列规整，结果使晶体小于见光波长而允许光线通过后而使聚丙烯透明度增强。进而提升产品刚性、韧性和提高弯曲模量和拉伸强度整体物理机械性能。