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光缆护套用聚乙烯材料结构、性能和应用

光缆护套用聚乙烯材料结构、性能和应用

（北京康宁光缆有限公司技术工程师）

光缆护套用聚乙烯材料的选择和应用会对光缆的物理机械性能和

使用寿命等产生很大的影响。本文从聚乙烯的分子结构，分子量

（MW），分子量分布（MWD），分子链上短支链的性能以及某些分

子形态等方面的结构分析和对比，阐述这些因素对聚乙烯护套材料的

加工性能、挤出后收缩性能、耐环境应力开裂性能、模量等性能的影

响。从而可以通过选择合适的聚乙烯材料的分子量、分子量分布、支

链情况等或引入其他重要的分子结构，从而优化高分子性能，达到预

期的护套材料性能要求。

20世纪40年代以来，聚乙烯材料已经广泛应用于各种通讯光缆

电缆的护套材料。如今，各种护套级的聚乙烯树脂，如LDPE、LLDPE、

MDPE、HDPE等，为光缆的设计和应用提供了独特而优异的物理性能

和应用。随着光通讯技术和光缆制造技术的发展，要求不断提高护套

材料的性能，以满足生产和最终使用的需求。而聚乙烯制造技术，包

括催化剂体系和聚合反应体系的不断改进，对分子链结构的控制和定

制，使护套材料满足各种生产使用的要求成为可能。

现在市场上新推出的聚乙烯护套材料，提供了优异的挤出加工性

能和挤出后收缩性能，使挤出成型具有高度的稳定性。这对当今光通

讯行业要求光缆尺寸尽量小，缆内光纤密度尽量高的发展趋势极为有

利。同时，对提高护套耐环境应力开裂性，提高光缆的稳定性和长期

寿命也是有利的。

根据高分子的结构特点，以及分子链结构对聚集态性能的影响，

可以通过控制、定制和选择具有适当分子结构和分布特点的聚乙烯护

套材料，来满足光缆行业新设计和新应用的需求。一般可从聚乙烯的

分子量、分子量分布、短支链的分布情况等关键结构参数来进行合理

的选择。

一、高分子结构关系

随着聚合工艺、催化剂等技术水平的提高和发展，具有特定的分

子结构、分子量分布的聚乙烯护套材料已经广泛商用。

分子量分布的宽度，影响PE护套材料的加工性能以及一些物理机

械性能。分布宽度可以用重均分子量（Mw）同数均分子量（Mn）的

比值，即Mw/Mn，又称分散指数，来衡量。

对于具有相同MWD的PE材料，分子量同材料的熔体流动指数成

反比。同样，支化度同材料的结晶度成反比。而支化度可从材料的密

度体现出来。对于某一给定系列的PE材料，分子量同熔体流动指数，

支化度同密度，存在一定的相互关系。因此，通常采用熔体流动指数

和密度来评价护套材料的特性（即用聚集态的性能来反映分子链结构

的特点），如图1所示：

二、试验分析项目

为了进一步说明材料的聚集态性能同分子链结构间的关系，特选

定市场上几种有代表性的PE护套材料，进行系列试验设计，从而阐述

分子结构同材料性能之间的关系。

1）挤出工艺：2.5’’螺杆DS挤出生产线，牵伸比4:1，生产线

速度70fpm。通过机头压力来反映护套材料的挤出加工性好坏。

2）挤出后收缩性能：30cm长光缆样品，在环境温度条件下放置

24hrs，然后在100℃烘箱保持24hrs，冷却后测量长度的变化。

3）耐环境应力开裂性（ESCR）：根据ASTMD1693，10％

lgepal，50℃，F0（不发生破坏的时间）。

4）拉伸强度：根据ASTMD638测试

5）弯曲模量：根据ASTMD790测定

6）耐磨损测试，测定进行100次标准循环磨损后，样品的质量损

失

材料样品选择：

目前，国际上较知名的光缆护套材料制造商如DowChemical、

Borealis、BP等公司，分别推出利用自己的聚合工艺生产的商用牌号

的护套材料。本试验选取不同供应商提供的护套级材料PE-1～PE-8共

8个样品，其密度和熔体流动指数如下：

表1材料样品列

样品密度