本发明属于橡胶复合材料加工领域,涉及一种液冷系统用橡胶软管的胶料,尤其涉及一种液冷系统用橡胶软管的内层、中层和外层胶料,以及以该胶料制成的液冷系统用橡胶软管。
背景技术:
1、随着人工智能、云计算、大数据以及区块链等技术的发展,以高速率、低时延和大连接为特点的5g通信时代到来,ai算力、数据中心和半导体等领域对散热的要求越来越高,传统的风冷、水冷等方式已经难以满足需求。在此背景下,液冷技术以其超高能效、超高热密度等特点,正逐步成为行业关注的焦点与解决散热瓶颈及节能挑战的关键路径。
2、液冷系统常用的介质类型多样,包括去离子水、醇基溶液、氟碳类工质、矿物油或硅油等。其中,电子氟化液作为一种新兴冷却介质,无色、无味、非油基和无腐蚀性,具有宽广的操作温度范围、低毒性、出色的化学稳定性以及优异的介电性能。电子氟化液因其独特的性能优势,在追求高效、安全、环保的液冷系统中占据了重要地位,成为了高端液冷及特殊应用领域的优选介质。
3、现有技术中,金属冷却管如铜、铝等材质,虽在导热性能上表现优异,但其固有的韧性差、弯曲半径大等缺陷,不仅限制了冷却管在空间布局上的灵活性,还因热胀冷缩效应显著,易导致应力集中、变形乃至泄漏等故障,进而缩短冷却管的使用寿命并影响系统整体性能。因此,开发一种液冷系统用新型冷却管成为亟待解决的技术难题。
技术实现思路
1、本发明的目的是针对液冷系统中现有冷却管的不足,从柔韧性、弯曲性能、耐高低温等性能综合考虑,对软管配方与结构进行创新,提供一种用于制备冷却管的胶料及以该胶料制成的液冷系统用橡胶软管,该软管不仅具有优异的柔韧性,弯曲半径小,与电子氟化液的相容性良好,而且耐高低温,能够有效抵抗温度变化带来的应力影响,使用寿命长,可以保证液冷系统长期、安全、可靠的运行。
2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
3、一种用于制备液冷系统用橡胶软管的胶料,由包括以下重量份数的原料制成:55~80份高门尼三元乙丙橡胶,20~45份低门尼三元乙丙橡胶,100~150份快压出炭黑,30~65份石蜡油,3~8份石油树脂,1~5份防老剂,2~7份粘合剂,3~8份氧化锌,1~3份硬脂酸,0.3~1.5份硫磺,3~8份促进剂;其中高门尼三元乙丙橡胶和低门尼三元乙丙橡胶的总重量份数为100份。
4、优选的,所述的用于制备液冷系统用橡胶软管的胶料由包括以下重量份数的原料制成:60~75份高门尼三元乙丙橡胶,25~40份低门尼三元乙丙橡胶,120~140份快压出炭黑,40~60份石蜡油,4~6份石油树脂,2~4份防老剂,3~5份粘合剂,3~8份氧化锌,1~3份硬脂酸,0.3~1份硫磺,4~6份促进剂。
5、所述的高门尼三元乙丙橡胶的门尼粘度ml(1+4)125℃为70~90,乙烯含量为45%~55%,第三单体乙叉降冰片烯含量为5.0%~6.0%;所述的低门尼三元乙丙橡胶的门尼粘度ml(1+4)125℃为30~45,乙烯含量为45%~55%,第三单体乙叉降冰片烯含量为4.0%~5.0%。
6、所述的石蜡油为石蜡油sunpar 2280;所述的石油树脂为石油树脂hc52110;所述的粘合剂为粘合剂rc。
7、所述的防老剂为防老剂mb、防老剂rd中的至少一种,优选为防老剂mb和防老剂rd按照质量比为1:1的组合。
8、所述的促进剂为促进剂tmtd、促进剂dptt、促进剂bz、促进剂dtdm中的至少一种,优先为促进剂dtdm、促进剂tmtd、促进剂dptt、促进剂bz按照质量比为1:(1~2):(2~3):(2~3)的组合。
9、本发明的另一个目的是提供所述的用于制备液冷系统用橡胶软管的胶料的制备方法,包括以下步骤:
10、步骤(1)、密炼机通水冷却,控制密炼机工作室温度不超过50℃,加入高门尼三元乙丙橡胶、低门尼三元乙丙橡胶、氧化锌、硬脂酸和防老剂,混炼1~2min;
11、步骤(2)、加入快压出炭黑、石蜡油、石油树脂和粘合剂,混炼2~4min;
12、步骤(3)、加入硫磺和促进剂,混炼0.5~2min,待密炼机温度升至110℃后排胶;
13、步骤(4)、将胶料移至开炼机进行薄通出片,静置8小时,获得用于制备液冷系统用橡胶软管的胶料。
14、本发明的另一个目的是提供一种液冷系统用橡胶软管,由内到外依次包括内胶层、第一增强层、第一中胶层、第二增强层、第二中胶层、第三增强层、外胶层;所述的内胶层、第一中胶层、第二中胶层、外胶层均由权利要求1所述的胶料挤出制成;所述的第一增强层、第三增强层由聚酯线编织而成;所述的第二增强层由镀铜钢丝缠绕而成。
15、所述的内胶层的厚度为2.0~2.4mm;所述的第一中胶层的厚度为0.3~0.5mm;所述的第二中胶层的厚度为0.4~0.6mm;所述的外胶层的厚度为2.0~2.4mm;所述的第一增强层、第三增强层均由聚酯线采用36锭2股的编织方式编织而成,覆盖率为80~90%;所述的第二增强层由镀铜钢丝缠绕而成,节距为6~8mm。
16、本发明的另一个目的是提供一种液冷系统用橡胶软管的制备方法,包括:内层橡胶挤出、聚酯线编织、第一中层胶料挤出、镀铜钢丝缠绕、第二中层胶料挤出、聚酯线编织、外层橡胶挤出、缠布、硫化、解布、脱芯、检验工序;其中硫化压力为0.4~0.6mpa,硫化温度为150±5℃,硫化时间为60±2min。
17、本发明选用门尼粘度ml(1+4)125℃为70~90、乙烯含量为45%~55%、第三单体乙叉降冰片烯含量为5.0%~6.0%的高门尼三元乙丙橡胶和门尼粘度ml(1+4)125℃为30~45、乙烯含量为45%~55%、第三单体乙叉降冰片烯含量为4.0%~5.0%的低门尼三元乙丙橡胶两种并用,不仅加工性能良好,而且可以使胶料具有更高的填充能力、更好的强度和成型挺性,同时与电子氟化液的相容性良好。
18、本发明选用环保型石蜡油sunpar 2280作为增塑剂,其饱和烃成分高,分子量稳定,闪点高,与三元乙丙橡胶相容性好,气味较小,可以改善胶料的加工性能和耐高温性能。
19、石油树脂hc52110属于c5/c9共聚型石油树脂,气味低,热稳定性好。粘合剂rc是以三聚氰胺为基体的复杂化合物,属于间-甲-白粘合体系,兼具亚甲基给予体及亚甲基接受体的双重功能。本发明选用石油树脂hc52110和粘合剂rc并用,能够使胶料具有良好的粘结性,可以提高胶料与纤维增强层、镀铜钢丝之间的粘合强度。
20、本发明防老剂mb和防老剂rd两种防老剂并用,具有良好的“协同效应”,可以使胶料具有优异的耐热老化、耐臭氧等性能。
21、本发明选用炭黑n550作为补强填充剂,炭黑n550具有中等粒径,结构较高,生热小且导热性良好,可赋予胶料良好的加工性能和物理机械性能。
22、本发明的硫化体系采用硫磺与促进剂tmtd、促进剂dptt、促进剂bz、促进剂dtdm并用,可以显著提高胶料的交联程度,使其具有优异的物理机械性能、耐高低温等性能。
23、本发明的有益效果:
24、本发明选用高门尼和低门尼的三元乙丙橡胶并用,配合使用防老剂mb和防老剂rd,使用石蜡油sunpar 2280,通过加入石油树脂hc52110和粘合剂rc,不仅使胶料具有良好的物理机械性能、耐高低温、耐臭氧性能,而且与电子氟化液的相容性良好。
25、以本发明胶料制成的液冷系统用橡胶软管具有优异的柔韧性,弯曲半径较小,而且软管各层之间粘合良好、耐高低温、耐臭氧等性能优异,具有出色的耐久性,使用寿命长达15年。
1.一种用于制备液冷系统用橡胶软管的胶料,其特征在于:它是由包括以下重量份数的原料制成:55~80份高门尼三元乙丙橡胶,20~45份低门尼三元乙丙橡胶,100~150份快压出炭黑,30~65份石蜡油,3~8份石油树脂,1~5份防老剂,2~7份粘合剂,3~8份氧化锌,1~3份硬脂酸,0.3~1.5份硫磺,3~8份促进剂;其中高门尼三元乙丙橡胶和低门尼三元乙丙橡胶的总重量份数为100份。
2.根据权利要求1所述的用于制备液冷系统用橡胶软管的胶料,其特征在于:所述的用于制备液冷系统用橡胶软管的胶料由包括以下重量份数的原料制成:60~75份高门尼三元乙丙橡胶,25~40份低门尼三元乙丙橡胶,120~140份快压出炭黑,40~60份石蜡油,4~6份石油树脂,2~4份防老剂,3~5份粘合剂,3~8份氧化锌,1~3份硬脂酸,0.3~1份硫磺,4~6份促进剂。
3.根据权利要求1或2所述的用于制备液冷系统用橡胶软管的胶料,其特征在于:所述的高门尼三元乙丙橡胶的门尼粘度ml(1+4)125℃为70~90,乙烯含量为45%~55%,第三单体乙叉降冰片烯含量为5.0%~6.0%;所述的低门尼三元乙丙橡胶的门尼粘度ml(1+4)125℃为30~45,乙烯含量为45%~55%,第三单体乙叉降冰片烯含量为4.0%~5.0%。
4.根据权利要求1或2所述的用于制备液冷系统用橡胶软管的胶料,其特征在于:所述的石蜡油为石蜡油sunpar 2280;所述的石油树脂为石油树脂hc52110;所述的粘合剂为粘合剂rc。
5.根据权利要求1或2所述的用于制备液冷系统用橡胶软管的胶料,其特征在于:所述的防老剂为防老剂mb、防老剂rd中的至少一种;所述的促进剂为促进剂tmtd、促进剂dptt、促进剂bz、促进剂dtdm中的至少一种。
6.根据权利要求1或2所述的用于制备液冷系统用橡胶软管的胶料,其特征在于:所述的防老剂为防老剂mb和防老剂rd按照质量比为1:1的组合;所述的促进剂为促进剂dtdm、促进剂tmtd、促进剂dptt、促进剂bz按照质量比为1:(1~2):(2~3):(2~3)的组合。
7.一种权利要求1或2所述的用于制备液冷系统用橡胶软管的胶料的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
8.一种液冷系统用橡胶软管,其特征在于:由内到外依次包括内胶层、第一增强层、第一中胶层、第二增强层、第二中胶层、第三增强层、外胶层;所述的内胶层、第一中胶层、第二中胶层、外胶层均由权利要求1所述的胶料挤出制成;所述的第一增强层、第三增强层由聚酯线编织而成;所述的第二增强层由镀铜钢丝缠绕而成。
9.根据权利要求8所述的液冷系统用橡胶软管,其特征在于:所述的内胶层的厚度为2.0~3.0mm;所述的第一中胶层的厚度为0.3~0.5mm;所述的第二中胶层的厚度为0.4~0.6mm;所述的外胶层的厚度为1.5~2.5mm;所述的第一增强层、第三增强层均由聚酯线采用36锭2股的编织方式编织而成,覆盖率为80~90%;所述的第二增强层由镀铜钢丝缠绕而成,节距为6~8mm。
10.一种权利要求8所述的液冷系统用橡胶软管的制备方法,其特征在于:包括:内层橡胶挤出、聚酯线编织、第一中层胶料挤出、镀铜钢丝缠绕、第二中层胶料挤出、聚酯线编织、外层橡胶挤出、缠布、硫化、解布、脱芯、检验工序;其中硫化压力为0.4~0.6mpa,硫化温度为150±5℃,硫化时间为60±2min。
