CN114736464B - 一种用于5g通讯的超柔橡胶软管及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于制备超柔橡胶软管的胶料，由包括以下重量份数的原料制成：100份三元乙丙橡胶，50～90份快压出炭黑N550，10～50份滑石粉，10～30份石蜡油，2～15份古马隆树脂，1～5份防老剂，3～8份氧化锌，1～3份硬脂酸，3～10份硫化剂。本发明还公开了一种超柔橡胶软管，由内到外依次包括阻隔层、中胶层、增强层、外胶层；阻隔层由聚酰胺挤出制成，中胶层、外胶层均由所述的胶料挤出制成。该超柔橡胶软管具有优异的柔韧性，弯曲半径较小，可以满足5G通讯领域的狭小空间使用环境，而且软管与制冷剂R134a和R410a的相容性良好、渗透率低、耐高低温、耐臭氧、NVH等性能优异，具有出色的耐久性。

Description

一种用于5G通讯的超柔橡胶软管及其制作方法

技术领域

本发明属于橡胶复合材料加工领域，涉及一种用于制备超柔橡胶软管的胶料，尤其涉及一种用于制备超柔橡胶软管的中层和外层胶料，以及以该胶料制成的用于5G通讯的超柔橡胶软管。

背景技术

随着5G、大数据、云计算等技术的兴起，各行各业数字化转型已经成为必然趋势，数据呈井喷式增长、IT算力持续演进，服务器功耗大大增加，服务器性能的提升使其功耗在近十年来增加约15倍，相应地，数据中心的服务器机架的供电功率提高了10倍以上。数据中心的功率密度越来越高，能耗也随之增长，数据中心设备在运行的过程中会释放出大量的热量，这些热量如果不能及时得到发散，将会出现高频故障，甚至失火，造成严重的经济与社会损失。为了提供更高能效来满足业务发展的需要，服务器乃至机房的散热已成为关键。目前，传统数据中心普遍采用机房精密空调的制冷方式，称为“房间级制冷”，该制冷方式存在能源利用率低、气流组织低效、占地面积大、易产生局部热点以及气流短路等问题，已经不能满足高热密度数据中心的散热。

机柜级空调系统是一种新型的末端布置系统形式，其末端布置位置主要包括背板、前板、顶部和底部等，该空调机组的末端与机柜呈一一对应的关系，实现“点对点”散热，具有制冷能耗低、气流组织良好、不占用过多机房面积等优点，在数据中心有着重要的应用前景。但机柜级空调系统布局紧凑，空间狭小，这就要求系统传输制冷剂的软管具有优异的柔韧性，同时与数据中心两种常用制冷剂R134a和R410a的相容性良好，且软管渗透率低，耐高低温、耐臭氧等性能优异，以保证数据中心长期、安全、可靠的运行。目前，机柜级空调系统使用的制冷软管为金属硬管，金属硬管柔韧性差，弯曲半径大，占用系统空间大，不利于系统的空间布局，而且金属硬管质量大，使用时系统容易产生噪声，NVH性能较差。因此，开发一种机柜级空调系统用超柔橡胶软管成为亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的是针对机柜级空调系统中现有制冷软管的不足，从柔韧性、与制冷剂的相容性、渗透率、耐高低温、耐臭氧、NVH等性能综合考虑，对软管配方和软管结构进行创新，提供一种用于制备超柔橡胶软管的胶料及以该胶料制成的超柔橡胶软管，该软管不仅具有优异的柔韧性，而且与制冷剂R134a和R410a均有良好的相容性，软管质量轻，渗透率低，耐高低温、耐臭氧、NVH性能优异，使用寿命长，可以证数据中心长期、安全、可靠的运行。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种用于制备超柔橡胶软管的胶料，由包括以下重量份数的原料制成：100份三元乙丙橡胶，50～90份快压出炭黑N550，10～50份滑石粉，10～30份石蜡油，2～15份古马隆树脂，1～5份防老剂，3～8份氧化锌，1～3份硬脂酸，3～10份硫化剂。

优选的，所述的用于制备超柔橡胶软管的胶料由包括以下重量份数的原料制成：100份三元乙丙橡胶，60～80份快压出炭黑N550，20～40份滑石粉，15～25份石蜡油，5～10份古马隆树脂，2～4份防老剂，3～8份氧化锌，1～3份硬脂酸，5～8份硫化剂。

所述的三元乙丙橡胶的乙烯含量为45％～55％，第三单体乙叉降冰片烯含量为4.0％～6.0％。

所述的石蜡油为石蜡油SUNPAR 2280。

所述的防老剂为防老剂445、防老剂RD中的至少一种，优选为防老剂445和防老剂RD按照质量比为1:1的组合。

所述的硫化剂为N,N'-间苯撑双马来酰亚胺与选自三烯丙基异氰脲酸酯、过氧化二异丙苯中的至少一种的组合，优选为N,N'-间苯撑双马来酰亚胺、三烯丙基异氰脲酸酯、过氧化二异丙苯按照质量比为1:(1～3):(1～5)的组合，更优选为N,N'-间苯撑双马来酰亚胺、三烯丙基异氰脲酸酯、过氧化二异丙苯按照质量比为1:(1～3):(3～5)的组合。

本发明的另一个目的是提供一种超柔橡胶软管，由内到外依次包括阻隔层、中胶层、增强层、外胶层；所述的阻隔层由聚酰胺挤出制成，所述的中胶层、外胶层均由本发明所述的用于制备超柔橡胶软管的胶料挤出制成；所述的增强层由聚酯线、维纶线、芳纶线中的一种编织而成。

所述的阻隔层的厚度为0.1～0.3mm；所述的中胶层的厚度为1.0～2.0mm；所述的外胶层的厚度为1.0～2.0mm。

所述的增强层由聚酯线、维纶线或芳纶线采用24锭2股的编织方式编织而成，覆盖率为80～100％。

所述的聚酯线的规格为1000D～2000D。

本发明的另一个目的是提供一种超柔橡胶软管的制备方法，包括以下步骤：

步骤(1)、称取配方量的原料，加入密炼机混炼形成混炼胶；混炼胶到达下辅机时，对混炼胶进行开刀，左右各开2刀，再通过传送带把混炼胶送到压片机；胶料到达压片机后，对混炼胶进行翻胶，翻胶时间不少于120秒，然后出成胶条，停放至少16小时；

步骤(2)、聚酰胺在温度70～80℃下干燥2～3小时，喂入塑料挤出机，随芯棒挤出得到阻隔层；步骤(1)制得的胶条由冷喂料机喂料，通过橡胶挤出机在阻隔层外侧挤出得到中胶层，停放2～24小时；

步骤(3)、通过编织机在中胶层外侧编织得到增强层；步骤(1)制得的胶条由冷喂料机喂料，通过橡胶挤出机在增强层外侧挤出得到外胶层；将聚4-甲基-1-戊烯(TPX)喂入塑料挤出机，在外胶层外侧挤出形成管坯；

步骤(4)、将管坯放入蒸汽硫化罐中，在温度150～160℃、压力0.4～0.6MPa下硫化45～60min；

步骤(5)、硫化后的管坯经过TPX剥离、脱芯得到超柔橡胶软管。

作为本发明所述的超柔橡胶软管的制备方法的进一步优选方案，脱芯后还包括检验工序。

本发明的另一个目的是提供所述的超柔橡胶软管在5G通讯领域的用途，优选在作为机柜级空调系统中制冷软管的用途。

本发明选用乙烯含量为45％～55％、第三单体乙叉降冰片烯含量为4.0％～6.0％的三元乙丙橡胶，该三元乙丙橡胶不仅加工性能良好，而且具有良好的物理机械性能、耐高低温以及低压缩永久变形。

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热老化性能。

快压出炭黑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较高的定伸应力，同时耐高温性能优越。滑石粉的主要成分为含水硅酸镁，结晶构造呈层状，可有效防止制冷剂的渗透。本发明选用快压出炭黑和滑石粉并用作为补强填充剂，可以使胶料具有良好的加工性能和物理机械性能，同时与制冷剂的相容性良好，与阻隔层聚酰胺协同防止制冷剂的渗透。

本发明防老剂445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、耐臭氧及低压缩永久变形等性能。

本发明采用N,N'-间苯撑双马来酰亚胺、三烯丙基异氰脲酸酯、过氧化二异丙苯三种硫化剂并用的过氧化物硫化体系，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、低压缩永久变形等性能。同时，N,N'-间苯撑双马来酰亚胺不仅作为过氧化物体系的助硫化剂，还作为增粘剂，特别是与古马隆树脂的复配使用，能够使胶料具有良好的粘结性，该胶料可以与阻隔层、增强层直接进行粘合，不需要使用粘合剂，软管生产工艺绿色环保。

本发明的有益效果：

本发明选用三元乙丙橡胶，采用过氧化物硫化体系，N,N'-间苯撑双马来酰亚胺、三烯丙基异氰脲酸酯、过氧化二异丙苯三种硫化剂并用，配合使用快压出炭黑和滑石粉作为补强填充剂，使用防老剂445和防老剂RD，通过加入古马隆树脂，不仅使胶料具有良好的物理机械性能、耐高低温、低压缩永久变形、耐臭氧性能，而且与阻隔层、增强层具有优异的粘合性能。

采用本发明胶料制成的超柔橡胶软管具有优异的柔韧性，弯曲半径较小，可以满足机柜级空调系统的狭小空间使用环境，而且软管与数据中心两种常用制冷剂R134a和R410a的相容性良好、渗透率低、耐高低温、耐臭氧、NVH等性能优异，具有出色的耐久性，使用寿命长达15年。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明的技术方案作进一步说明。

表1.胶料配方

实施例1

一种超柔橡胶软管，由内到外依次包括阻隔层、中胶层、增强层、外胶层；阻隔层由聚酰胺6挤出制成，中胶层、外胶层均由表1胶料(实施例1)挤出制成；其中，阻隔层的厚度为0.2mm，中胶层的厚度为1.5mm，外胶层厚度为1.5mm；增强层由2000D聚酯线采用24锭2股的编织方式编织而成，覆盖率为90％。

本实施例超柔橡胶软管的制备方法如下：

步骤(1)、按照表1称取配方量的原料，加入密炼机混炼形成混炼胶；混炼胶到达下辅机时，对混炼胶进行开刀，左右各开2刀，再通过传送带把混炼胶送到压片机；胶料到达压片机后，对混炼胶进行翻胶，翻胶时间120秒，然后出成胶条，停放16小时；

步骤(2)、将聚酰胺6在温度75℃下干燥2.5小时，喂入塑料挤出机，随芯棒挤出得到阻隔层；步骤(1)制得的胶条由冷喂料机喂料，通过橡胶挤出机在阻隔层外侧挤出得到中胶层，停放12小时；

步骤(3)、通过编织机在中胶层外侧编织得到增强层；步骤(1)制得的胶条由冷喂料机喂料，通过橡胶挤出机在增强层外侧挤出得到外胶层；TPX喂入塑料挤出机，在外胶层外侧挤出形成管坯；

步骤(4)、将管坯放入蒸汽硫化罐中，在温度155℃、压力0.5MPa下硫化50min；

步骤(5)、硫化后的管坯经过TPX剥离、脱芯、检验等工序后得到超柔橡胶软管(记为软管1)。

实施例2

按照表1调整胶料配方(实施例2)，其余工艺参数均与实施例1相同，获得胶料，并采用该胶料制得超柔橡胶软管(记为软管2)。

实施例3

按照表1调整胶料配方(实施例3)，其余工艺参数均与实施例1相同，获得胶料，并采用该胶料制得超柔橡胶软管(记为软管3)。

对比例1

按照表1调整胶料配方(对比例1)，其余工艺参数均与实施例1相同，获得胶料，并采用该胶料制得软管(记为软管4)。

对比例2

按照表1调整胶料配方(对比例2)，其余工艺参数均与实施例1相同，获得胶料，并采用该胶料制得软管(记为软管5)。

对比例3

按照表1调整胶料配方(对比例3)，其余工艺参数均与实施例1相同，获得胶料，并采用该胶料制得软管(记为软管6)。

表2.考察指标

按照表2考察实施例1-实施例3、对比例1-对比例3制得的胶料的性能，如表3所示。

表3.胶料性能参数

考察实施例1-实施例3、对比例1-对比例3制得的软管的性能，如表4所示。

表4.软管性能

由对比例1和对比例2可知，当配方中没有同时使用古马隆树脂和N,N'-间苯撑双马来酰亚胺，虽然胶料的物理机械性能和与两种制冷剂的相容性变化不大，但由对应胶料制备的软管的各层之间的粘合强度明显降低，可见古马隆树脂和N,N'-间苯撑双马来酰亚胺需要复配使用才能使软管具有优异的粘合性能。对比例3中没有使用滑石粉，不仅胶料的物理机械性能下降，而且其与制冷剂R134a和R410a的相容性变差，由该胶料制得的软管对两种制冷剂的渗透率也增大。另外，本发明软管先绕直径为外径2倍的芯轴弯曲，再进行耐高温、耐低温、耐臭氧等性能试验，试验结果良好。众所周知，一般橡胶软管的最小弯曲半径为公称外径的5～8倍，而本发明超柔橡胶软管的最小弯曲半径仅为公称外径的2倍。

以上实施例只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种用于制备超柔橡胶软管的胶料，其特征在于：它是由包括以下重量份数的原料制成：100份三元乙丙橡胶，50～90份快压出炭黑N550，10～50份滑石粉，10～30份石蜡油，2～15份古马隆树脂，1～5份防老剂，3～8份氧化锌，1～3份硬脂酸，3～10份硫化剂；

所述的三元乙丙橡胶的乙烯含量为45%～55%，第三单体乙叉降冰片烯含量为4.0%～6.0%；

所述的防老剂为防老剂445和防老剂RD按照质量比为1:1的组合；所述的硫化剂为N,N'-间苯撑双马来酰亚胺、三烯丙基异氰脲酸酯、过氧化二异丙苯按照质量比为1:(1～3):(1～5)的组合。

2.根据权利要求1所述的用于制备超柔橡胶软管的胶料，其特征在于：所述的用于制备超柔橡胶软管的胶料由包括以下重量份数的原料制成：100份三元乙丙橡胶，60～80份快压出炭黑N550，20～40份滑石粉，15～25份石蜡油，5～10份古马隆树脂，2～4份防老剂，3～8份氧化锌，1～3份硬脂酸，5～8份硫化剂。

3.根据权利要求1或2所述的用于制备超柔橡胶软管的胶料，其特征在于：所述的石蜡油为石蜡油SUNPAR 2280。

4.根据权利要求1所述的用于制备超柔橡胶软管的胶料，其特征在于：所述的硫化剂为N,N'-间苯撑双马来酰亚胺、三烯丙基异氰脲酸酯、过氧化二异丙苯按照质量比为1:(1～3):(3～5)的组合。

5.一种超柔橡胶软管，其特征在于：由内到外依次包括阻隔层、中胶层、增强层、外胶层；所述的阻隔层由聚酰胺挤出制成，所述的中胶层、外胶层均由权利要求1所述的胶料挤出制成；所述的增强层由聚酯线、维纶线、芳纶线中的一种编织而成。

6.根据权利要求5所述的超柔橡胶软管，其特征在于：所述的阻隔层的厚度为0.1～0.3mm；所述的中胶层的厚度为1.0～2.0mm；所述的外胶层的厚度为1.0～2.0mm；所述的增强层由聚酯线、维纶线或芳纶线采用24锭2股的编织方式编织而成，覆盖率为80～100%。

7.一种权利要求5所述的超柔橡胶软管的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤(1)、称取配方量的原料，加入密炼机混炼形成混炼胶；混炼胶到达下辅机时，对混炼胶进行开刀，左右各开2刀，再通过传送带把混炼胶送到压片机；胶料到达压片机后，对混炼胶进行翻胶，翻胶时间不少于120秒，然后出成胶条，停放至少16小时；

步骤(2)、聚酰胺在温度70～80℃下干燥2～3小时，喂入塑料挤出机，随芯棒挤出得到阻隔层；步骤(1)制得的胶条由冷喂料机喂料，通过橡胶挤出机在阻隔层外侧挤出得到中胶层，停放2～24小时；

步骤(3)、通过编织机在中胶层外侧编织得到增强层；步骤(1)制得的胶条由冷喂料机喂料，通过橡胶挤出机在增强层外侧挤出得到外胶层；将聚4-甲基-1-戊烯（TPX）喂入塑料挤出机，在外胶层外侧挤出形成管坯；

步骤(4)、将管坯放入蒸汽硫化罐中，在温度150～160℃、压力0.4～0.6MPa下硫化45～60min；

步骤(5)、硫化后的管坯经过TPX剥离、脱芯得到超柔橡胶软管。

8.权利要求5所述的超柔橡胶软管在5G通讯领域的用途。

9.权利要求5所述的超柔橡胶软管在作为机柜级空调系统中制冷软管的用途。