CN115232476B - 一种液冷管套管用材料及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液冷管套管用材料及其制备方法与应用，包括如下按重量份计的各组分制成：生胶100份、端乙烯基超支化有机硅树脂5‑8份、白炭黑35‑45份、羟基氟硅油3‑5份、废旧PBO纤维4‑6份、硫化剂1‑2份、硬脂酸0.2‑0.4份、苯基乙烯基砜/乙烯基三甲氧基硅烷/2‑[3‑(2H‑苯并三唑‑2‑基)‑4‑羟基苯基]乙基2‑甲基丙烯酸酯/甲基丙烯酸三氟乙酯共聚物4‑6份。本发明公开的液冷管套管用材料抗撕裂强度高，阻燃性和耐热稳定性好，环保性优异，使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及动力电池材料技术领域，尤其涉及一种液冷管套管用材料及其制备方法与应用。
背景技术
近年来，随着全球工业化进程的推进，环境问题和能源问题日益严峻，人们对改善地球环境、提高自身身体素质、节约能源的认识也越来越深入，对新能源汽车的关注度越来越高。作为新能源汽车动力源的新能源电池系统的运用愈发广泛。目前我们使用的新能源电池，在充电和使用过程中，会产生大量热量，电池发热，温度过高时间过长会使电池寿命下降，电池温度过高，还会引起电池的自燃，这便需要在电池系统中为电池模组配备能够对该电池模组进行散热处理的液冷管。
传统液冷管通常为铝质扁管，由于铝质扁管质地较硬，在折弯过程难以把握精度，对设备的精度要求高，对折弯技术人员的要求也高，即使如此，仍然存在不良品，产品生产加工后，折弯尺寸与动力电池模组上的尺寸不匹配，造成干涉问题。还有，铝质的扁管一般不能大面积地与电池表面贴合，因此，还需在夹缝中增加硅胶垫、喷塑层等，制作和组装工艺复杂，成本高，效率低。现有的其它材质液冷管防火性能不足，为了实现防火性能通常在液冷管外包裹一层柔性防火材料，通过捆扎带将防火材料与液冷管捆绑在一起。现有防火材料捆扎在液冷管上的安装难度较大，外表不美观，且接头处防火材料的包裹较为困难。另一方面，不同的液冷管由于管路设计的不同，存在转弯的部位或结构突变的部位，使得包裹在液冷管外侧的防火材料由于车辆运行存在震动，在高温条件下，随着液冷管的往复运动，其抗撕裂强度有待进一步提高。
现有专利文献CN107910616A还公开一种动力电池液冷系统及其柔性液冷管，该动力电池液冷系统包括至少一组电池模组，每组电池模组至少配设一条柔性液冷管，利用其柔性和可绕性的特点，可以随意穿设绕制在动力电池的内部任意间隙，使电池制造工艺简单，方便安装，相比传统铝材水冷板必须先定型的生产工艺，该柔性液冷管无需定型，减少了加工工序，降低了成本。然而，管体材质是由硅胶料加入阻燃剂、硫化剂混料后制成，文献中并没有公开阻燃剂、硫化剂的具体种类，如果采用常规普通的阻燃剂和硫化剂，该材质抗撕裂强度、性能稳定性和环保性仍有待进一步改善。
可见，无论是开发传统铝质扁管用防火材料，还是制备柔性液冷管，材料的抗撕裂性能都是亟需解决的技术难点。因而开发一种抗撕裂强度高，阻燃性和耐热稳定性好，环保性优异，使用寿命长的液冷管套管用材料及其制备方法与应用符合市场需求，具有广泛的市场价值和应用前景，对促进动力电池用材料领域的发展具有非常重要的意义。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种抗撕裂强度高，阻燃性和耐热稳定性好，环保性优异，使用寿命长的液冷管套管用材料及其制备方法与应用。
为达到以上目的，本发明提供一种液冷管套管用材料，包括如下按重量份计的各组分制成：生胶100份、端乙烯基超支化有机硅树脂5-8份、白炭黑35-45份、羟基氟硅油3-5份、废旧PBO纤维4-6份、硫化剂1-2份、硬脂酸0.2-0.4份、苯基乙烯基砜/乙烯基三甲氧基硅烷/2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯/甲基丙烯酸三氟乙酯共聚物4-6份。
优选的，所述苯基乙烯基砜/乙烯基三甲氧基硅烷/2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯/甲基丙烯酸三氟乙酯共聚物的制备方法，包括如下步骤：将苯基乙烯基砜、乙烯基三甲氧基硅烷、2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、引发剂加入到高沸点溶剂中，在惰性气体氛围，50-65℃下搅拌反应3-5小时，后在水中沉出，并用乙醇洗涤沉出的聚合物3-6次，最后置于真空干燥箱85-95℃下干燥至恒重，得到苯基乙烯基砜/乙烯基三甲氧基硅烷/2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯/甲基丙烯酸三氟乙酯共聚物。
优选的，所述苯基乙烯基砜、乙烯基三甲氧基硅烷、2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、引发剂、高沸点溶剂的质量比为0.5:(1-2):(0.8-1.2):(0.3-0.5):(0.03-0.05):(10-20)。
优选的，所述引发剂为偶氮二异丁腈；所述高沸点溶剂为二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的至少一种；所述惰性气体为氮气、氦气、氖气、氩气中的任意一种。
优选的，所述硫化剂为2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷。
优选的，所述废旧PBO纤维为废旧的Zylon®PBO纤维，为日本东洋纺公司产品，长度为3-5mm。
优选的，所述羟基氟硅油为广州大熙公司DX-8011羟基氟硅油。
优选的，所述白炭黑为气相法白炭黑HL-150、气相法白炭黑QS-102按质量比1:(3-5)混合形成的混合物。
优选的，所述端乙烯基超支化有机硅树脂的来源无特殊要求，在本发明的一个实施例中，所述端乙烯基超支化有机硅树脂为按专利CN108300408B中实施例7的方法制成。
优选的，所述生胶为甲基乙烯基硅橡胶110-0生胶、Dow陶氏高乙烯基生胶RBG-0730、甲基乙烯基硅橡胶112生胶按质量比(35-40):(1-2):(1-3)混合形成的混合物。
本发明的另一个目的，在于提供一种所述液冷管套管用材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1、将生胶、白炭黑、羟基氟硅油按重量份放入捏合机中，捏合30min-60min后，加入端乙烯基超支化有机硅树脂、苯基乙烯基砜/乙烯基三甲氧基硅烷/2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯/甲基丙烯酸三氟乙酯共聚物，继续捏合30min-60min，然后加入废旧PBO纤维，再经捏合机捏合30min-60min后，将硬脂酸加入捏合机中，捏合30min-60min，得到混炼胶；
步骤S2、将经过步骤S1制成的混炼胶、硫化剂放入开炼机，在室温条件下进行开炼，开炼时间为5 min -10min；
步骤S3、将经过步骤S2制成的混炼胶放入硫化机的模具中，进行模压、硫化定型，得到不同样式的液冷管套管材料。
优选的，步骤S1中所述捏合的捏合温度均为25℃-125℃。
优选的，步骤S3中所述模压、硫化定型的温度为160-180℃，压力为2-5MPa，时间为2-7min。
本发明的再一个目的在于提供一种上述液冷管套管用材料在液冷管套管上的应用。
由于上述技术方案的运用，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明公开的液冷管套管用材料的制备方法，采用常规设备和操作步骤即可制成，资金投入少，制备工艺简单，操作方便，制备效率高，适合连续规模化生产。
（2）本发明公开的液冷管套管用材料，包括如下按重量份计的各组分制成：生胶100份、端乙烯基超支化有机硅树脂5-8份、白炭黑35-45份、羟基氟硅油3-5份、废旧PBO纤维4-6份、硫化剂1-2份、硬脂酸0.2-0.4份、苯基乙烯基砜/乙烯基三甲氧基硅烷/2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯/甲基丙烯酸三氟乙酯共聚物4-6份。通过各组分之间的相互配合，共同作用，使得制成的材料抗撕裂强度高（≥25.8kN/m），阻燃性和耐热稳定性好，环保性优异，使用寿命长，拉伸强度≥5.7MPa。
（3）本发明公开的液冷管套管用材料，端乙烯基超支化有机硅树脂的引入，能改善材料各组分之间的相容性，提高交联密度，改善补强效果和抗撕裂性能；羟基氟硅油作为结构控制剂，其加入也能改善补强效果和抗撕裂性，引入的含氟结构，能提高性能稳定性；废旧PBO纤维的使用属于废弃物的回收再利用，能够实现节能减排、变废为宝，同时，其加入后能有效改善机械强度和耐热稳定性。
（4）本发明公开的液冷管套管用材料，添加的苯基乙烯基砜/乙烯基三甲氧基硅烷/2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯/甲基丙烯酸三氟乙酯共聚物是通过含有不饱和烯键的单体苯基乙烯基砜、乙烯基三甲氧基硅烷、2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸三氟乙酯通过自由基共聚反应制成；该共聚物分子结构中同时含有苯并三唑、含氟酯基、苯基砜基和甲氧基硅烷基，这些结构和基团在电子效应、位阻效应和共轭效应的多重作用下，能赋予材料优异的耐热性和阻燃性，使得其使用寿命长；该共聚物上的甲氧基硅烷结构，能在无机组分和有机组分之间形成架桥偶联作用，提高硅胶对无机组分的湿润能力，有利于无机组分的分散，进而改善补强效果；该共聚物的加入，环保性能好，与其它组分配合作用，能使得制成的材料抗撕裂强度高，阻燃性和耐热稳定性好，环保性优异，使用寿命长。
附图说明
图1为本发明的液冷管套管的样式结构示意图。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
本发明各实施例中所述甲基乙烯基硅橡胶112生胶的乙烯基摩尔分数5.00％，平均摩尔质量66×104g/mol，由浙江新安化工集团股份有限公司提供；甲基乙烯基硅橡胶110-0生胶的乙烯基摩尔分数0.04％，平均摩尔质量60×104g/mol；由湖北兴发化工集团股份有限公司提供。所述Dow陶氏高乙烯基生胶RBG-0730的乙烯基摩尔分数3.0％，平均摩尔质量65×104g/mol；所述硬脂酸由上海麦克林生化科技有限公司提供。
实施例1
一种液冷管套管用材料，包括如下按重量份计的各组分制成：生胶100份、端乙烯基超支化有机硅树脂5份、白炭黑35份、羟基氟硅油3份、废旧PBO纤维4份、硫化剂1份、硬脂酸0.2份、苯基乙烯基砜/乙烯基三甲氧基硅烷/2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯/甲基丙烯酸三氟乙酯共聚物4份。
所述苯基乙烯基砜/乙烯基三甲氧基硅烷/2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯/甲基丙烯酸三氟乙酯共聚物的制备方法，包括如下步骤：将苯基乙烯基砜、乙烯基三甲氧基硅烷、2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、引发剂加入到高沸点溶剂中，在惰性气体氛围，50℃下搅拌反应3小时，后在水中沉出，并用乙醇洗涤沉出的聚合物3次，最后置于真空干燥箱85℃下干燥至恒重，得到苯基乙烯基砜/乙烯基三甲氧基硅烷/2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯/甲基丙烯酸三氟乙酯共聚物；所述苯基乙烯基砜、乙烯基三甲氧基硅烷、2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、引发剂、高沸点溶剂的质量比为0.5:1:0.8:0.3:0.03:10；所述引发剂为偶氮二异丁腈；所述高沸点溶剂为二甲亚砜；所述惰性气体为氮气。
通过GPC测试，美国Waters 515-2410测定该共聚物的Mn=13948g/mol，MW/Mn=1.189；通过元素(EDX)定量分析证实，该共聚物中结构单元苯基乙烯基砜、乙烯基三甲氧基硅烷、2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸三氟乙酯的质量比为0.49:0.98:0.8:0.29。
所述硫化剂为2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷；所述废旧PBO纤维为废旧的Zylon®PBO纤维，为日本东洋纺公司产品，长度为3mm；所述羟基氟硅油为广州大熙公司DX-8011羟基氟硅油；所述白炭黑为气相法白炭黑HL-150、气相法白炭黑QS-102按质量比1:3混合形成的混合物；所述端乙烯基超支化有机硅树脂为按专利CN108300408B中实施例7的方法制成；所述生胶为甲基乙烯基硅橡胶110-0生胶、Dow陶氏高乙烯基生胶RBG-0730、甲基乙烯基硅橡胶112生胶按质量比35:1:1混合形成的混合物；
一种所述液冷管套管用材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1、将生胶、白炭黑、羟基氟硅油按重量份放入捏合机中，捏合30min后，加入端乙烯基超支化有机硅树脂、苯基乙烯基砜/乙烯基三甲氧基硅烷/2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯/甲基丙烯酸三氟乙酯共聚物，继续捏合30min，然后加入废旧PBO纤维，再经捏合机捏合30min后，将硬脂酸加入捏合机中，捏合30min，得到混炼胶；所述捏合的捏合温度均为25℃；
步骤S2、将经过步骤S1制成的混炼胶、硫化剂放入开炼机，在室温条件下进行开炼，开炼时间为5 min；
步骤S3、将经过步骤S2制成的混炼胶放入硫化机的模具中，进行模压、硫化定型，得到不同样式的液冷管套管材料；所述模压、硫化定型的温度为160℃，压力为2MPa，时间为2min。
一种上述液冷管套管用材料在液冷管套管上的应用；所述液冷管套管的样式如图1所示中的任一种。
实施例2
一种液冷管套管用材料，包括如下按重量份计的各组分制成：生胶100份、端乙烯基超支化有机硅树脂6份、白炭黑37份、羟基氟硅油3.5份、废旧PBO纤维4.5份、硫化剂1.2份、硬脂酸0.25份、苯基乙烯基砜/乙烯基三甲氧基硅烷/2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯/甲基丙烯酸三氟乙酯共聚物4.5份。
所述苯基乙烯基砜/乙烯基三甲氧基硅烷/2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯/甲基丙烯酸三氟乙酯共聚物的制备方法，包括如下步骤：将苯基乙烯基砜、乙烯基三甲氧基硅烷、2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、引发剂加入到高沸点溶剂中，在惰性气体氛围，53℃下搅拌反应3.5小时，后在水中沉出，并用乙醇洗涤沉出的聚合物4次，最后置于真空干燥箱87℃下干燥至恒重，得到苯基乙烯基砜/乙烯基三甲氧基硅烷/2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯/甲基丙烯酸三氟乙酯共聚物。
所述苯基乙烯基砜、乙烯基三甲氧基硅烷、2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、引发剂、高沸点溶剂的质量比为0.5:1.2:0.9:0.35:0.035:13；所述引发剂为偶氮二异丁腈；所述高沸点溶剂为N,N-二甲基甲酰胺；所述惰性气体为氦气。
所述硫化剂为2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷；所述废旧PBO纤维为废旧的Zylon®PBO纤维，为日本东洋纺公司产品，长度为3.5mm；所述羟基氟硅油为广州大熙公司DX-8011羟基氟硅油；所述白炭黑为气相法白炭黑HL-150、气相法白炭黑QS-102按质量比1:3.5混合形成的混合物；所述端乙烯基超支化有机硅树脂为按专利CN108300408B中实施例7的方法制成；所述生胶为甲基乙烯基硅橡胶110-0生胶、Dow陶氏高乙烯基生胶RBG-0730、甲基乙烯基硅橡胶112生胶按质量比36:1.2:1.5混合形成的混合物。
一种所述液冷管套管用材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1、将生胶、白炭黑、羟基氟硅油按重量份放入捏合机中，捏合40min后，加入端乙烯基超支化有机硅树脂、苯基乙烯基砜/乙烯基三甲氧基硅烷/2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯/甲基丙烯酸三氟乙酯共聚物，继续捏合40min，然后加入废旧PBO纤维，再经捏合机捏合40min后，将硬脂酸加入捏合机中，捏合40min，得到混炼胶；所述捏合的捏合温度均为45℃；
步骤S2、将经过步骤S1制成的混炼胶、硫化剂放入开炼机，在室温条件下进行开炼，开炼时间为6min；
步骤S3、将经过步骤S2制成的混炼胶放入硫化机的模具中，进行模压、硫化定型，得到不同样式的液冷管套管材料；所述模压、硫化定型的温度为165℃，压力为3MPa，时间为3min。
一种上述液冷管套管用材料在液冷管套管上的应用；所述液冷管套管的样式如图1所示中的任一种。
实施例3
一种液冷管套管用材料，包括如下按重量份计的各组分制成：生胶100份、端乙烯基超支化有机硅树脂6.5份、白炭黑40份、羟基氟硅油4份、废旧PBO纤维5份、硫化剂1.5份、硬脂酸0.3份、苯基乙烯基砜/乙烯基三甲氧基硅烷/2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯/甲基丙烯酸三氟乙酯共聚物5份。
所述苯基乙烯基砜/乙烯基三甲氧基硅烷/2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯/甲基丙烯酸三氟乙酯共聚物的制备方法，包括如下步骤：将苯基乙烯基砜、乙烯基三甲氧基硅烷、2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、引发剂加入到高沸点溶剂中，在惰性气体氛围，58℃下搅拌反应4小时，后在水中沉出，并用乙醇洗涤沉出的聚合物5次，最后置于真空干燥箱90℃下干燥至恒重，得到苯基乙烯基砜/乙烯基三甲氧基硅烷/2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯/甲基丙烯酸三氟乙酯共聚物。
所述苯基乙烯基砜、乙烯基三甲氧基硅烷、2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、引发剂、高沸点溶剂的质量比为0.5:1.5:1:0.4:0.04:15；所述引发剂为偶氮二异丁腈；所述高沸点溶剂为N,N-二甲基乙酰胺；所述惰性气体为氖气。
所述硫化剂为2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷；所述废旧PBO纤维为废旧的Zylon®PBO纤维，为日本东洋纺公司产品，长度为4mm；所述羟基氟硅油为广州大熙公司DX-8011羟基氟硅油；所述白炭黑为气相法白炭黑HL-150、气相法白炭黑QS-102按质量比1:4混合形成的混合物；所述端乙烯基超支化有机硅树脂为按专利CN108300408B中实施例7的方法制成；所述生胶为甲基乙烯基硅橡胶110-0生胶、Dow陶氏高乙烯基生胶RBG-0730、甲基乙烯基硅橡胶112生胶按质量比38:1.5:2混合形成的混合物。
一种所述液冷管套管用材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1、将生胶、白炭黑、羟基氟硅油按重量份放入捏合机中，捏合45min后，加入端乙烯基超支化有机硅树脂、苯基乙烯基砜/乙烯基三甲氧基硅烷/2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯/甲基丙烯酸三氟乙酯共聚物，继续捏合45min，然后加入废旧PBO纤维，再经捏合机捏合45min后，将硬脂酸加入捏合机中，捏合50min，得到混炼胶；所述捏合的捏合温度均为65℃；
步骤S2、将经过步骤S1制成的混炼胶、硫化剂放入开炼机，在室温条件下进行开炼，开炼时间为7min；
步骤S3、将经过步骤S2制成的混炼胶放入硫化机的模具中，进行模压、硫化定型，得到不同样式的液冷管套管材料；所述模压、硫化定型的温度为170℃，压力为3.5MPa，时间为4.5min。
一种上述液冷管套管用材料在液冷管套管上的应用；所述液冷管套管的样式如图1所示中的任一种。
实施例4
一种液冷管套管用材料，包括如下按重量份计的各组分制成：生胶100份、端乙烯基超支化有机硅树脂7.5份、白炭黑43份、羟基氟硅油4.5份、废旧PBO纤维5.5份、硫化剂1.8份、硬脂酸0.35份、苯基乙烯基砜/乙烯基三甲氧基硅烷/2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯/甲基丙烯酸三氟乙酯共聚物5.5份。
所述苯基乙烯基砜/乙烯基三甲氧基硅烷/2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯/甲基丙烯酸三氟乙酯共聚物的制备方法，包括如下步骤：将苯基乙烯基砜、乙烯基三甲氧基硅烷、2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、引发剂加入到高沸点溶剂中，在惰性气体氛围，63℃下搅拌反应4.5小时，后在水中沉出，并用乙醇洗涤沉出的聚合物6次，最后置于真空干燥箱93℃下干燥至恒重，得到苯基乙烯基砜/乙烯基三甲氧基硅烷/2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯/甲基丙烯酸三氟乙酯共聚物。
所述苯基乙烯基砜、乙烯基三甲氧基硅烷、2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、引发剂、高沸点溶剂的质量比为0.5:1.8:1.1:0.45:0.045:18；所述引发剂为偶氮二异丁腈；所述高沸点溶剂为二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮按质量比1:2:3:2混合形成的混合物；所述惰性气体为氩气。
所述硫化剂为2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷；所述废旧PBO纤维为废旧的Zylon®PBO纤维，为日本东洋纺公司产品，长度为4.5mm；所述羟基氟硅油为广州大熙公司DX-8011羟基氟硅油；所述白炭黑为气相法白炭黑HL-150、气相法白炭黑QS-102按质量比1:4.5混合形成的混合物；所述端乙烯基超支化有机硅树脂为按专利CN108300408B中实施例7的方法制成；所述生胶为甲基乙烯基硅橡胶110-0生胶、Dow陶氏高乙烯基生胶RBG-0730、甲基乙烯基硅橡胶112生胶按质量比39:1.8:2.5混合形成的混合物。
一种所述液冷管套管用材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1、将生胶、白炭黑、羟基氟硅油按重量份放入捏合机中，捏合52min后，加入端乙烯基超支化有机硅树脂、苯基乙烯基砜/乙烯基三甲氧基硅烷/2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯/甲基丙烯酸三氟乙酯共聚物，继续捏合52min，然后加入废旧PBO纤维，再经捏合机捏合50min后，将硬脂酸加入捏合机中，捏合55min，得到混炼胶；所述捏合的捏合温度均为85℃；
步骤S2、将经过步骤S1制成的混炼胶、硫化剂放入开炼机，在室温条件下进行开炼，开炼时间为9min；
步骤S3、将经过步骤S2制成的混炼胶放入硫化机的模具中，进行模压、硫化定型，得到不同样式的液冷管套管材料；所述模压、硫化定型的温度为175℃，压力为4.5MPa，时间为6min。
一种上述液冷管套管用材料在液冷管套管上的应用；所述液冷管套管的样式如图1所示中的任一种。
实施例5
一种液冷管套管用材料，包括如下按重量份计的各组分制成：生胶100份、端乙烯基超支化有机硅树脂8份、白炭黑45份、羟基氟硅油5份、废旧PBO纤维6份、硫化剂2份、硬脂酸0.4份、苯基乙烯基砜/乙烯基三甲氧基硅烷/2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯/甲基丙烯酸三氟乙酯共聚物6份。
所述苯基乙烯基砜/乙烯基三甲氧基硅烷/2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯/甲基丙烯酸三氟乙酯共聚物的制备方法，包括如下步骤：将苯基乙烯基砜、乙烯基三甲氧基硅烷、2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、引发剂加入到高沸点溶剂中，在惰性气体氛围，65℃下搅拌反应5小时，后在水中沉出，并用乙醇洗涤沉出的聚合物6次，最后置于真空干燥箱95℃下干燥至恒重，得到苯基乙烯基砜/乙烯基三甲氧基硅烷/2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯/甲基丙烯酸三氟乙酯共聚物。
所述苯基乙烯基砜、乙烯基三甲氧基硅烷、2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、引发剂、高沸点溶剂的质量比为0.5:2:1.2:0.5:0.05:20；所述引发剂为偶氮二异丁腈；所述高沸点溶剂为N-甲基吡咯烷酮；所述惰性气体为氮气。
所述硫化剂为2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷；所述废旧PBO纤维为废旧的Zylon®PBO纤维，为日本东洋纺公司产品，长度为5mm；所述羟基氟硅油为广州大熙公司DX-8011羟基氟硅油；所述白炭黑为气相法白炭黑HL-150、气相法白炭黑QS-102按质量比1:5混合形成的混合物；所述端乙烯基超支化有机硅树脂为按专利CN108300408B中实施例7的方法制成；所述生胶为甲基乙烯基硅橡胶110-0生胶、Dow陶氏高乙烯基生胶RBG-0730、甲基乙烯基硅橡胶112生胶按质量比40:2:3混合形成的混合物。
一种所述液冷管套管用材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1、将生胶、白炭黑、羟基氟硅油按重量份放入捏合机中，捏合60min后，加入端乙烯基超支化有机硅树脂、苯基乙烯基砜/乙烯基三甲氧基硅烷/2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯/甲基丙烯酸三氟乙酯共聚物，继续捏合60min，然后加入废旧PBO纤维，再经捏合机捏合60min后，将硬脂酸加入捏合机中，捏合60min，得到混炼胶；所述捏合的捏合温度均为125℃；
步骤S2、将经过步骤S1制成的混炼胶、硫化剂放入开炼机，在室温条件下进行开炼，开炼时间为10min；
步骤S3、将经过步骤S2制成的混炼胶放入硫化机的模具中，进行模压、硫化定型，得到不同样式的液冷管套管材料；所述模压、硫化定型的温度为180℃，压力为5MPa，时间为7min。
一种上述液冷管套管用材料在液冷管套管上的应用；所述液冷管套管的样式如图1所示中的任一种。
对比例1
本发明提供一种液冷管套管用材料及其制备方法，其与实施例1相似，不同的是没有添加端乙烯基超支化有机硅树脂。
对比例2
本发明提供一种液冷管套管用材料及其制备方法，其与实施例1相似，不同的是苯基乙烯基砜/乙烯基三甲氧基硅烷/2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯/甲基丙烯酸三氟乙酯共聚物的制备过程中没有添加2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯。
为了进一步说明本发明各实施例制成的液冷管套管用材料的有益技术效果，将各例制成的液冷管套管用材料进行相关性能测试，测试结果见表1，测试方法如下：
（1）撕裂强度：将各例得到的同一样式的液冷管套管材料按GB/T 529-2008中无割口直角形的要求，切取其中的一部分进行制样并检测，拉伸速率为500mm/min，额定负荷0.5kN，湿度为50%，温度为23℃，测试仪器为购自Instron公司的Instron Series IX全自动材料实验机。
（2）拉伸强度：将各例得到的同一样式的液冷管套管材料，按GB/T 528-2009测试，切取哑铃型试样，试样总长为115mm，端头宽度为25mm，狭小平行部分宽度为6.0mm，标距为25mm，拉伸速率为500mm/min，额定负荷1kN，湿度为70%，温度为23℃。
（3）耐热稳定性：将各例得到的同一样式的液冷管套管材料，置于70℃的热空气中老化96小时，测量并计算拉伸强度保留率，拉伸强度保留率=老化后的拉伸强度/老化前的拉伸强度×100%，老化前后的拉伸强度均采用GB/T 528-2009测试，制样和测试条件与（2）中相同；拉伸强度保留率越大，耐热稳定性越好。
（4）阻燃性：按照ANST/UL94-1985进行。
表1
| 项目 | 撕裂强度 | 拉伸强度 | 耐热稳定性 | 阻燃性 |
| 单位 | kN/m | MPa | % | 级 |
| 实施例1 | 25.8 | 5.7 | 98.6 | V-0 |
| 实施例2 | 26.2 | 6.0 | 99.1 | V-0 |
| 实施例3 | 26.7 | 6.4 | 99.3 | V-0 |
| 实施例4 | 26.9 | 6.9 | 99.6 | V-0 |
| 实施例5 | 27.3 | 7.2 | 99.8 | V-0 |
| 对比例1 | 23.6 | 3.3 | 97.6 | V-1 |
| 对比例2 | 25.3 | 4.5 | 98.0 | V-2 |
从表1可见，本发明实施例公开的液冷管套管用材料，与对比例产品相比，具有更加优异的抗撕裂强度、拉伸强度、耐热稳定性和阻燃性。端乙烯基超支化有机硅树脂、2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯的加入对改善上述性能均有益。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (8)
1.一种液冷管套管用材料，其特征在于，包括如下按重量份计的各组分制成：生胶100份、端乙烯基超支化有机硅树脂5-8份、白炭黑35-45份、羟基氟硅油3-5份、废旧PBO纤维4-6份、硫化剂1-2份、硬脂酸0.2-0.4份、苯基乙烯基砜/乙烯基三甲氧基硅烷/2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯/甲基丙烯酸三氟乙酯共聚物4-6份；
所述苯基乙烯基砜/乙烯基三甲氧基硅烷/2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯/甲基丙烯酸三氟乙酯共聚物的制备方法，包括如下步骤：将苯基乙烯基砜、乙烯基三甲氧基硅烷、2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、引发剂加入到高沸点溶剂中，在惰性气体氛围，50-65℃下搅拌反应3-5小时，后在水中沉出，并用乙醇洗涤沉出的聚合物3-6次，最后置于真空干燥箱85-95℃下干燥至恒重，得到苯基乙烯基砜/乙烯基三甲氧基硅烷/2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯/甲基丙烯酸三氟乙酯共聚物；所述苯基乙烯基砜、乙烯基三甲氧基硅烷、2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、引发剂、高沸点溶剂的质量比为0.5:(1-2):(0.8-1.2):(0.3-0.5):(0.03-0.05):(10-20)。
2.根据权利要求1所述的液冷管套管用材料，其特征在于，所述引发剂为偶氮二异丁腈；所述高沸点溶剂为二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的至少一种；所述惰性气体为氮气、氦气、氖气、氩气中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的液冷管套管用材料，其特征在于，所述硫化剂为2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷；所述废旧PBO纤维为废旧的Zylon®PBO纤维，长度为3-5mm；所述羟基氟硅油为广州大熙公司DX-8011羟基氟硅油。
4.根据权利要求1所述的液冷管套管用材料，其特征在于，所述白炭黑为气相法白炭黑HL-150、气相法白炭黑QS-102按质量比1:(3-5)混合形成的混合物。
5.根据权利要求1所述的液冷管套管用材料，其特征在于，所述生胶为甲基乙烯基硅橡胶110-0生胶、Dow陶氏高乙烯基生胶RBG-0730、甲基乙烯基硅橡胶112生胶按质量比(35-40):(1-2):(1-3)混合形成的混合物。
6.根据权利要求1所述的液冷管套管用材料，其特征在于，所述液冷管套管用材料的撕裂强度≥25.8kN/m；拉伸强度≥5.7MPa。
7.一种根据权利要求1-6任一项所述液冷管套管用材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、将生胶、白炭黑、羟基氟硅油按重量份放入捏合机中，捏合30min-60min后，加入端乙烯基超支化有机硅树脂、苯基乙烯基砜/乙烯基三甲氧基硅烷/2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯/甲基丙烯酸三氟乙酯共聚物，继续捏合30min-60min，然后加入废旧PBO纤维，再经捏合机捏合30min-60min后，将硬脂酸加入捏合机中，捏合30min-60min，得到混炼胶；所述捏合的捏合温度均为25℃-125℃；
步骤S2、将经过步骤S1制成的混炼胶、硫化剂放入开炼机在室温条件下进行开炼，开炼时间为5 min -10min；
步骤S3、将经过步骤S2制成的混炼胶放入硫化机的模具中，进行模压、硫化定型，得到不同样式的液冷管套管材料；所述模压、硫化定型的温度为160-180℃，压力为2-5MPa，时间为2-7min。
8.一种根据权利要求1-6任一项所述液冷管套管用材料在液冷管套管上的应用。
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