[发明专利]有发泡外层的多层管状组件

说明书

发明背景

本申请是1996年1月29日提出申请的共同未决申请08/593068的部分继续。本发明涉及用于流体和蒸气输送系统的多层管材。更具体地说，本发明涉及用于汽车燃油管路的、具有一层或多层氟聚合物内层、中间粘合剂层和发泡聚酰胺外层的共挤塑多层管状组件。

输送液体和蒸气的管状组件在技术上是众所周知的。对于燃料管路用途来说，管状组件是处在各种有害条件下使用的，该管材几乎总是与燃料和其它汽车用液体及添加剂相接触的，而且还需考虑外部环境因素如石块撞击和腐蚀性介质(如盐)的影响。此外，发动机温度常会上升到很高程度；而在寒冷的气候中，管材也会暴露在很低的温度下。

根据以上考虑，已经设计出拥有多层的管材，管材的每层材料具有特定的性能而且优选具有互补特性。例如，内管层通常设计成阻止液体和气体渗透的，而外层设计成具有足够的机械强度和耐冲击性。

技术上已有许多多层管状组件的实例。Maillard的美国专利3561493公开了拥有两层不同塑料共挤塑层和处于该两层之间的共挤塑粘合剂层的管材，这些塑料层选自具有互补特性的塑料。Luecke等人的美国专利4643927公开了以不透气性能较好的聚偏氯乙烯为中心防渗透层的管材，该防渗透层的内外表面分别被内粘合剂层和外粘合剂层围绕，而该两粘合剂层又被防止中心防渗透层发生降解的聚乙烯内表层和外表层所围绕。Igarishi等人的美国专利4887647介绍了含有能防止因胺型添加剂而引起降解的并与外层橡胶层有高粘合性的氟橡胶内层的多层管材。Brunnhofer的美国专利5038833公开了含有聚酰胺外保护层、防醇渗透的聚乙烯醇中间层和防水渗透的聚酰胺内层的管材。Brunnhofer的美国专利5076329公开了拥有尼龙制的外层、内层和中间层以及中间粘合剂层和阻溶剂层的五层管状组件。

对于燃料管路来说，还必须考虑内部静电荷的释放，因为这种积累的、未散逸的电荷最终会导致燃料管路发生破裂。Rowand等人的美国专利3166688和Slade的美国专利3473087公开了拥有容易散逸静电能导电内层的聚四氟乙烯(PTFE)管状组件。

限制烃的允许排放量的政府法令的颁布已经推动了多层管材设计方面有了新的进展。众所周知，氟聚合物具有良好的阻止烃类燃料渗透的性能，因此，目前多层管状组件常包括至少一层阻渗透氟聚合物层。然而，在探索工业上实际可行的设计时就已经遇到了困难，例如，大多数具有高机械性能的氟聚合物与其它氟聚合物的粘合性不好；而具有良好粘合性的氟聚合物(尤其是聚偏二氟乙烯PVDIF)又往往机械强度较低。

Noone等人的美国专利5383087是最近的一个实例，它包括一层耐冲击聚酰胺外层、一层中间粘合层、一层阻渗透氟塑料内层和一层供静电荷散逸的导电氟塑料最内层，所有各层都是共挤塑的。最内导电层具有10^-4-10^-9欧姆/平方厘米的优异的静电散逸性能。然而，具有这样极高导电率的材料一般来说是金属或脆性塑料，因此，它们是难以挤塑成形，而且机械性能也是不良的。此外，5383087专利中公开的大多数氟聚合物与不同聚合物的粘合性能也很差。

Nawrot等人的美国专利5419374论述了氟聚合物的粘合性问题。Nawrot等人公开了拥有聚酰胺12外层、PVDF内层和中间粘合剂层(聚氨酯与乙烯/醋酸乙烯酯共聚物的混合物)的多层共挤塑管材。如上所述，虽然PVDF对聚酰胺层有较好的粘附性，但PVDF多层管材有低温耐冲击性能差的缺点，这是因为PVDF在低温下会发脆的缘故。

其它高性能氟聚合物如乙烯四氟乙烯共聚物(ETFE)具有较好的低温耐冲击性能，但也会存在粘合问题。在技术上解决该问题的一种方法是采用诸如化学腐蚀、等离子体放电或电晕放电这类方法对ETFE表面进行预处理。例如，欧洲专利申请公开0551094公开了一种多层管状组件，其中ETFE内层是通过电晕放电而提高与聚酰胺外层的粘合强度的。同样，PCT国际专利申请WO 95/23036是以等离子体放电法处理ETFE内层而达到与热固性弹性体外层有较高粘合强度的。根据同样思路，美国专利5170011公开了通过腐蚀氟烃聚合物内层来提高与聚酰胺外层粘合强度的方法。这些方法也有它们的问题，诸如电晕放电和等离子体放电方法的预处理，需要高的费用，并且还可能对环境产生危害。而且，在许多情况(如电晕处理)下只能达到暂时粘合，随着逐渐老化可能会发生脱层。

发明概述