CN106523810B - 一种多层复合燃油输送管 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多层复合燃油输送管，其从外到内包括七层：外层聚乙烯层、第一粘合剂层、乙烯‑乙烯醇共聚物(EVOH)层、第二粘合剂层、长碳链尼龙层、第三粘合剂层和内层聚乙烯层。所述多层复合燃油输送管采用共挤出工艺成型，该多层复合燃油输送管具有优异的燃油阻隔性能、导静电性能和低温抗冲击性能，且成本较低。

Description

一种多层复合燃油输送管
技术领域
本发明涉及一种汽车油箱燃油输送系统中的输送管，尤其涉及一种多层复合燃油输送管。
背景技术
热塑性塑料管(如尼龙管)已广泛应用于汽车燃油输送领域，例如从汽车油箱到发动机的燃油输送等。出于安全和环保考虑，QC/T 798-2008《汽车用多层塑料燃油管》规定，燃油输送管要求具有尽可能低的燃油渗透率，同时具有良好的耐低温(-40℃)性能。
随着醇类汽油的广泛使用，醇类汽油是指添加了低沸点醇(如甲醇和乙醇)或醚(如甲基-叔丁基醚)的汽油，单层尼龙管(如尼龙11)不能满足燃油渗透率的要求。尼龙管生产厂家常常通过增加壁厚提升性能，但这导致了柔韧性的降低以及重量和成本的增加。多层管显示出良好的耐燃油渗透性，逐渐成为一种趋势。
在燃油泵的作用下，汽油高速地在燃油箱和发动机之间的管路中流动，在某些情况下，汽油与管内壁的摩擦可能产生静电电荷，静电电荷积累可能会引发静电事故。研究发现，通过将管内壁表面电阻率控制在106Ω以下，可有效消除静电事故。
考虑到上述问题，本发明人对现有的汽车燃油输送管技术进行研究和改进，以期设计出一种燃油渗透率低、低温抗冲击性能和导静电性能优良、成本低的多层复合燃油输送管。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明人进行了锐意研究，发现通过设计共为七层的复合燃油输送管，其中从外到内依次包括：外层聚乙烯层、第一粘合剂层、乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)层、第二粘合剂层、长碳链尼龙层、第三粘合剂层和内层聚乙烯层，所得多层复合燃油输送管的燃油渗透率低、低温抗冲击性能和导静电性能优良、且成本低，从而完成本发明。所述多层复合燃油输送管可以采用共挤出工艺成型获得。
本发明目的在于提供以下方面：
(1)一种多层复合燃油输送管，其特征在于，所述多层复合燃油输送管沿着径向方向从外到内包括七层，依次是：外层聚乙烯层1、第一粘合剂层2、乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)层3、第二粘合剂层4、长碳链尼龙层5、第三粘合剂层6和内层聚乙烯层7，其中，
外层聚乙烯层1与乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)层3由第一粘合剂层2粘合在一起；
乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)层3与长碳链尼龙层5由第二粘合剂层4粘合在一起；
长碳链尼龙层5与内层聚乙烯层7由第三粘合剂层6粘合在一起。
(2)根据权利要求1所述的多层复合燃油输送管，其特征在于，所述外层聚乙烯层1由高密度聚乙烯材料形成，优选管道用高密度聚乙烯，如PE80、PE100形成。
(3)根据权利要求1所述的多层复合燃油输送管，其特征在于，所述长碳链尼龙层5由碳链长度在10以上的长碳链尼龙材料形成，所述尼龙材料优选尼龙11、尼龙12、尼龙1212、尼龙1012或尼龙1313。
(4)根据权利要求1所述的多层复合燃油输送管，其特征在于，所述内层聚乙烯层7由高密度聚乙烯材料形成，优选汽车燃油箱用高密度聚乙烯。
(5)根据权利要求1所述的多层复合燃油输送管，其特征在于，所述乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)层3中乙烯与乙烯醇的含量分别是20-40mol％和60-80mol％，所述含量基于乙烯与乙烯醇的摩尔量之和。
(6)根据权利要求1所述的多层复合燃油输送管，其特征在于，所述的粘合剂层2、4和6由基于官能化的线性低密度聚乙烯(LLDPE)形成。
(7)根据权利要求1所述的多层复合燃油输送管，其特征在于，所述外层聚乙烯层1和内层聚乙烯层7中填充有导静电剂。
根据本发明提供的多层复合燃油输送管，具有如下有益效果：
(1)本发明提供的多层复合燃油输送管集中了尼龙管和聚乙烯管的优点，燃油渗透率低；
(2)本发明外层使用的聚乙烯，降低成本的同时，可以有效的防止燃油输送管受到损害并防止其老化；
(3)本发明使用的聚乙烯、长碳链尼龙，可以显著提升低温抗冲击性能；
(4)本发明中，在内外聚乙烯层中填充有不污染燃油的导静电剂，使表面电阻率低于106Ω，提高了燃油输送管的安全性。
附图说明
图1示出根据本发明一种优选实施方式的七层复合燃油输送管的横截面结构示意图；
图2示出根据本发明一种优选实施方式的七层复合燃油输送管的纵截面结构示意图。
附图标号说明：
1-外层聚乙烯层
2-第一粘合剂层
3-乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)层
4-第二粘合剂层
5-长碳链尼龙层
6-第三粘合剂层
7-内层聚乙烯层
具体实施方式
下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
在根据本发明的一个优选实施方式中，如图1、图2所示，共为7层的多层复合燃油输送管包括：外层聚乙烯层1、第一粘合剂层2、乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)层3、第二粘合剂层4、长碳链尼龙层5、第三粘合剂层6和内层聚乙烯层7，其中，外层聚乙烯层1与乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)层3由第一粘合剂层2粘合在一起；乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)层3与长碳链尼龙层5由第二粘合剂层4粘合在一起；长碳链尼龙层5与内层聚乙烯层7由第三粘合剂层6粘合在一起。
在本发明中，所述外层聚乙烯层1由高密度聚乙烯材料形成，优选管道用高密度聚乙烯，如PE80、PE100。所述高密度聚乙烯在常温甚至在-40℃的低温下也具备较强的抗冲击性，所以能起到防护、耐老化的作用；同时由于聚乙烯价格低廉，也降低了燃油输送管的生产成本。
本发明中，乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)层中的EVOH是乙烯-乙烯醇共聚物的简称，两者指的是同一物质，代表的是乙烯与乙烯醇的无规共聚物，所述无规共聚物指的是各单体在大分子链上无规排列，各单体在主链上呈随机分布，没有一种单体能在分子链上形成单独的较长链段。
本发明中，EVOH不仅具有极好的加工性能，而且对气体、溶剂等呈现出优异的阻隔作用，对燃油中非极性组分的阻隔性能较好。
其中，所述乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)层中乙烯与乙烯醇的含量分别是20-40mol％和60-80mol％，优选25-35mol％和65-75mol％。
通过将乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)层3和长碳链尼龙层5复合到一起，充分利用了乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)材料对燃油中非极性组分具有的良好的阻隔性能和长碳链尼龙材料对燃油中非极性组分具有的良好的阻隔性能，大大降低了燃油的渗透率。
本发明中，长碳链尼龙层由碳链长度在10以上的长碳链尼龙材料形成，所述碳链长度在10以上的长碳链尼龙优选尼龙11、尼龙12、尼龙1212、尼龙1012和尼龙1313。所述长碳链尼龙材料为极性耐油材料，对燃油中非极性组分的阻隔性能较好。
所述内层聚乙烯层7为高密度聚乙烯，优选制造汽车燃油箱用高密度聚乙烯，其熔体流动指数(MFR)为4-10g/10min(21.6kg，190℃)，耐环境应力开裂性能(ESCR)大于500h，拉伸屈服应力为24MPa左右，弯曲模量为1000MPa左右，该材料具有优异的耐油性能，并且对燃油中极性组分的阻隔性能优良。
所述粘合剂层是基于官能化的线性低密度聚乙烯(LLDPE)；通过第一粘合剂层2、第二粘合剂层4和第三粘合剂层6可以保证外层聚乙烯层1与乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)层3、乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)层3与长碳链尼龙层5之间、长碳链尼龙层5与内层聚乙烯层7的粘结力均大于100N/15mm，进而使得所述燃油输送管具有良好的耐冲击性和承压能力。
综合考虑原料成本、生产工艺和产品性能：从成本来分析，聚乙烯约为1-2万元/吨，长碳链尼龙约为6-12万元/吨，乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)约为25-50万元/吨，控制各层的厚度比例，在尽量少使用乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)和长碳链尼龙的前提下，提高产品的性能。优选厚度比例为，外层聚乙烯层1占30％，乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)层3占4％，长碳链尼龙层5占30％，内层聚乙烯层7占30％；第一粘合剂层2、第二粘合剂层4和第三粘合剂层6分别占2％、2％和2％，使得最终产品轻量化、低成本化的同时，具备较低的燃油渗透率、较高的抗冲击力、良好的耐低温性能和优异的耐环境应力开裂性能。
在一个优选的实施方式中，所述外层聚乙烯层1和内层聚乙烯层7中填充有导静电剂；所述导静电剂选自炭黑、石墨或碳纳米管等，优选为碳纳米管。
所述内层聚乙烯层7除了对燃油的阻隔性能优异、具有良好的耐低温性能外，在加入碳纳米管的条件下，可以使表面电阻率低于106Ω，从而有效地避免了将静电电荷积累所造成的静电事故，提高了燃油输送管的安全性，同时由于碳纳米管性质稳定，不会对燃油造成污染。
在进一步优选的实施方式中，所述七层复合燃油输送管的尺寸不受特别地限制，如壁厚为10mm，其中：外层聚乙烯层1厚度优选为3mm，第一粘合剂层2厚度优选为0.2mm，乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)层3厚度优选为0.4mm，第二粘合剂层4厚度优选为0.2mm，长碳链尼龙层5厚度优选为3mm，第三粘合剂层6厚度优选为0.2mm，内层聚乙烯层7厚度优选为3mm，方便加工，降低成本，减轻燃油输送管质量的同时，减少了资源的浪费，有利于环保。
本发明所述的多层复合燃油输送管的形状不受特别地限制，可以直径均一，也可以直径不均一。
所述外层聚乙烯层1、第一粘合剂层2、乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)层3、第二粘合剂层4、长碳链尼龙层5、第三粘合剂层6和内层聚乙烯层7通过共挤出工艺成型，提高了产品的生产效率，节约了劳动力成本。
本发明提供的多层复合燃油输送管应用范围广泛，不管是对碳氢燃油还是醇类汽油，都具有较低的燃油渗透率、较强的导静电性能、较高的抗冲击强度和优异的耐环境应力开裂性能等优点。
说明书中所描述的厚度范围仅是本发明中最优选的实施方式的体现，并不能理解为对本发明的限制，本发明中提供的燃油输送管厚度可以按照预定比例放大或缩小，以适应不同场合的应用。
实施例
以下通过具体实例进一步描述本发明。
实施例1
通过熔融共挤形成七层复合燃油输送管，管外径8mm，壁厚1mm，从外内依次是高密度聚乙烯(PE100)层(含3％碳纳米管)、第一粘合剂(Miltsui Chemicals公司的ADMER GT6)层、乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH，可乐丽公司的Eval F101)层、第二粘合剂(MiltsuiChemicals公司的ADMER GT6)层、尼龙11层、第三粘合剂(Miltsui Chemicals公司的ADMERGT6)层和高密度聚乙烯(Basell公司的Lupolen 4261)层(含3％碳纳米管)，所述七层的层厚度分别为0.3mm，0.02mm，0.04mm，0.02mm，0.3mm，0.02mm，0.3mm。
实施例2
通过熔融共挤形成七层复合燃油输送管，管外径8mm，壁厚1mm，从外向内依次是高密度聚乙烯(PE80)层(含3％碳纳米管)、第一粘合剂(Miltsui Chemicals公司的ADMERGT6)层、乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH，可乐丽公司的Eval F101)层、第二粘合剂(MiltsuiChemicals公司的ADMER GT6)层、尼龙11层、第三粘合剂(Miltsui Chemicals公司的ADMERGT6)层和高密度聚乙烯(Basell公司的Lupolen 4261)层(含3％碳纳米管)，所述七层的层厚度分别为0.3mm，0.02mm，0.04mm，0.02mm，0.3mm，0.02mm，0.3mm。
实施例3
通过熔融共挤形成七层复合燃油输送管，管外径8mm，壁厚1mm，从外向内是高密度聚乙烯(PE100)层(含3％碳纳米管)、第一粘合剂(Miltsui Chemicals公司的ADMER GT6)层、乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH，可乐丽公司的Eval F101)层、第二粘合剂(MiltsuiChemicals公司的ADMER GT6)层、尼龙12层、第三粘合剂(Miltsui Chemicals公司的ADMERGT6)层和高密度聚乙烯(Basell公司的Lupolen 4261)层(含3％碳纳米管)，所述七层的层厚度分别为0.3mm，0.02mm，0.04mm，0.02mm，0.3mm，0.02mm，0.3mm。
实施例4
通过熔融共挤形成七层复合燃油输送管，管外径63mm，壁厚3.5mm，从外向内依次是高密度聚乙烯(PE80)层(含3％碳纳米管)、第一粘合剂(Miltsui Chemicals公司的ADMERGT6)层、乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH，可乐丽公司的Eval F101)层、第二粘合剂(MiltsuiChemicals公司的ADMER GT6)层、尼龙1212层、第三粘合剂(Miltsui Chemicals公司的ADMER GT6)层和高密度聚乙烯(Basell公司的Lupolen 4261)层(含3％碳纳米管)，所述七层的层厚度分别为1.05mm，0.07mm，0.14mm，0.07mm，1.05mm，0.07mm，1.05mm。
实施例5
通过熔融共挤形成七层复合燃油输送管，管外径63mm，壁厚3.5mm，从外向内依次是高密度聚乙烯(PE100)层(含3％碳纳米管)、第一粘合剂(Miltsui Chemicals公司的ADMER GT6)层、乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH，可乐丽公司的Eval F101)层、第二粘合剂(Miltsui Chemicals公司的ADMER GT6)层、尼龙11层、第三粘合剂(Miltsui Chemicals公司的ADMER GT6)层和高密度聚乙烯(Basell公司的Lupolen 4261)层(含3％碳纳米管)，所述七层的层厚度分别为1.05mm，0.07mm，0.14mm，0.07mm，1.05mm，0.07mm，1.05mm。
实施例6
通过熔融共挤形成七层复合燃油输送管，管外径63mm，壁厚3.5mm，从外内依次是高密度聚乙烯(PE100)层(含3％碳纳米管)、第一粘合剂(Miltsui Chemicals公司的ADMERGT6)层、乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH，可乐丽公司的Eval F101)层、第二粘合剂(MiltsuiChemicals公司的ADMER GT6)层、尼龙12层、第三粘合剂(Miltsui Chemicals公司的ADMERGT6)层和高密度聚乙烯(Basell公司的Lupolen 4261)层(含3％碳纳米管)，所述七层的层厚度分别为1.05mm，0.07mm，0.14mm，0.07mm，1.05mm，0.07mm，1.05mm。
各实施例中所得七层复合燃油输送管的性能测试见下表1
表1性能测试结果
由测试结果发现：本发明所公开的多层复合燃油输送管充分利用了高密度聚乙烯材料对燃油中的极性组分具有良好的阻隔性能，乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)材料和长碳链尼龙材料对燃油中非极性组分具有良好的阻隔性能，不管是对碳氢燃油还是醇类汽油，都具有较低的燃油渗透率、较强的导静电性能、较高的抗冲击强度和优异的耐环境应力开裂性能等优点。
根据本发明提供的多层复合燃油输送管，具有如下有益效果：
(1)本发明提供的多层复合燃油输送管集中了尼龙管和聚乙烯管的优点，燃油渗透率低；
(2)本发明外层使用的聚乙烯，降低成本的同时，可以有效防止燃油输送管受到损害并防止其老化；
(3)本发明使用的聚乙烯、长碳链尼龙，可以显著提升低温抗冲击性能。
(4)本发明中，在内外层聚乙烯层中填充有不污染燃料油的导电添加剂，使表面电阻率低于106Ω，提高了燃油输送管的安全性。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于本发明工作状态下的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (1)

1.一种多层复合燃油输送管，其特征在于，所述多层复合燃油输送管沿着径向方向从外到内包括七层，依次是：外层聚乙烯层(1)、第一粘合剂层(2)、乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)层(3)、第二粘合剂层(4)、长碳链尼龙层(5)、第三粘合剂层(6)和内层聚乙烯层(7)，其中，
外层聚乙烯层(1)与乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)层(3)经由第一粘合剂层(2)粘合；
乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)层(3)与长碳链尼龙层(5)经由第二粘合剂层(4)粘合；
长碳链尼龙层(5)与内层聚乙烯层(7)经由第三粘合剂层(6)粘合，
所述外层聚乙烯层(1)由管道用高密度聚乙烯材料PE100形成，
所述长碳链尼龙层(5)由碳链长度在10以上的长碳链尼龙材料尼龙11、尼龙12或尼龙1212形成，
所述内层聚乙烯层(7)由制造汽车燃油箱用高密度聚乙烯材料形成，所述制造汽车燃油箱用高密度聚乙烯为Basell公司的Lupolen 4261，
所述乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)层(3)中乙烯与乙烯醇的含量分别是20-40mol％和60-80mol％，所述含量基于乙烯与乙烯醇的摩尔量之和，所述乙烯-乙烯醇共聚物为可乐丽公司的EvalF101；
所述外层聚乙烯层(1)和内层聚乙烯层(7)中填充有3％的导静电剂碳纳米管；
所述多层复合燃油输送管采用熔融共挤出工艺成型获得，并且厚度比例为，外层聚乙烯层(1)占30％，乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)层(3)占4％，长碳链尼龙层(5)占30％，内层聚乙烯层(7)占30％；第一粘合剂层(2)、第二粘合剂层(4)和第三粘合剂层(6)分别占2％、2％和2％；
所述的第一粘合剂层(2)、第二粘合剂层(4)和第三粘合剂层(6)是由基于官能化的线性低密度聚乙烯(LLDPE)的粘合剂形成的，所述粘合剂均为Miltsui Chemicals公司的ADMER GT6。
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