CN108602330A - 层状管和用于该层状管的层 - Google Patents

Abstract

一种用于引导水力流体的层包括第一氟聚合物，第一交联剂和抗静电添加剂。该抗静电添加剂包括一部分离散的碳纳米管和分散粘合剂。该分散粘合剂与第一氟聚合物相同或不同。基于100重量份的该层，第一氟聚合物以大约30重量份的量存在。该层可以包括在层状管中。除了该层，层状管还包括外层。所述外层包括第二氟聚合物，其与第一氟聚合物和分散粘合剂相同或不同。基于100重量份的外层，第二氟聚合物以大于30重量份的量存在。

Description

层状管和用于该层状管的层

本申请要求2015年12月15日提交的U.S.临时申请系列No.62/267,474的权益，其公开内容通过参考全部并入本发明中。

发明领域

本发明一般涉及用于引导水力流体的层状管，并且还涉及可以用于该层状管中的层。

背景技术

常规软管组合体已知在许多工业中用于传输流体。作为一个实例，在航天工业中，软管组合体典型地包括层状管且通常要求其是柔韧的并且能够在连续暴露于侵略性水力流体(例如)和高压(例如5000psi)期间承受重复的热循环与宽范围的温度变化(例如在-65°F到275°F之间(-55℃和135℃之间))。常规的软管组合体，特别是常规软管组合体的层状管，在暴露于侵略性水力流体和高压(例如5000psi)期间，特别是在其中常规软管组合体折曲或弯曲的位置在长时间暴露于重复的热循环之后可能开始显示出可见的磨损信号。更具体地，常规软管组合体可以显现出白色标记或"应力"标记，该标记典型地首先在其中常规软管组合体折曲或弯曲的位置出现。通常，当微观水平下观察时，这些应力标记包含细微的空隙或孔洞。具有这些应力标记的常规软管组合体可以允许少量的水力流体通过在常规软管组合体中的细微空隙迁移或渗出(即泄漏)。如果水力流体通过常规软管组合体迁移或渗出，灰尘将会聚集在常规软管组合体的表面。在航空工业中，经历泄露和/或在表面上聚集灰尘的常规软管组合体是不期望的。因此，还需要保留开发改进的软管组合体和其改进的组件的机会。

公开内容和有益效果概述

本发明的公开内容提供了一种层，其可以用于层状管。该层限定引导水力流体的腔室。该层包括第一氟聚合物，第一交联剂和抗静电添加剂。基于100重量份的该层，该第一氟聚合物以大于30重量份的量存在。抗静电添加剂包括一部分离散的碳纳米管和与第一氟聚合物相同或不同的分散粘合剂。

层状管包括该层和围绕该层的外层。当包含在层状管中时，该层也可以称为内层。外层包括可以与第一氟聚合物和分散粘合剂相同或不同的第二氟聚合物。基于100重量份的外层，第二氟聚合物以30重量份的量存在。

本发明的公开内容还提供了一种用于形成氟聚合物组合物的方法。在某些实施方案中，该方法包括使用氟聚合物组合物以形成该层。

该层和包括该层的层状管二者都是柔韧的并且适用于航空工业。当作为软管组合体中的组分包括在内时，在暴露于侵略性水力流体和高压期间在重复热循环之后层状管并不显示可见的磨损信号。因此，层状管并不泄露且层状管上也不会显现出包括细微空隙的白色或应力标记。

附图概述

在附图中，与以下提供的详细说明一起说明的结构描述了所限定的本发明的例示实施方案。相同的要素采用相同的参考数字标识。应当理解的是显示为单个组件的要素可以用多个组件替换，并且显示为多个组件的要素可以用单个组件替换。附图并不按比例绘制和某些要素的局部为了说明的目的可以进行放大。

图1为层状管的横截面视图。

图2为层的实施方案的横截面视图。

图3为软管组合体实施方案的部分横截面视图。

图4为软管组合体实施方案的横截面视图。

图5为软管组合体在最小内侧弯曲半径的实施方案的视图。

发明详述

如图1所示，用于引导水力流体的层状管100包括内层110和外层120。内层110限定用于引导水力流体的腔室。典型地，水力流体是高度加压的(例如5000psi)并且具有化学侵略性。这种水力流体的实例是

层状管100的内层110还可以称为内衬、衬里层、最内部层、第一层、最内部管或简单地层。当并不包括在层状管110中时内层110通常称为该层。同样的，外层120也可以称为第二层、内层、内管或第二管。通常，当内层110称为内衬时，外层120称为内管。为了引用方便，内层110将仅指的是下文中的内层110。同样的，外层120将仅指的是下文中的外层120。

基于100重量份的内层110，内层110包括以大于30重量份的量存在的第一氟聚合物。内层110还包括第一交联剂。典型地，基于100重量份的内层110，第一交联剂以大约1到大约10重量份的量存在。内层110还包括抗静电添加剂。该抗静电添加剂包括一部分离散的碳纳米管和分散粘合剂。分散粘合剂与第一氟聚合物相同或不同。在某些实施方案中，基于100重量份的内层110，抗静电添加剂以大约0.2到大约3.0重量份的量存在。以下将详细描述第一氟聚合物、第一交联剂和抗静电添加剂。

在某些实施方案中，存在于内层110中的所有碳纳米管都作为离散的碳纳米管(即碳纳米管并不聚集)存在。替代地，存在于内层110中的95％碳纳米管作为离散的碳纳米管而存在，剩余的碳纳米管是聚集的。替代地，存在于内层110中的至少50％、60％、70％、80％或90％碳纳米管作为离散的碳纳米管而存在，剩余的碳纳米管是聚集的。

基于100重量份的外层120，外层120包括以大于30重量份的量存在的第二氟聚合物。虽然没有要求，但是外层120还可以包括与第二氟聚合物不同的第三氟聚合物。第二氟聚合物和第三氟聚合物都将在下文进行详细描述。

回头再看内层110，最好如图2所示，内层110限定引导水力流体的腔室。内层110具有内径D1和外径D2。内径和外径D1、D2可以取决于涉及的特定流体传输应用而变化。

如上所述，基于100重量份的内层110，内层110包括以大于30重量份的量存在的第一氟聚合物。替代地，基于100重量份的内层110，内层110可以包括以大约50到大约98.6，大约60到大约87，大约65到95，大约65到大约87，或大约70到大约80重量份的量存在的第一氟聚合物。

氟聚合物是包含氟和碳之间键的多个状况的聚合物。氟聚合物包括通常可以称为氟弹性体材料的物质，例如氟碳基合成橡胶。氟聚合物通常还是在初始挤出期间可熔融加工的并且当暴露于充分的条件中能够交联，如下所述。

在某些实施方案中，第一氟聚合物包括聚(乙烯-四氟乙烯)(ETFE)。在其他实施方案中，第一氟聚合物包括聚(四氟乙烯-共聚-全氟烷氧基乙烯)(PFA)。ETFE是包括乙烯和四氟乙烯的反应产物的共聚物。PFA是包括四氟乙烯和全氟烷氧基乙烯的反应产物的共聚物。典型地，第一氟聚合物包括ETFE。

当第一氟聚合物包括ETFE时，可以使用不同级别的ETFE。例如，ETFE可以具有根据差示扫描量热法(DSC)测量的大约200到大约265℃的熔点。ETFE还可以具有根据ASTMD-3159测量的大约5到大约50、大约10到大约40、大约15到大约30或大约20到大约25克/10分钟(g/10min)的熔体流动速率。ETFE还可以具有根据ASTM-D638在23℃下测量的大约35到大约50MPa的抗张强度。ETFE还可以具有根据ASTM-D638在23℃下测量的大约360到大约450％的拉伸伸长率。ETFE还可以具有根据ASTM-D790在23℃下测量大约600到大约900MPa的弯曲模量。合适等级的ETFE是由AGC上够获得的商标名为的物质，例如ETFE和LM-ETFE。ETFE可以以任何形式提供，例如粒料，珠粒和/或粉末。

在其他的实施方案中，当第一氟聚合物包括PFA时，可以使用多个等级的PFA。例如，PFA可以具有根据DSC测量的大约300到大约320℃的熔点。PFA还可以具有根据ASTMD-3159测量的大约2到大约30g/10min的熔体流动速率。PFA还可以具有根据ASTM-D638在23℃下测量的大约35到大约50MPa的抗张强度。PFA还可以具有根据ASTM-D638在23℃下测量的大约320到大约460％的拉伸伸长率。PFA还可以具有根据ASTM-D790在23℃下测量的大约80,000到大约110,000psi的弯曲模量。PFA可以以任何形式提供，例如粒料，珠粒和/或粉末。

如上所述，内层110包括第一交联剂。通常，基于100重量份的内层110，第一交联剂以大约1到大约10重量份的量存在。替代地，内层110包括大约1到大约9，大约2到大约8，大约2到大约7，大约3到大约6，或大约4到大约5，或大约4重量份的量的第一交联剂，基于100重量份的内层110。

第一交联剂可以以未反应的形式存在于内层110中。换句话说，虽然第一交联剂可能能够反应，但是当存在于内层110中时第一交联剂不需要已经反应了。替代地，内层110可以包括第一交联剂和第一氟聚合物的反应产物。因此，在其中第一氟聚合物是ETFE的实施方案中，内层110可以包括ETFE和第一交联剂的反应产物。

在其中内层110包括未反应形式的第一交联剂的实施方案中，认识到如果第一交联剂暴露于充分的条件下，例如高热或其他能量源，仍然能够反应。例如，在一个实施方案中，内层110包括第一氟聚合物和未反应形式的第一交联剂，并且在一段时间后(例如7天)，内层110暴露于电子束中。在暴露于电子束之后，内层110包括第一氟聚合物和第一交联剂的反应产物(即第一交联剂与第一氟聚合物反应使得内层110不再包括未反应形式的第一交联剂)。

认识到当将第一交联剂和第一氟聚合物(和第四氟聚合物，如果存在的话)的反应产物表达为涉及形成反应产物的各个单独组分的一系列重量百分数时，每个单独组分的重量百分数都是在形成反应产物之前单独组分的重量百分数，即使当形成反应产物时单独的组分可以发生化学转化。

典型地，第一交联剂是氰尿酸的三烯丙基衍生物。在一个实施方案中，氰尿酸的三烯丙基衍生物是异氰尿酸三烯丙基酯(TAIC)。在另一个实施方案中，氰尿酸的三烯丙基衍生物包括TAIC，氰尿酸三烯丙基酯(TAC)，异氰尿酸三甲基烯丙基酯(TMAIC)或它们的组合。典型地，当第一氟聚合物是ETFE时，第一交联剂是TAIC。

如上所述，内层110还包括抗静电添加剂。仍然如上所述，该抗静电添加剂包括碳纳米管和分散粘合剂。该分散粘合剂与第一氟聚合物相同或不同。通常，基于100重量份的内层110，抗静电添加剂以大约0.2到大约3.0重量份的量存在。替代地，基于100重量份的内层110，抗静电添加剂以大约0.2到大约2.8，大约0.2到大约2.6，大约0.2到大约2.4，大约0.2到大约2.0，大约0.2到大约1.8，大约0.4到大约1.6，大约0.4到大约1.5，大约0.6到大约1.4，大约0.7到大约1.2，大约0.7到大约1.0，大约0.7，大约1.0，或大约1.2重量份的量存在。

抗静电添加剂可以包括不同量的碳纳米管和分散粘合剂。在某些实施方案中，抗静电添加剂包括大约1到大约99.9，大约30到大约99.9，大约40到大约99.9，大约50到大约99.9，大约60到大约99.9，大约70到大约99.9，大约80到大约99.9，大约85到大约99.9，大约90到大约99.9，大约95到大约99.9，大约95或大约99.9重量份的量的碳纳米管，基于100重量份的抗静电添加剂。同样的，在某些实施方案中，抗静电添加剂包括大约0.1到大约99，大约0.1到大约70，大约0.1到大约60，大约0.1到大约50，大约0.1到大约40，大约0.1到大约30，大约0.1到大约20，大约0.1到大约15，大约0.1到大约10，大约0.1到大约5重量份，大约5或大约0.1重量份的量的分散粘合剂，基于100重量份的抗静电添加剂。在某些实施方案中，各自基于100重量份的抗静电添加剂，抗静电添加剂包括大约90到99.9重量份的碳纳米管和大约0.1到大约10重量份的分散粘合剂。

通常，抗静电添加剂是导电的并且建立内层110的导电性或电阻率。换句话说，存在于内层110中的抗静电添加剂的量直接与内层110的导电性或电阻率相关。当内层110与可燃性水力流体接触时提高内层110的导电性通常是令人期望的。更具体地，提高内层110的导电性允许内层110消散静电，当水力流体是可燃的，其会阻止点燃水力流体。认识到虽然抗静电添加剂通常提高了内层110的导电性，内层110并不是"真实"导电的。换句话说，内层110的导电性增加到能够使内层110消散静电荷的水平，但是该导电性并不增加到使内层110传导连续电流的水平。然而，认识到尽管存在该层并不真实导电的事实，内层110可以称为导电的。

在某些实施方案中，术语抗静电添加剂的"碳纳米管"指的是碳的任何圆柱形同素异形体。适合用于抗静电添加剂的碳纳米管的具体类型包括但不限于单壁碳纳米管、双壁碳纳米管，多壁碳纳米管和它们的组合。此外，碳纳米管可以是封端或未封端的。例如，当碳纳米管是封端的时，该碳纳米管可以用富勒烯结构封端。在某些实施方案中，碳纳米管是多壁碳纳米管。

在各种实施方案中，分散粘合剂是一种或多种聚合物。因此，在具有包括多于一种聚合物的分散粘合剂的实施方案中，分散粘合剂可以包括两种、三种或至少四种聚合物。然而，典型地分散粘合剂是单一聚合物。合适的分散粘合剂通常包括热塑性和/或热固性和/或弹性体聚合物。

在某些实施方案中，分散粘合剂与第一氟聚合物相同。例如，在这些实施方案中，当第一氟聚合物是ETFE时，分散粘合剂也是ETFE。在其他的实施方案中，分散粘合剂与第一氟聚合物不同。例如，在使用ETFE作为第一氟聚合物的实施方案中，分散粘合剂可以是非ETFE的氟聚合物，例如TFE/P。仍然进一步地，在某些实施方案中，当分散粘合剂与第一氟聚合物不同时，分散粘合剂可以是与ETFE和TFE/P二者都不同的氟聚合物，例如PFA。

在其他实施方案中，分散粘合剂不是氟聚合物。在这些实施方案中，分散粘合剂可以包括除氟原子以外的任何原子。通常，在这些实施方案中，分散粘合剂包括选自碳，氮，氧，硫和氢的原子。具体的实例包括但不限于聚丙烯，聚乙烯，聚酰胺，聚酯，聚碳酸酯，聚砜，芳族聚酰胺聚合物，聚酰胺-酰亚胺，聚酰亚胺，聚醚酰亚胺，聚醚醚酮，聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚对苯二甲酸丁二醇酯，聚苯乙烯，聚氯乙烯，聚乙烯醇，聚乙酸乙烯酯，聚丙烯腈，聚乙烯亚胺，乙烯基酯，环氧树脂，酚醛树脂，氰酸酯，硅酮，氨基甲酸乙酯，双马来酰亚胺，纳迪克封端的聚酰亚胺和它们的组合。

虽然没有要求，在某些实施方案中，分散粘合剂是一种弹性体聚合物。具体的实例包括但不限于，不饱和橡胶，天然聚异戊二烯(例如顺式-1,4-聚异戊二烯天然橡胶和反式-1,4-聚异戊二烯)，合成聚异戊二烯，聚丁二烯，氯丁橡胶(例如聚氯丁二烯)，丁基橡胶(即异丁烯和异戊二烯的共聚物)，苯乙烯-丁二烯橡胶，丁腈橡胶，丁二烯和丙烯腈的共聚物，氢化丁腈橡胶，乙烯丙烯橡胶，乙烯丙烯二烯橡胶、乙烯、丙烯和二烯组分的三元共聚物(EPDM)，表氯醇橡胶(ECO)，聚丙烯酸类橡胶，硅橡胶，聚醚嵌段酰胺(PEBA)，氯磺化聚乙烯，乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)和它们的组合。

在某些实施方案中，分散粘合剂具有小于2000g/mol的数均分子量。替代地，分散粘合剂具有大约200到大约2000，大约200到大约1000，大约300到大约900，大约400到大约800，大约500到大约700，大约400，大约600，或大约800g/mol的数均分子量。在一个实施方案中，分散粘合剂是具有大约400g/mol数均分子量的聚乙二醇。在另一个实施方案中，分散粘合剂是具有大约200到大约100g/mol数均分子量的聚乙二醇。在另一个实施方案中，分散粘合剂是具有大约200到大约1000g/mol数均分子量的聚乙二醇。

如上所述，抗静电添加剂是导电的并且建立了内层110的导电性或电阻率。特别地，抗静电添加剂的分散粘合剂使碳纳米管在内层110中的分散最优化并且因此分散粘合剂和碳纳米管共同且协同建立起内层110的导电性。然而，分散粘合剂本身可能并不是导电的。相反，当形成内层110时，分散粘合剂阻止了碳纳米管聚集。特别地，由于碳纳米管高的表面能，碳纳米管具有强烈的聚集倾向，并且在形成内层110时分散粘合剂阻止或显著降低了碳纳米管聚集的可能性。当碳纳米管聚集时，相对较高量的碳纳米管需要获得给定的导电性。因此，虽然分散粘合剂可能不是导电的，但是分散粘合剂是抗静电添加剂的基本部分。因此，除非抗静电添加剂同时包括碳纳米管和分散粘合剂，否则单独地将碳纳米管和粘合剂作为独立组分引入都不会使碳纳米管的分散最优化。因此，这种途径将需要相对较高量的碳纳米管以获得可对比的导电性。

与常规的抗静电添加剂(例如有碳纳米管但是没有分散粘合剂)相比，使用相对较低量的抗静电添加剂建立内层110的导电性是显著的，因为降低抗静电添加剂的量允许在内层110中成比例的增加第一氟聚合物(和其他组分，如果存在的话)的量。因此，由于使用相对较低量的抗静电添加剂建立内层110的导电性或电阻率，内层110的机械性质(例如抗张强度)得以提高，这是因为相对较高量的第一氟聚合物(和其他组分，如果存在的话)包括在内层110中。特别地，在高要求，高性能环境中，例如在高压(例如5000psi)下输送侵略性流体，任何机械性质的增加而没有伴随导电性损失(即需要驱散静电荷的导电性水平)是显著的。

以下进一步详细描述，在某些实施方案中，内层110由包括配混抗静电添加剂聚集体的方法形成。换句话说，在某些实施方案中，在将抗静电添加剂引入到内层110中之前，抗静电添加剂包括碳纳米管和分散粘合剂的聚集体。抗静电添加剂的聚集体通常指的是碳纳米管网络、支化网络、缠绕网络、交联网络、包含碳纳米管相互之间共享壁的网络和它们的组合的集合，其与分散粘合剂保持在一起(即聚集)。因此，抗静电添加剂的聚集体具有通过比单独的碳纳米管更多的结构特征限定的形态学。最然没有要求，但是抗静电添加剂的聚集体可以包括多壁碳纳米管和聚乙二醇。

并不受到任何特殊理论的限制，相信降低至少一部分包括碳纳米管和分散粘合剂的抗静电添加剂允许碳纳米管和分散粘合剂协同建立内层110的导电性。此外，也相信获得的碳纳米管在内层110中的分散不但充分保持了碳纳米管的互连性，而且还使碳纳米管在内层110中充分分散。

在某些实施方案中，抗静电添加剂的聚集体具有薄片状形态学。典型地，抗静电添加剂的薄片状形态学具有大约1nm到大约35μm，大约10nm到大约20μm，大约100nm到大约10μm，大约300nm到大约5μm，大约400nm到大约2μm，或大约600nm到大约1μm，或大约800nm的厚度。抗静电添加剂聚集体的薄片状形态学通常还具有独立地范围为大约1μm到大约750μm的长度和宽度。具有薄片状形态学的合适等级的抗静电添加剂可从Applied NanoStructuredSolutions,LLC,Baltimore,MD以商品名Carbon NanoStructure(CNS)Encapsulated Flake商购获得。其他用于内层110的合适的聚集体抗静电添加剂描述于U.S申请公开No.2014/0094541，将其作为参考全部并入本发明。

再回到抗静电添加剂组合物，在某些实施方案中，抗静电添加剂实质上由碳纳米管和分散粘合剂组成。在抗静电添加剂的上下文中术语"实质上由……组成"允许基于100重量份的抗静电添加剂中有少于5重量份的其它添加剂，只要该添加剂并不会使碳纳米管的导电性能和碳纳米管与分散粘合剂协同作用的能力无效即可(即使得无用)。例如，可以包括在抗静电添加剂中的添加剂能够促进抗静电添加剂中单个碳纳米管的合成和/或抗静电添加剂的加工。这些添加剂的实例可以包括但不限于在碳纳米管的生长或制备分散粘合剂的反应期间使用的残留催化剂，加工助剂和/或表面活性剂，填料等。

虽然没有要求，在另一些实施方案中，内层110包括与抗静电添加剂不同的补充抗静电添加剂。典型地，如果存在补充抗静电添加剂，该补充抗静电添加剂是炭黑。如果存在，基于100重量份的内层110，补充抗静电添加剂以大约0.1到大约3重量份的量存在。替代地，基于100重量份的内层110，补充抗静电添加剂可以以大约0.1到大约2.5，大约0.2到大约2，大约0.4到大约1.5重量份的量存在。在一个实施方案中，各自基于100重量份的内层110，内层110以大约0.4到大约1.5重量份的量包括抗静电添加剂，并且以大约0.5到大约3重量份的量包括炭黑。

在某些实施方案中，内层110具有大约10KΩ到大约100MΩ的电阻率。该电阻率可以使用工业标准测试过程测量。替代地，内层110具有大约100KΩ到大约80MΩ的电阻率，替代地，其为大约150KΩ到大约40MΩ，替代地，其为大约250KΩ到大约30MΩ，替代地，其为大约400KΩ到大约10MΩ，替代地，其为大约700KΩ到大约5MΩ，替代地，其为大约1MΩ到大约4MΩ，或者替代地，其为大约2MΩ到大约3MΩ。通常，内层110的电阻率能够消散静电荷。

在某些实施方案中，内层110具有优良的抗张强度。并不收到任何特殊理论的限制，相信抗张强度受到第一氟聚合物的影响并且与包含在内层110中相对少量的抗静电添加剂成比例。换句话说，该优良的抗张强度通常是由于第一氟聚合物，第一交联剂和抗静电添加剂和它们各自在内层110中的量，特别是相对大量的第一氟聚合物和相对少量的抗静电添加剂。

内层110还可以包括额外的氟聚合物，基于说明性的目的，其贯穿本文描述为第四氟聚合物。当内层110包括第四氟聚合物时，第四氟聚合物与第一氟聚合物不同。当存在于内层110中时，基于100重量份的内层110，第四氟聚合物以大约5到大约60重量份的量存在。替代地，基于100重量份的内层110，第四氟聚合物以大约5到大约30，大约10到大约25，或大约20重量份的量存在。

在某些实施方案中，第四氟聚合物包括ETFE。在其他实施方案中，第四氟聚合物包括PFA。在其他实施方案中，第四氟聚合物包括聚(丙烯-四氟乙烯)(TFE/P)。TFE/P是包括四氟乙烯和丙烯反应产物的共聚物。典型地，第四氟聚合物是TFE/P。在其他实施方案中，当第一氟聚合物不是ETFE时，第四氟聚合物包括ETFE。在其他实施方案中，当第一氟聚合物不是PFA时，第四氟聚合物包括(PFA)。虽然没有要求，但是通常第一氟聚合物是ETFE且第四氟聚合物是TFE/P。

当第四氟聚合物包括TFE/P时，内层110可以包括多个等级的TFE/P。例如，基于100重量份的TFE/P，TFE/P可以具有大约45到大约60重量份的氟含量。TFE/P还可以具有在100℃和50cpm下使用Rubber Process Analyzer(RPA)各自测量的大约80到大约550，大约150到大约400，或大约300的储能模量。TFE/P还可以具有大约-5到大约5℃的玻璃化转变温度。此外，TFE/P可以是全饱和的TFE/P或包含一部分不饱和性。典型地，当期望小颗粒尺寸的TFE/P时，饱和TFE/P是特别合适的，例如粉末形式的TFE/P。合适等级的TFE/P可由AsahiGlass Company Ltd.以商品名商购获得。

当第四氟聚合物包括ETFE时，可以使用多个等级的ETFE，例如以上所述的多个等级的ETFE。当第四氟聚合物包括PFA时，可以使用多个等级的PFA，例如以上所述的多个等级的PFA。

在其中内层110包括第四氟聚合物的实施方案中，内层110还包括第一氟聚合物、第四氟聚合物和第一交联剂的反应产物。虽然在这些实施方案中没有要求，典型地，第一氟聚合物是ETFE，第四氟聚合物是TFE/P且第一交联剂是TAIC。

在某些实施方案中，内层110时至上由第一氟聚合物、第四氟聚合物、第一交联剂和抗静电添加剂组成。如本发明使用的与内层110相关的"实质上由……组成"，其允许基于100重量份的内层110，包含的其他组分的联合总量为5重量份，只要包含的其他组分不会实质性影响内层110输送水力流体的性能，特别是在高压下可燃的水力流体，同时保持了柔性。虽然在这些实施方案中没有要求，但是典型地，第一氟聚合物是ETFE，第四氟聚合物是TFE/P，第一交联剂是TAIC，且第一交联剂以未反应的形式存在。

在某些实施方案中，内层110实质上由抗静电添加剂、第一氟聚合物、第四氟聚合物和第一交联剂组成。在这些某些实施方案中，各自基于100重量份的内层110，第一氟聚合物以大约70到90重量份的量存在，第四氟聚合物以大约5到大约25重量份的量存在，第一交联剂以大约2到大约6重量份的量存在。虽然在这些实施方案中没有要求，但是典型地，第一氟聚合物是ETFE，第四氟聚合物是TFE/P，第一交联剂是TAIC，且第一交联剂以未反应的形式存在。虽然没有要求，但是典型地基于100重量份的内层110，抗静电添加剂以大约0.4到大约1.5重量份的量存在。虽然也没有要求，但是抗静电添加剂典型地包括或实质上由多壁碳纳米管和聚乙二醇组成。

在某些实施方案中，基于100重量份的内层110，内层110包括以大约98.8到大约99.3重量份的量存在的反应产物并且基于100重量份的内层110，抗静电添加剂以大约0.7到大约1.2重量份的量存在。在这些特定的实施方案中，该反应产物由以大约70到大约90重量份的量存在的第一氟聚合物、以大约5到大约25重量份的量存在的第四氟聚合物和以大约2到大约6重量份的量存在的第一交联剂形成，各自基于100重量份的内层110。虽然在这些实施方案中没有要求，但是典型地，第一氟聚合物是ETFE，第四氟聚合物是TFE/P，且第一交联剂是TAIC。虽然也没有要求，但是抗静电添加剂典型的包括或实质上由多壁碳纳米管和聚乙二醇组成。

在某些实施方案中，内层110实质上由第一氟聚合物、第四氟聚合物和第一交联剂的反应产物和抗静电添加剂组成。虽然在这些实施方案中没有要求，但是典型地，第一氟聚合物是ETFE，第四氟聚合物是TFE/P，且第一交联剂是TAIC。

在某些实施方案中，基于100重量份的内层110，内层110包括以大约98.8到大约99.3重量份的量存在的反应产物和基于100重量份的内层110，以大约0.7到大约1.2重量份的量存在的抗静电添加剂。在这些特定的实施方案中，该反应产物由大约70到大约90重量份的量存在的第一氟聚合物、以大约5到大约25重量份的量存在的第四氟聚合物，和以大约2到大约6重量份的量存在的第一交联剂形成，各自基于100重量份的内层110。虽然在这些实施方案中没有要求，但是典型地，第一氟聚合物是ETFE，第四氟聚合物是TFE/P，且第一交联剂是TAIC。虽然仍然没有要求，但是抗静电添加剂典型的包括或实质上由多壁碳纳米管和具有400g/mol数均分子量的聚乙二醇组成。

在某些实施方案中，内层110实质上由基于100重量份的内层110以大约98.8到大约99.3重量份的量存在的反应产物和基于100重量份的内层110以大约0.7到大约1.2重量份的量存在的抗静电添加剂组成。在这些特定的实施方案中，该反应产物以大约70到大约90重量份的量存在的第一氟聚合物、以大约5到大约25重量份的量存在的第四氟聚合物，和以大约2到大约6重量份的量存在的第一交联剂形成，各自基于100重量份的内层110。虽然在这些实施方案中没有要求，但是典型地，第一氟聚合物是ETFE，第四氟聚合物是TFE/P，且第一交联剂是TAIC。虽然仍然没有要求，但是抗静电添加剂典型的包括或实质上由多壁碳纳米管和聚乙二醇组成。

内层110还可以包括多种添加剂。添加剂可以包括颜料，流平/流动助剂，填料，纤维和类似添加剂。基于100重量份的内层110，添加剂以大约0.1到大约10，大约1到大约8，或大约2到大约6重量份的量存在。

在其中内层110包括第一氟聚合物、第一交联剂和任选的第四氟聚合物的反应产物的实施方案中，该反应产物可以通过使内层110经受辐射或其他足以产生自由基的能量源而制备。在某些实施方案中，内层110通过电子束经受辐射。并不受任何特殊理论的限制，电子束对形成反应产物是有益的，因为电子束生成自由基并且还会在第一和/或第四氟聚合物中生成不饱和性(即反应位点)。

最好如图1所示，本发明的公开内容还提供了具有如上所述内层110和外层120的层状管100。与内层110类似，层状管100是柔性的并且适合用于航天工业。

如上所述，层状管100包括内层110和外层120。层状管100可以包含上述内层110的任何实施方案。正如本发明所述，内层110和外层120协同建立层状管110的性能。具体地，内层110和外层120的化学构成令人惊奇且不可预期的获得了协同平衡，其允许层状管100是柔性的且能够接受通常用于常规软管的典型组分，并且其能够在重复的热循环期间输送可燃性水力流体，特别是侵略性且高度加压的可燃性水力流体。因此，内层110和外层120的化学构成和协同的性质允许层状管100用于其中常规软管立刻失败或快速开始显示可视损害信号(例如"白色标记")的环境中。

在基准尺寸上，层状管100沿着中心纵向轴轴向延展到预定长度并且具有内径D3和外径D4。内径D3和外径D4的尺寸可以取决于涉及的特殊流体输送应用而变化。在某些实施方案中，内径D3典型地为大约0.150到大约1.100英寸。在这些实施方案中，内层110可以具有大约0.005到大约0.011英寸的厚度并且外层120可以具有大约0.030到大约0.080英寸的厚度。因此，外径D4典型的为大约0.185到大约1.29英寸。

如上所述，外层120包括第二氟聚合物。该第二氟聚合物与第一氟聚合物相同或不同。基于100重量份的外层120，该第二氟聚合物以大于30重量份的量存在。在某些实施方案中，基于100重量份的外层120，该第二氟聚合物以大约60到大约100，大约70到大约90，或大约80重量份的量存在。

在某些实施方案中，第二氟聚合物包括ETFE。在其他实施方案中，第二氟聚合物包括PFA。在其他实施方案中，第二氟聚合物包括聚偏二氟乙烯(PVDF)。PVDF是二氟乙烯的聚合产物。

当第二氟聚合物包括ETFE时，可以使用多个等级的ETFE，例如上述多个等级的ETFE。当第二氟聚合物包括PFA时，可以使用多个等级的PFA，例如上述多个等级的PFA。当第二氟聚合物包括PVDF时，可以使用多个等级的PVDF。

在某些实施方案中，外层120的第二氟聚合物和内层110的第一氟聚合物是相同的氟聚合物。例如，在某些实施方案中，第一氟聚合物和第二氟聚合物都是ETFE。典型地，当第一氟聚合物和第二氟聚合物都是ETFE时，第四氟聚合物是TFE/P且第一交联剂是TAIC。

如上所述，在某些实施方案中，外层120还包括第三氟聚合物。当外层120包括第三聚合物时，该第三聚合物与第二氟聚合物不同。典型地，第三氟聚合物是TFE/P。在某些实施方案中，当第二氟聚合物不包括ETFE时，第三氟聚合物包括ETFE。在其他实施方案中，当第二氟聚合物不包括PFA时，第三氟聚合物包括PFA。在其他实施方案中，当第二氟聚合物不包括PFA时，第三氟聚合物包括PFA。虽然没有要求，但是典型地，第二氟聚合物是ETFE且第三氟聚合物是TFE/P。

当第三氟聚合物包括TFE/P时，可以使用多个等级的TFE/P，例如上述多个等级。当第三氟聚合物包括ETFE时，可以使用多个等级的ETFE，例如上述多个等级的ETFE。当第三氟聚合物包括PFA时，可以使用多个等级的PFA，例如上述多个等级的PFA。

当外层120包括第三氟聚合物时，基于100重量份的外层120，第三氟聚合物以大约5到大约30重量份的量存在。替代地，基于100重量份的外层120，第三氟聚合物以大约5到大约25，大约10到大约25，或大约20重量份的量存在。

在某些实施方案中，外层120包括基于100重量份的外层120以大约70到大约95重量份的量存在的第二氟聚合物，和基于100重量份的外层120以大约5到大约30重量份的量存在的第三氟聚合物。虽然没有要求，但是在这些实施方案中，第二氟聚合物典型的为ETFE且第三氟聚合物典型的包括TFE/P。

在某些实施方案中，外层120实质上由第二氟聚合物和第三氟聚合物组成。如本发明使用的与外层120相关的"实质上由……组成"，其允许基于100重量份的外层120，包含的其他组分的联合总量为5重量份，只要包含的其他组分不会实质性影响层状管100的外层120输送水力流体的性能，特别是在高压下的水力流体，且其还保持了柔性。在另一个实施方案中，外层120实质上由ETFE和TFE/P组成。作为非限定性实例，上下文中的"实质上由……组成"可以允许包括流动和流平助剂以方便外层120的加工，或者包括用于对外层120染色的颜料。

虽然没有要求，但是外层120还可以包括与第一交联剂相同或不同的第二交联剂。与内层110类似，外层120也可以包括未反应形式的第二交联剂。替代地，外层120可以包括第二交联剂和第二氟聚合物的反应产物。与内层110类似，在其中外层120包括未反应形式的第二交联剂的实施方案中，认识到如果将第二交联剂暴露于足够的条件下，例如高热或其他能量源，其仍然能够反应。例如，在一个实施方案中，外层120包括第二氟聚合物和未反应形式的第二交联剂，并且在一段时间(例如7天)之后，将外层120暴露于电子束。暴露于电子束之后，外层120包括第二氟聚合物和第二交联剂的反应产物(即第二交联剂与第二氟聚合物反应了以至于外层120不再包括未反应形式的第二交联剂)。

典型地，第二交联剂是氰尿酸的三烯丙基衍生物。在一个实施方案中，氰尿酸的三烯丙基衍生物是异氰尿酸三烯丙基酯(TAIC)。在另一个实施方案中，氰尿酸的三烯丙基衍生物包括TAIC，氰尿酸三烯丙基酯(TAC)，异氰尿酸三甲基烯丙基酯(TMAIC)，或者是它们的组合。在某些实施方案中，第二交联剂与第一交联剂相同。例如，第一交联剂和第二交联剂典型的都为TAIC。

在其中外层120包括第二交联剂的实施方案中，基于100重量份的外层120，第二交联剂以大约1到大约10，大约2到大约9，大约3到大约8，大约4到大约7，或大约5到大约6重量份的量存在。认识到，这些值表明了实际上存在于外层120中第二交联剂的量。例如，如果一部分第二交联剂在外层120形成期间挥发掉了，本领域技术人员将能够调整初始第二交联剂的量用于获得最终实际存在的第二交联剂的量。替代地，将控制和/或调整加工条件以控制挥发的第二交联剂的量。

在一个实施方案中，外层120包括以大约70到大约90重量份的量存在的ETFE，以大约5到大约30重量份的量存在的TFE/P，和以大约1到大约10重量份的量存在的第二交联剂，各自基于100重量份的外层120。

外层120还可以包括多种添加剂。添加剂可以包括颜料，流平/流动助剂，填料，纤维和类似添加剂。基于100重量份的外层120，添加剂以大约0.1到大约20，大约1到大约15，大约3到大约12，或大约6到大约9重量份的量存在。例如，添加剂可以包括八钛酸钾纤维以改进外层120的强度。

在某些实施方案中，当外层120包括第三氟聚合物和第二交联剂时，外层120包括第二氟聚合物、第三氟聚合物和第二交联剂的反应产物。

在某些实施方案中，当外层120包括第三氟聚合物和第二交联剂时，外层120实质上由第二氟聚合物、第三氟聚合物和第二交联剂的反应产物组成。

在某些实施方案中，外层120包括以大约70到90重量份的量存在的第二氟聚合物、以大约5到大约20重量份的量存在的第三氟聚合物和以大约1到大约10重量份的量存在的第二交联剂的反应产物，各自基于100重量份的外层120。

在某些实施方案中，外层120包括以大约70到90重量份的量存在的ETFE、以大约5到大约20重量份的量存在的TFE/P和以大约1到大约10重量份的量存在的TAIC的反应产物，各自基于100重量份的外层120。并不受到任何特殊理论的限制，对于外层120，通常认为单独的ETFE太硬不够柔软，这取决于内层110的化学组成，其可能导致层状管100不适合需要高度柔性的应用。包含TFE/P使外层120变得柔软，相对于ETFE，其允许材料具有柔性。然而，在某些实施方案中且取决于内层110的化学组成，使用单独的ETFE和TFE/P(即使用ETFE和TFE/P而没有第二交联剂)，虽然其是柔性的，但是其太过柔软并且在层状管100在高压下输送水力流体时，层状管100将不足以抓住连接部件。换句话说，在这些特定的实施方案中，单独使用ETFE和TFE/P不适合在高压下输送水力流体，因为高压会使连接部件与层状管100松开。最后，本实施方案中所述的反应产物获得了令人惊奇的且不可预期的性质平衡，其提供了层状管100中柔性和硬度的平衡，并且其允许层状管100在层状管100在高压下输送水力流体时抓住连接部件。

可以通过使包含未反应交联剂的外层120经受辐射或其他足以产生自由基的能量源来制备该反应产物。认识到，当第二交联剂和第二氟聚合物(和第三氟聚合物，如果存在的话)的反应产物表达为与单独组分相关的一系列重量百分数，每个组分的重量百分数都是在形成反应产物之前单独组分的重量百分数，即使该单独的组分可以在反应中发生化学转化形成反应产物。

该反应产物可以通过任何能够产生自由基的机理制备，例如对外层120施用辐射。例如，当外层120包括第二交联剂时，第二交联剂、第二氟聚合物和任选的第三氟聚合物的反应产物可以通过使外层120经受电子束而形成。认识到，使外层120经受电子束时典型的也使内层110经受电子束。换句话说，内层110和外层120可以通过使层状管100经受电子束而同时固化。不受任何特殊理论的限制，电子束对形成反应产物是有益的，这是因为电子束产生了自由基并且还产生了不饱和性。

虽然没有要求，但是通常当内层110和/或层状管100暴露于辐射时，内层110和/或层状管100是轻度交联的(即内层110或层状管100具有低的交联密度)。本领域技术人员将认识到轻度交联包括产生反应产物的过程，该反应产物允许更多分子运动和延展性，其也比典型的具有紧密3-D交联网络(即高的交联密度)的材料要好。轻度交联可以通过选择暴露于电子束的时间或减少第一和/或第二交联剂的量来实现。在内层110的某些实施方案中，特别是当需要高度柔性时，内层110是轻度交联的。在层状管100的某些实施方案中，内层110和外层120都是轻度交联的。

在一个实施方案中，交联的程度可以通过量化当材料面对溶剂时发生的溶胀的量来分析。随着交联程度的增加，溶胀将降低，这是因为材料更加紧密的相互连接在一起。对于氟聚合物共混物来说，当浸渍在水力流体，例如中，可接收的溶胀量为大约5％到大约30％体积。在另一个实例中，可接受的溶胀量将为大约7％到大约15％体积。

虽然没有要求，但是在层状管100的某些实施方案中，内层110直接与外层120接触，并且内层110和外层120熔融结合在一起。典型地，当外层120和内层110直接接触时，外层和内层120，110是共挤出的。当层状管100暴露于高压时，使内层110和外层120相互之间直接接触并且彼此熔融结合是特别有益的。当内层110和外层120是熔融结合时，要防止内层110在外层120内侧"旋转"，这是与输送水力流体的常规软管相关的另一个缺陷。

在另一个实施方案中，层状管100实质上由内层110和外层120组成。换句话说，层状管100仅包括内层110和外层120。

在一个实施方案中，层状管100实质上由(A)内层110，和(B)围绕内层110的外层120组成。在这个实施方案中，各自基于100重量份的内层110，内层110包括以大于60重量份的量存在的第一氟聚合物，以大约1到10重量份的量存在的第一交联剂，和以大约0.4到大约3重量份的量存在的抗静电添加剂。同样还是在这个实施方案中，基于100重量份的外层120，外层120包括以大于60重量份的量存在的第二氟聚合物。

在一个实施方案中，层状管100实质上由(A)内层110，和(B)围绕内层110的外层120组成。在这个实施方案中，各自基于100重量份的内层110，内层110包括以大于60重量份的量存在的ETFE，以大约1到20重量份的量存在的TAIC，和以大约0.4到大约2重量份的量存在的抗静电添加剂。同样还是在这个实施方案中，基于100重量份的外层120，外层120包括以大于60重量份的量存在的ETFE。

在一个实施方案中，层状管100实质上由(A)内层110，和(B)围绕内层110的外层120组成。在这个实施方案中，内层110包括抗静电添加剂和由以大约70到大约90重量份的量存在的ETFE，以大约5到大约25重量份的量存在的TFE/P和以大约1到大约10重量份的量存在的第一交联剂形成的反应产物，各自基于100重量份的内层110。同样还是在这个实施方案中，外层120包括以大约60到90重量份的量存在的ETFE，以大约5到大约30重量份的量存在的TFE/P和以大约1到大约10重量份的量存在的第二交联剂形成的反应产物，各自基于100重量份的外层120。虽然没有要求，抗静电添加剂典型的包括或实质上由多壁碳纳米管和聚乙二醇组成。

最好如图3到5所示，本发明的公开内容还提供了一种软管组合体125。该软管组合体125包括层状管100。具体地，软管组合体125是多层结构，其包括内层110，外层120和增强层130。该软管组合体125可以简单地称为软管，或者由于软管组合体125的性能而称为高性能软管。为了提及的容易，软管组合体125在下文中仅称为软管组合体125。

软管组合体125包括层状管100和增强层130。增强层130由对芳族聚酰胺合成纤维构成。

如图3所示，软管组合体125沿中心纵轴A轴向延展至预定长度。如图4所示，软管组合体125具有内径D5和外径D6。内径D5和外径D6的尺寸可以取决于涉及的特殊流体输送应用而变化。在一个实施方案中，软管组合体125输送水力流体，例如

内层110包括限定出内径D5的内表面和限定出它们之间壁厚度的外表面。对于软管组合体125的整体尺寸，内层110的壁厚度取决于软管组合体125的特定流体输送应用而变化。

在一个选择性的实施方案中(未显示)，可以在内层110和外层120之间提供中间层，特别是如果第一氟聚合物和第二氟聚合物不同时。

增强层130可以按照辫状取向排列在外层120的周围。替代地，增强层130可以包括围绕外层120螺旋卷曲的、编织的或包裹的增强材料。增强层130用于软管组合体125以便对抗外层120的塌陷。换句话说，虽然没有要求，但是增强层130支撑着层状管100的结构，特别是当软管125暴露于高压时。值得注意的是，增强层130不需要完全覆盖或包封外层120。例如，当增强层130按照辫状取向排列时，"辫"中的缝隙可以暴露于外层120。此外，增强层130可以不完全延伸到外层120或软管125的长度。例如，增强层130可以存在于软管125弯曲的位置，并且可以在其中软管125是线型处(即"未弯曲")缺失。当然，第一增强层130可以全部覆盖(即围绕/包封)外层120(例如如图3所示100％覆盖)或部分覆盖外层110(例如50％覆盖)。

第一增强层130由对芳族聚酰胺合成纤维，例如KEVLAR构建。在某些实施方案中，对芳族聚酰胺合成纤维增强了软管组合体125并且阻止了内层110和外层120破裂。在一个实施方案中，增强层130是对芳族聚酰胺合成纤维三个末端的2x2辫。

虽然没有要求，但是还可以在软管组合体125中包括第二增强层140。与增强层130类似，第二增强层140可以包括辫状增强材料。替代地，第二增强层140可以包括螺旋卷曲、编织或包裹的增强材料。当包括第二增强层140时，第二增强层140进一步增强了外层120。与增强层130类似，第二增强层140不需要全部覆盖增强层130或外层120。第二增强层140还典型地由对芳族聚酰胺合成纤维，例如KEVLAR构建。

在另一个实施方案中，软管组合体125进一步包括粘合层150。粘合层150典型地是由PTFE，例如TEFLON构造的双面粘合胶带。在选择性的实施方案中，粘合层150是双面聚酯/迈拉(mylar)粘合胶带。

软管组合体125还进一步包括外覆盖层160。该外覆盖层160典型的包括辫状材料，例如聚酯纤维。替代地，外覆盖层160可以是金属。外覆盖层160辅助保持外层120的横截面圆整并且提供美学上令人愉悦的外观。此外，聚酯纤维保护内部组分不受摩擦和腐蚀。在其他的实施方案中，外覆盖层可以包括天然或合成纤维。此外，外覆盖层160可以包括材料的单一层片或多个层片。

在某些实施方案中，取决于应用，层状管100满足了特殊的性能需要。在一种已知的应用中，层状管100在5080psi(35MPa)的压力下输送流体。为了安全起见，期望该层状管100在室温下具有20320psi(140MPa)的最小爆裂压力且在275°F(135℃)下具有15240psi(105MPa)的最小爆裂压力。对于该层状管100，还期望其通过常规的安全测试，包括压力脉冲测试，推/拉测试，组合体弯曲测试和热变化测试。

在压力脉冲测试中，层状管100进行以下循环：流体压力从0增加到7620psi(52.5MPa)，然后降低并且保持为5080psi(35MPa)，并且之后降低到0psi。这种循环以70个循环/分钟的速率重复。期望该层状管100可以进行300000个循环而不会损坏。

在推/拉测试中，层状管100保持线型取向。固定层状管100的第一末端，并且第二末端交替地朝向第一末端，和远离第一末端移动。这种循环以20-60个循环/分钟的速率重复。期望层状管100可以进行50000个循环而不损坏。在某些实施方案中，该层状管可以进行超过300000个循环而不损坏。

在组合体弯曲测试中，如图5所示，使层状管100弯曲到其最小内侧弯曲半径R(使用软管组合体125进行说明)。固定层状管100的第一末端，同时第二末端交替地在平行于第二末端开口的轴的直线中移动。例如，在图5中，固定层状管100的顶部末端，并且其底部末端从左到右运动。这种循环以60-80个循环/分钟的速率重复。期望该层状管100可以进行400000个循环而不损坏。

热变化测试可以用于检测层状管100中的微观孔隙或裂纹。在热变化测试中，将软管加压到5080psi，然后使其达到275°F的温度。层状管100在该温度下保持4小时。之后在1小时内将层状管100冷却到-65°F。层状管100在-65°F保持4小时。然后在1小时内将该层状管100加热回到275°F。这是1个完整的循环。这种循环连续重复指导层状管100显示出微观孔隙。层状管100在温度循环期间连续加压。如果层状管100进行20次循环而不损坏则其通过测试。

本发明的公开内容还提供了一种制备氟聚合物组合物的方法。该方法包括提供抗静电添加剂，该抗静电添加剂包括碳纳米管和分散粘合剂的聚集体。该方法还包括配混第一氟聚合物和第一交联剂和抗静电添加剂以制备具有碳纳米管和分散粘合剂的至少一部分聚集体被降低到完全分散在氟聚合物组合物中的离散碳纳米管的氟聚合物组合物。

如上所述，包括碳纳米管和分散粘合剂的聚集体的抗静电添加剂通常指的是碳纳米管网络、支化网络、缠绕网络、交联网络、包含碳纳米管相互之间共享的壁的网络或它们的组合的集合，其与分散粘合剂保持在一起(即聚集)。

还是如上所述，不受任何特别的理论限制，可以认为配混包含碳纳米管和分散粘合剂的聚集体的抗静电添加剂使碳纳米管在第一氟聚合物中的分散最优化。特别地，当至少一部分抗静电添加剂聚集体被降低为完全分散在氟聚合物组合物中的离散碳纳米管时就会发生最优分散。通常，为了获得充分的导电性，一部分碳纳米管仍然必须与其他碳纳米管接触以便保持电接触。然而，碳纳米管之间太多的接触(即高度聚集)也是不期望的。令人惊奇的是，已经发现配混包含碳纳米管和分散粘合剂的聚集体的抗静电添加剂制备了具有优良导电性的氟聚合物组合物，并且相信这种导电性是至少一部分抗静电添加剂聚集体降低为完全分散在氟聚合物组合物中离散碳纳米管的结果。因此，在某些实施方案中，氟聚合物组合物包括离散的碳纳米管以及碳纳米管和分散粘合剂的聚集体两者，且离散的碳纳米管和聚集体之间的这种关系使碳纳米管的分散最优化，并且令人惊奇的制备了具有优良导电性的氟聚合物组合物。

在某些实施方案中，配混第一氟聚合物、第一交联剂和抗静电添加剂使一部分分散粘合剂挥发。因此，在这些实施方案中，存在于抗静电添加剂中的分散粘合剂的量降低。挥发了一部分分散粘合剂将一部分抗静电添加剂聚集体降低为离散的碳纳米管。此外，挥发一部分分散粘合剂还允许氟聚合物组合物中其他组分成比例的增加，并且如上所述，后续其改进了氟聚合物组合物的机械性质。

在某些实施方案中，该方法进一步包括挤出氟聚合物组合物以制备限定腔室的内层110。因此，该氟聚合物组合物对形成内层110是有用的。如上所述，内层110用于引导流体，包括在高压下的水力流体。

在某些实施方案中，该方法还进一步包括对内层110施用辐射以固化内层110。例如，可以通过电子束对内层110施用辐射。固化内层110可以进一步提高内层110的导电性。

虽然没有要求，但是典型地使用双螺杆挤出机配混第一氟聚合物，第一交联剂、抗静电添加剂以形成氟聚合物组合物。该双螺杆挤出机典型的能够实现最高350℃的加工温度。虽然没有要求，但是该氟聚合物组合物可以是粒料的形式。通常，该粒料具有0.05到大约0.2英寸的长度。

该方法还包括挤出氟聚合物组合物以形成内层110。因此，认识到该氟聚合物组合物包括上述内层110的任何组合物。该挤出机典型的为上述双螺杆挤出机。在某些实施方案中，在挤出机中保留一定的孔隙体积。例如，氟聚合物组合物可以填充挤出机总体积的大约30％到大约60％。替代地，氟聚合物组合物可以填充挤出机总体积的大约40％到55％。在挤出机中保持孔隙体积增加了施用于氟聚合物的剪切，这是因为与其中没有保留孔隙体积的氟聚合物组合物的体积(即其中挤出机填满的体积)相比，由挤出机产生的剪切力传递给相对更小体积的氟聚合物组合物。增加剪切进一步促进了抗静电添加剂的分散。

在方法的某些实施方案中，在配混步骤中施用变化的剪切速率施以便进一步分散抗静电添加剂并且避免使特定的氟聚合物经受某些加工条件，例如以下所述的过高或过低的剪切。剪切是用于将相对量的施用应力传输给任何给定材料的术语。因此，如果与低剪切相比在高剪切下剪切材料，则将更大的应力施用于材料。然而，不论剪切高或低，其取决于多种因素，包括提供剪切的物体的几何结构。例如两个不同的几何结构以相同的速度旋转将会施加不同量的剪切。但是，一般说来，如果相同的几何形状以不同的速度旋转，较高的速度将会对材料施加较高的应力。

在某些实施方案中，配混进一步定义为在高剪切下的配混。在一个实施方案中，在高剪切下的配混包括在具有高剪切挤出螺杆的挤出机中以每分钟至少100转，更特别为150到350进行配混，该螺杆具有大约30/1的L/D比。替代地，在高剪切下的配混包括在具有相同高剪切挤出螺杆的挤出机中以每分钟200到350转进行配混。高剪切挤出螺杆是包括大量捏合块的挤出螺杆。相对而言，低剪切挤出是具有比高剪切挤出螺杆更少捏合块的挤出螺杆。此外，不仅高剪切挤出螺杆具有比低剪切挤出螺杆更多的捏合段，高剪切挤出螺杆上单独的捏合块比低剪切挤出螺杆上单独的捏合块更大。

在某些实施方案中，配混进一步定义为使用高剪切挤出螺杆的高剪切配混步骤和使用低剪切挤出螺杆的低剪切配混步骤。在这些实施方案中，在高剪切配混步骤中，将第一氟聚合物在使用高剪切挤出螺杆的高剪切下以每分钟100到400转配混。在这些实施方案中，在低剪切配混步骤中，可以在之后添加第四氟聚合物并且在使用低剪切挤出螺杆的低剪切下以每分钟100到300转配混。虽然在相关的每分钟转数上有重叠，但是实施不同的挤出螺杆，一种用于高剪切配混步骤并且另一种用于低剪切配混步骤。在某些实施方案中，高剪切挤出螺杆以每分钟150到400转旋转，其选择性的为150到350，选择性的为200到350，或者选择性的为250到350。在某些实施方案中，低剪切挤出螺杆以每分钟100到250转旋转，其选择性的为100到200。

在某些实施方案中，配混进一步定义为高剪切配混步骤和低剪切配混步骤。在这些实施方案中，每个配混步骤都使用相同的挤出螺杆。在高剪切配混步骤中，使用每分钟大于200到400转的挤出螺杆在高剪切下进行配混。替代地，在高剪切配混步骤中，使用每分钟250到400，选择性的为250到350，或选择性的为300到400转的挤出螺杆在高剪切下进行配混。在低剪切配混步骤中，使用每分钟200转或更低的挤出螺杆在低剪切下配混。替代地，在低剪切配混步骤中，每分钟的转速可以为80到180，100到180，或100到150。

在上述在高剪切下配混的实施方案中，高剪切进一步分散抗静电添加剂。因此，高剪切进一步减少了需要达到期望水平的导电性的抗静电添加剂的相对量。作为结果，在高剪切下进行配混通过能够包括更大量的其他组分，例如第一氟聚合物和类似组分而用于改进内层110的机械性质，例如内层110的抗张强度。

在某些实施方案中，该方法进一步包括配混第二氟聚合物和第二交联剂以形成第二氟聚合物组合物。该第二氟聚合物组合物用于形成外层120。在这些实施方案中，所述方法进一步包括挤出第二氟聚合物以形成围绕内层110的外层120，由此形成层状管100。认识到，第二氟聚合物组合物可以包括上述与外层120相关的任何组合物。

虽然没有要求，但是氟聚合物组合物和第二氟聚合物组合物可以共挤出以形成层状管100。当氟聚合物组合物和第二氟聚合物组合物共挤出时，内层110和外层120典型的熔融结合在一起。

在某些实施方案中，一旦形成层状管100，所述方法进一步包括对层状管100施加辐射以固化层状管100。典型地，通过电子束施加辐射。

在某些实施方案中，所述方法进一步包括对外层120施加辐射以固化层状管100的步骤。换句话说，在这些实施方案中，施加于外层120的辐射足以固化外层120和内层110，由此固化层状管100。虽然没有要求，但是典型的通过电子束施加辐射。

在某些实施方案中，所述方法进一步包括形成包括层状管100和由对芳族聚酰胺合成纤维构建的增强层130的软管组合体125。所述方法还包括提供外覆盖层160。该方法还在增强层130和外覆盖层160之间提供了粘合层150。

以下实施例意在说明本发明并且并不认为其以任何方式限制本发明的范围。

实施例

下表1中提供了通过配混样品1-7构建的层。每个样品都包括ETFE，TFE/P，抗静电添加剂和TAIC。基于100重量份的三种组分的联合总量，以wt.％提供ETFE，TFE/P和抗静电添加剂的量。TAIC的量也基于100重量份的ETFE，TFE/P和抗静电添加剂的联合总量。表1

对比性抗静电添加剂1-4是可商购获得的碳纳米管。特别地，对比性抗静电添加剂不含分散粘合剂。抗静电添加剂5是多壁碳纳米管与聚乙二醇分散粘合剂的聚集体。该聚乙二醇具有大约400g/mol的数均分子量。

使用本领域技术人员已知的技术测量交联之前制备的样品的挤出束的电阻率并且结果显示于下表II中。

表II

样品	表面电阻(K欧姆)
		1	45
2	33
		3	340
4	740
		5	80
6	90
		7	65

特别地，对于包含抗静电添加剂的挤出束的表面电阻与包含对比性抗静电添加剂(即包含碳纳米管但是不含分散粘合剂的抗静电添加剂)的样品相比具有优良的表面电阻值。特别地，仅包含1％的抗静电添加剂的样品2具有33K欧姆的测量表面电阻率，而样品1和4-7具有明显更高的表面电阻值，尽管其具有双倍量还多的碳纳米管。由于仅使用了1％的抗静电添加剂就获得了期望的表面电阻率，样品2还包含比样品1和4-7更高量的ETFE，已知其会导致提高机械性能。

应当理解的是附属的权利要求并不限于明确且特殊的化合物、组合物或说明书中详细描述的方法，其可以在落入附属的权利要求范围内的特别的实施方案之间变化。关于任何依赖本发明用于描述不同实施方案，不同的、特殊的和/或不可预期结果的特殊特征或方面的标记组合可以由独立于所有其他的标记部分相应的标记组各自的部分获得。标记组的每个部分都独立依赖并且或者联合并且为附属权利要求范围内特殊的实施方案提供充分的支持。

此外，任何范围或次级范围都一开与本发明独立描述的多个实施方案且共同落入附属权利要求的范围内，并且其理解为描述和预期了所有包括其中全部和/或部分值的范围，即使这些数值并没有在本发明中明确的写出来。本领域技术人员容易认可的是列举的范围和次级范围都进行了充分的描述并且赋予了本发明的多个实施方案，并且这些范围和次级范围可以进一步描绘为相关的二分之一、三分之一、四分之一、五分之一等范围。作为一个实例，"0.1到0.9"的范围可以进一步描绘为较低的三分之一的范围，即0.1到0.3，中间三分之一的范围，即0.4到0.6，和较高的三分之一的范围，即0.7到0.9，其独立且全体都在附属权利要求的范围内，并且可以独立和/或全体是可信赖的且其为附属权利要求范围内的特殊实施方案提供充分的支持。此外，对于与限定或改变范围相关的语言，例如"至少"、"大于"、"小于"、"不大于"和类似的语言，应当理解的是这些语言包括次级范围和其上限或下限。作为另一个实例，"至少10"的范围固有的包括至少10到35的次级范围，至少10到25的次级范围，25到35的次级范围等，并且每个次级范围都独立和/或全体依赖其且为附属权利要求范围内的特殊实施方案提供充分的支持。最后，公开范围内单独的数字是可信赖的并且为附属权利要求范围内的特殊实施方案提供充分的支持。例如，"1到9"的范围包括多个单独的整数，例如3，和包括小数点(或分数)的单独数字，例如4.1，其是可信赖的并且为附属权利要求范围内的特殊实施方案提供充分的支持。

本发明以说明的方式进行了描述，并且应当理解的是其中使用的术语意在说明词语的本质而不是对其进行限制。本发明的多个改进和变形方式也可以按照以上教导进行。本发明可以实践，除非另有说明。所有独立和从属权利要求，单项从属和多项从属权利要求联合的主题都是本发明明确预期的。

Claims (45)

1.一种用于引导水力流体的层状管，所述层状管包括：

A.限定用于引导水力流体的腔室的内层，所述内层包括：

基于100重量份的所述内层以大于30重量份的量存在的第一氟聚合物；

第一交联剂，和

抗静电添加剂，其包括一部分离散的碳纳米管和与所述第一氟聚合物相同或不同的分散粘合剂；和

B.围绕所述内层并且包括第二氟聚合物的外层，该第二氟聚合物以基于100重量份的所述外层大于30重量份的量存在，其中所述第二氟聚合物与所述第一氟聚合物和所述分散粘合剂相同或不同。

2.如权利要求1所述的层状管，其中所述外层进一步包括基于100重量份的所述外层以大约5到大约30重量份的量存在的第三氟聚合物，其中所述第三氟聚合物与所述第一和第二氟聚合物不同。

3.如权利要求1或2所述的层状管，其中所述碳纳米管包括多壁碳纳米管。

4.如权利要求1到3任一项所述的层状管，其中所述分散粘合剂不是氟聚合物。

5.如权利要求1到4任一项所述的层状管，其中所述分散粘合剂是聚乙二醇。

6.如权利要求1到5任一项所述的层状管，其中所述抗静电添加剂包括用量大于95重量份的所述碳纳米管，和用量小于5重量份的所述分散粘合剂，各自基于100重量份的抗静电添加剂。

7.如权利要求1到6任一项所述的层状管，其中所述分散粘合剂具有小于2000g/mol的数均分子量。

8.如权利要求1到7任一项所述的层状管，其中基于100重量份的所述内层，所述抗静电添加剂以大约0.7到大约1.2重量份的量存在。

9.如权利要求1到8任一项所述的层状管，其中所述内层的所述第一交联剂是氰尿酸的三烯丙基衍生物。

10.如权利要求1到9任一项所述的层状管，其中所述内层进一步包括基于100重量份的所述内层以大约5到大约30重量份的量存在的第四氟聚合物，其中所述第四氟聚合物与所述第一氟聚合物不同。

11.如权利要求10所述的层状管，其中所述内层包括：

基于100重量份的所述内层以大约0.7到大约1.2重量份的量存在的所述抗静电添加剂；和

下列物质的反应产物：

基于100重量份的所述内层以大约70到大约90重量份的量存在的所述第一氟聚合物；

基于100重量份的所述内层以大约5到大约25重量份的量存在的所述第四氟聚合物；

基于100重量份的所述层以大约2到大约6重量份的量存在的所述第一交联剂；

其中所述反应产物以基于100重量份的所述内层大约98.8到大约99.3重量份的量存在。

12.如权利要求10或11所述的层状管，其中所述内层实质上由以下物质组成：

所述抗静电添加剂；和

所述第一氟聚合物、所述第四氟聚合物和所述第一交联剂形成的反应产物。

13.如权利要求10到12中任一项所述的层状管，其中所述第四氟聚合物包括聚(丙烯-四氟乙烯)。

14.如权利要求1到13中任一项所述的层状管，其中所述第二氟聚合物包括聚(乙烯-四氟乙烯)。

15.如权利要求2或3所述的层状管，其中所述第三氟聚合物包括聚(丙烯-四氟乙烯)。

16.如权利要求1到15中任一项所述的层状管，其中所述外层进一步包括基于100重量份的所述外层以大约1到大约10重量份的量存在的第二交联剂，并且其中所述第二交联剂与所述内层的所述第一交联剂相同或不同。

17.如权利要求16所述的层状管，其中所述外层包括所述第二氟聚合物、所述第三氟聚合物和所述第二交联剂的反应产物。

18.如权利要求16或17所述的层状管，其中所述外层包括以下物质的反应产物：

基于100重量份的所述外层以大约70到大约90重量份的量存在的所述第二氟聚合物；

基于100重量份的所述外层以大约5到大约20重量份的量存在的所述第三氟聚合物；和

基于100重量份的所述外层以大约1到大约10重量份的量存在的所述第二交联剂。

19.如权利要求16到18中任一项所述的层状管，其中所述第二交联剂包括氰尿酸的三烯丙基衍生物。

20.一种限定用于引导水力流体的腔室的层，所述层包括：

基于100重量份的所述层以大于30重量份的量存在的第一氟聚合物，

第一交联剂，和

抗静电添加剂，其包括碳纳米管和与所述第一氟聚合物相同或不同的分散粘合剂。

21.如权利要求20所述的层，其中所述碳纳米管包括多壁碳纳米管。

22.如权利要求20或21所述的层，其中所述分散粘合剂由选自碳、氧、氢和它们的组合的原子组成。

23.如权利要求20到22中任一项所述的层，其中所述分散粘合剂是聚乙二醇。

24.如权利要求22或23所述的层，其中所述抗静电添加剂包括用量大于95重量份的所述碳纳米管，和用量小于5重量份的所述分散粘合剂，各自基于100重量份的抗静电添加剂。

25.如权利要求22到24中任一项所述的层，其中所述分散粘合剂具有小于2000g/mol的数均分子量。

26.如权利要求20到25中任一项所述的层，其中基于100重量份的所述层，所述抗静电添加剂以大约0.7到大约1.2重量份的量存在。

27.如权利要求20到26中任一项所述的层，其中所述第一交联剂是氰尿酸的三烯丙基衍生物。

28.如权利要求20到27中任一项所述的层，进一步包括基于100重量份的所述层以大约5到大约30重量份的量存在的第四氟聚合物，其中所述第四氟聚合物与所述第一氟聚合物和所述分散粘合剂不同。

29.如权利要求28所述的层，其包括：

下列物质的反应产物：

基于100重量份的所述层以大约70到大约90重量份的量存在的所述第一氟聚合物；

基于100重量份的所述层以大约5到大约25重量份的量存在的所述第四氟聚合物；和

基于100重量份的所述层以大约2到大约6重量份的量存在的所述第一交联剂；和

基于100重量份的所述层以大约0.7到大约1.2重量份的量存在的所述抗静电添加剂；

其中基于100重量份的所述层，所述反应产物以大约98.8到大约99.3重量份的量存在。

30.如权利要求28或29所述的层，实质上由以下物质组成：

由所述第一氟聚合物、所述第四氟聚合物和所述第一交联剂形成的反应产物，和

所述抗静电添加剂。

31.如权利要求28到30中任一项所述的层，其中所述第四氟聚合物包括聚(丙烯-四氟乙烯)。

32.一种制备氟聚合物组合物的方法，所述方法包括：

提供抗静电添加剂，该抗静电添加剂包括碳纳米管和分散粘合剂的聚集体；和

配混第一氟聚合物、第一交联剂和抗静电添加剂以制备氟聚合物组合物，其中在所述配混期间将抗静电添加剂的聚集体的至少一部分降低到完全分散在氟聚合物组合物中的离散碳纳米管。

33.如权利要求32所述的方法，其中分散粘合剂具有小于2000g/mol的数均分子量。

34.如权利要求32或33所述的方法，其中碳纳米管包括多壁碳纳米管。

35.如权利要求32到34中任一项所述的方法，其中分散粘合剂由选自碳、氧、氢和它们的组合的原子组成。

36.如权利要求32到35中任一项所述的方法，其中分散粘合剂是聚乙二醇。

37.如权利要求32到36中任一项所述的方法，其中基于100重量份的氟聚合物组合物，抗静电添加剂以大约0.7到大约1.2重量份的量存在。

38.如权利要求32到37中任一项所述的方法，其中配混第一氟聚合物、第一交联剂和抗静电添加剂以制备氟聚合物配混物还进一步限定为配混第一氟聚合物、第一交联剂、抗静电添加剂和第四氟聚合物，以制备氟聚合物组合物，其中第四氟聚合物与第一氟聚合物和分散粘合剂不同。

39.如权利要求32到38中任一项所述的方法，进一步包括挤出氟聚合物组合物以制备限定腔室的层。

40.如权利要求39所述的方法，其中流体为水力流体。

41.如权利要求39到40中任一项所述的方法，进一步包括对该层施用辐射以固化该层。

42.如权利要求32到41中任一项所述的方法，其中第一氟聚合物包括聚(乙烯-四氟乙烯)。

43.如权利要求38到42中任一项所述的方法，其中第四氟聚合物包括聚(丙烯-四氟乙烯)。

44.如权利要求32到43中任一项所述的方法，其中第一交联剂是氰尿酸的三烯丙基衍生物。

45.一种限定用于引导水力流体的腔室的层，所述层包括：

基于100重量份的所述层以大于30重量份的量存在的第一氟聚合物，

第一交联剂，和

抗静电添加剂，其包括一部分离散的碳纳米管和与所述第一氟聚合物相同或不同的分散粘合剂；

其中所述一部分离散的碳纳米管通过配混所述抗静电添加剂的聚集体完全分散在所述层中。