CN116669957A - 具有并入石墨烯的单层或多层结构的汽车燃料和蒸气输送管材 - Google Patents

具有并入石墨烯的单层或多层结构的汽车燃料和蒸气输送管材 Download PDF

Info

Publication number
CN116669957A
CN116669957A CN202180084774.5A CN202180084774A CN116669957A CN 116669957 A CN116669957 A CN 116669957A CN 202180084774 A CN202180084774 A CN 202180084774A CN 116669957 A CN116669957 A CN 116669957A
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
graphene
tube
polyamide
polymer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202180084774.5A
Other languages
English (en)
Inventor
A·班纳吉
R·哈恩
C·多布尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Martin Rui International Usa
Original Assignee
Martin Rui International Usa
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Martin Rui International Usa filed Critical Martin Rui International Usa
Publication of CN116669957A publication Critical patent/CN116669957A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L11/00—Hoses, i.e. flexible pipes
    • F16L11/04—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics
    • F16L11/08—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with reinforcements embedded in the wall
    • F16L11/085—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with reinforcements embedded in the wall comprising one or more braided layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B1/00—Layered products having a non-planar shape
    • B32B1/08—Tubular products
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/06—Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B27/08—Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/18—Layered products comprising a layer of synthetic resin characterised by the use of special additives
    • B32B27/20—Layered products comprising a layer of synthetic resin characterised by the use of special additives using fillers, pigments, thixotroping agents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/30—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising vinyl (co)polymers; comprising acrylic (co)polymers
    • B32B27/304—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising vinyl (co)polymers; comprising acrylic (co)polymers comprising vinyl halide (co)polymers, e.g. PVC, PVDC, PVF, PVDF
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/30—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising vinyl (co)polymers; comprising acrylic (co)polymers
    • B32B27/306—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising vinyl (co)polymers; comprising acrylic (co)polymers comprising vinyl acetate or vinyl alcohol (co)polymers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/32—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyolefins
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/34—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyamides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/36—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyesters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/36—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyesters
    • B32B27/365—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyesters comprising polycarbonates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/40—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyurethanes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2264/00—Composition or properties of particles which form a particulate layer or are present as additives
    • B32B2264/10—Inorganic particles
    • B32B2264/107—Ceramic
    • B32B2264/108—Carbon, e.g. graphite particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/20—Properties of the layers or laminate having particular electrical or magnetic properties, e.g. piezoelectric
    • B32B2307/202—Conductive
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/30—Properties of the layers or laminate having particular thermal properties
    • B32B2307/302—Conductive
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2597/00—Tubular articles, e.g. hoses, pipes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L11/00—Hoses, i.e. flexible pipes
    • F16L11/04—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L11/00—Hoses, i.e. flexible pipes
    • F16L11/04—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics
    • F16L11/045—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with four or more layers without reinforcement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L11/00—Hoses, i.e. flexible pipes
    • F16L11/04—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics
    • F16L11/12—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with arrangements for particular purposes, e.g. specially profiled, with protecting layer, heated, electrically conducting
    • F16L11/127—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with arrangements for particular purposes, e.g. specially profiled, with protecting layer, heated, electrically conducting electrically conducting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L11/00—Hoses, i.e. flexible pipes
    • F16L11/04—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics
    • F16L2011/047—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with a diffusion barrier layer

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

流体输送管及其形成方法，其包括单层或多层并且具有形成为圆形横截面轮廓的聚合物或共聚物，并且在层中具有石墨烯材料。石墨烯材料进一步包括任何石墨烯衍生物，其不限于单层石墨烯、少层石墨烯、氧化石墨烯和还原氧化石墨烯。管的样式进一步可以包括内层和外层，在它们之间提供至少一层阻隔层。可以将聚酰胺12(PA 12)或聚酰胺612(PA 612)中的任何一种并入该层中用于增加的环境阻隔耐性。

Description

具有并入石墨烯的单层或多层结构的汽车燃料和蒸气输送 管材
相关申请的交叉引用
本申请要求2020年12月18日提交的USSN 63/127,567和2021年12月15日提交的USSN 17/552,379的优先权。
技术领域
本发明公开了多层挠性汽车(automotive)流体输送管及其制造方法。每个管的变体都包括与石墨烯材料复合的聚乙烯或聚酰胺的最内层和最外层。中间层可包括可粘合聚乙烯、可粘合聚酰胺(如PA 612)或乙烯-乙烯醇共聚物的任何附加层。
其它多层变体考虑了石墨烯塑料的中间层。最内层或最外层可进一步包括单个或多个子层，并且可以但不限于由用石墨烯粉末增强的任何挤出聚合物构造。所使用的聚合物可以是热塑塑料、热固性塑料、弹性体或其它天然或合成聚合物中的任何一种，并且可以选自但不限于聚丙烯、尼龙6、尼龙-12、尼龙-6,12、聚乙烯、HDPE、对苯二酸酯、聚丁烯、聚氟乙烯、聚邻苯二甲酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚酯和聚氨酯中的任何一种。
背景技术
车辆中的流体输送管材在车辆运行期间执行输送不同等级的燃料及其蒸气、制动液、传动油和冷却剂的关键功能。与提高气候问题意识相关的严格政府法规导致要求增强对汽车燃料排放的控制。为了满足对于减少汽车碳氢化合物排放的CAFE和EPA要求，20世纪80年代后期，美国的汽车供应商开始开发具有多个层的燃料管路。
在典型的多层管(MLT)结构中，选择最外层以满足管材的必要机械特性如柔韧性、冲击强度、爆破压力等，而选择最内层是为了其耐化学性并且它为其余层压层提供支撑。通常，最内层可能由聚酰胺(PA12)或聚乙烯(PE)制成。氟树脂如聚四氟乙烯(PTFE)或乙烯四氟乙烯(ETFE)基阻隔(barrier)软管主导了燃料软管市场，尤其是在用于酒精基燃料系统时。
最近，其它材料变得更容易获得。乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)是一种塑料树脂，其可作为有效的阻隔层并且可提供对多种气体如氧气、氢气的抗渗透性，并且可作为碳氢化合物排放物的阻隔层。EVOH共聚物最常用作其它热塑性薄膜材料之间的层压材料，以控制与水分的接触。在一些情况下，可以在各个层之间插入具有粘合促进剂的分离黏结层，以确保层压制件的内聚力。
多层管的缺点之一包括需要根据世界各地的使用区域和不断变化的燃料系统不断地重新设计各种管层。为了满足不同地方的不同排放法规，经常需要添加额外的阻隔层，这反过来又不是最佳的经济或高效解决方案。
众所周知，石墨烯是二维平面纳米材料，由填充在蜂窝晶格中的sp2键合碳原子组成。使石墨烯有价值的许多材料特性如高拉伸强度、高导热性和导电性，都源于平面石墨烯的独特键合结构。然而，石墨烯在汽车工业应用中的宏观尺度上的应用仍然是一个挑战。
值得注意的现有技术参考文献包括Emad的US 8,309,193和Rosenberg的US 2017/0074427中的每个，它们教导了多层挠性管，其最内聚酰胺层和最外聚酰胺层分别由粘合剂和乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)层中的一个分开。Zimmer的US 6,615,877教导了类似的多层管，其具有外部尼龙层、中间EVOH层和与炭黑或石墨原纤维复合的内部尼龙层。
发明内容
本发明公开了挠性单层或多层汽车流体输送管及相关制造方法。管材的变体各自包括与石墨烯或石墨烯衍生物材料复合的聚乙烯或聚酰胺的最内层和最外层，石墨烯衍生物材料不限于单层石墨烯、少层石墨烯、氧化石墨烯和还原氧化石墨烯中的任何一种。在多层变体中，中间层可以包括可粘合聚乙烯、可粘合聚酰胺(如PA 612)或乙烯-乙烯醇共聚物的任何附加层。
其它多层变体考虑了石墨烯塑料的中间层。最内层或最外层可以进一步包括单个或多个子层，并且可以但不限于由用石墨烯粉末增强的任何挤出聚合物构造。石墨烯聚合物的机械和环境阻隔耐性取决于石墨烯负载量，以反映为实现期望的环境阻隔耐性和机械特性(例如强度)而添加的石墨烯的最佳量。其它特征包括将增强编织物中的任何一种并入到管材(如还任选地包括使用如前所述的任何石墨烯或石墨烯衍生物材料组合物)的一个层或多个层中。
所使用的聚合物可以是热塑塑料、热固性塑料、弹性体或其它天然或合成聚合物中的任何一种，并且可以选自但不限于聚丙烯、尼龙6、尼龙-12、尼龙-6,12、聚乙烯、对苯二酸酯、聚丁烯、聚氟乙烯、聚邻苯二甲酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚酯和聚氨酯中的任何一种。
因此，本发明旨在将石墨烯并入一个或多个聚合物层中以提高阻隔耐性，并且在某些应用中减少多层(MLT)管中的层数。多层管也可用于但不限于热管理系统如空调管路和油冷管路。在任何应用中，本发明描述了使用石墨烯聚合物复合材料来提供具有改进的机械和阻隔耐性的优质汽车工业规模流体输送管材。
附图说明
现在将参考附图，当结合以下详细描述阅读时，其中相同的附图标记贯穿若干视图指代相同的部分，并且其中：
图1和图1A分别提供了根据第一非限制性实施方式的汽车流体输送管的壁段的长度剖视图和端部横截面图，并且描绘了提供环境阻隔耐性的具有石墨烯或石墨烯衍生物(PE+Gr)的聚乙烯(PE)管材的第一层、可粘合PE的隔离层、乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)的阻隔层、可粘合PE的隔离层和PE+Gr的第五最外层——如其还可以具有石墨烯或活化的石墨烯衍生物以提供改进的环境阻隔耐性和耐磨性能；
图2和图2A分别提供了根据第二非限制性实施方式的燃料和蒸气输送管的壁段的长度剖视图和端部横截面图，并且描绘了内(任选地导电)层和覆盖物层，两者都是聚乙烯层，如其也可以具有石墨烯或石墨烯衍生物以提供改进的环境阻隔耐性和耐磨性能；
图3和图3A分别提供了根据第三非限制性实施方式的汽车流体输送管的壁段的长度剖视图和端部横截面图中的，并且描绘了聚酰胺12(PA 12)或聚酰胺612(PA612)的第一最内层，其中任何一种都可以具有石墨烯或石墨烯衍生物以提高环境阻隔耐性、可粘合的聚酰胺12或聚酰胺612的隔离层、乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)的阻隔层、可粘合的聚酰胺12或聚酰胺612的附加隔离层、以及类似的聚酰胺16或聚酰胺612的最外覆盖物层，其具有石墨烯或石墨烯衍生物以提供增加的环境阻隔耐性和耐磨性能；
图4和图4A分别提供了根据第四非限制性实施方式的汽车流体输送管的壁段的长度剖视图和端部横截面图，并且描绘了聚酰胺12或聚酰胺612的第一内层和第二外层，其中之一或两者都具有石墨烯或石墨烯衍生物；
图5和图5A分别提供了根据第五非限制性实施方式的汽车流体输送管的壁段的长度剖视图和端部横截面图，并且描绘了聚酰胺612(PA 612)的第一最内层，其可以具有石墨烯以提高环境阻隔耐性、可粘合聚酰胺612的隔离层、具有石墨烯的乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)的阻隔层、可粘合聚酰胺612的附加隔离层、以及类似的聚酰胺612的最外覆盖物层，其具有石墨烯或石墨烯衍生物以提供增加的环境阻隔耐性和耐磨性能；
图6和图6A分别提供了根据第六非限制性实施方式的汽车流体输送管的壁段的长度剖视图和端部横截面图，并且描绘了聚酰胺612(PA 612)的第一最内层、PA 612+Gr的分离层和PA 612的外覆盖物层；
图7和图7A分别提供了根据第七非限制性实施方式的汽车流体输送管的壁段的长度剖视图和端部横截面图，并且描绘了聚酰胺612(PA 612)的单层，其可以具有石墨烯或石墨烯衍生物以提供改进的环境阻隔耐性和耐磨性能；
图8和图8A分别提供了根据第八非限制性实施方式的汽车流体输送管的壁段的长度剖视图和端部横截面图，并且描绘了单个单层——其可以与石墨烯或石墨烯衍生物复合并且进一步将增强编织物与石墨烯或石墨烯衍生物合并以提供增加的强度和耐磨性能；和
图9和图9A分别提供了根据第九非限制性实施方式的汽车流体输送管的壁段的长度剖视图和端部横截面图，该第九非限制性实施方式是第四非限制性实施方式的变体并且再次描绘了聚酰胺12或聚酰胺612的内层和附加外层，其中之一或两者都具有石墨烯或石墨烯衍生物，结合具有石墨烯或石墨烯衍生物的增强件的中间层以提供增加的强度和耐磨性能。
具体实施方式
通过非限制性参考附图，本发明教导了多层流体和蒸气输送，并且其不限于包括燃料和制动管路的汽车应用。其它和另外的设想应用可以包括热管理系统，如空调和油冷却管路、传动油冷却管路、悬架管路、空气管路和冷却剂管路。
本发明还教导了本系统、制品或组合件所涵盖的任何管的相关制造方法。在公开的每个变体中，管材包括聚合物或共聚物材料——这包括但不限于聚乙烯(PE)或聚酰胺(PA 12或PA 612)，其具有粉末或其它形式的石墨烯或石墨烯衍生物——形成的(通常挤出的)最内和/或最外的涂层或层。其它变体可以包括不同数量的层(如两个或更多个)，其中一个或多个中间层也包括可粘合聚合物的分离层，并且可以另外地具有石墨烯或石墨烯衍生物。与聚合物/共聚物层交替的是合适的阻隔层，其不限于乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)，这样提供增强的阻隔/环境特性。出于本发明的目的，各种层被总体上提及并且被理解为覆盖任何范围的涂层厚度并且被理解为代表优选的但非限制性实施方式，设想可以采用任何合适的厚度范围，除非另有说明。
首先参考图1和图1A，大体上显示了根据第一非限制性实施方式的在汽车流体输送管的壁段的10处的一对长度剖视图和横截面图。图1的变体10包括多个(五个)层，并且描绘了挤出的(并且任选地导电的)聚合物材料的第一层12，这包括但不限于聚乙烯(PE)——其可以具有根据任何期望的重量或体积负载百分比的石墨烯或石墨烯衍生物材料。可粘合PE的第二层14可以形成在第一层12之上。第三树脂膜层16如乙烯乙烯醇共聚物(EVOH)材料被施加在第二层14之上。可粘合的PE 18可以作为第四分离层被施加，并且在其上最终施加PE的第五覆盖物层20——其可以具有石墨烯或石墨烯衍生物材料(这些包括但不限于单层石墨烯、少层石墨烯、氧化石墨烯和还原氧化石墨烯)。
可以根据任何期望的工艺——不限于使用十字头模具、控制器等的任何合适布置的连续挤出操作——形成层12-20。不受限制地，多层管的一个层或多个层可以具有石墨烯或石墨烯衍生物——这再次以粉末或其它形式提供并且其可以根据任何期望的重量或体积百分比与聚合物/共聚物混合。这可以包括将石墨烯与内PE层12以及外PE层20复合，以增加阻隔耐性和耐磨性能。在一个进一步的非限制性范围内，石墨烯材料可以作为以0.01-60重量％(相对比例或百分比)与聚合物复合的粉末而提供。
在内涂层或层12和外/顶20涂层或层中使用的聚合物或共聚物的范围可以进一步包括热塑塑料、热固性塑料、弹性体或其它天然或合成聚合物中的任何一种，并且可以选自但不限于聚丙烯、尼龙6、尼龙-12、尼龙-6,12、聚乙烯、对苯二酸酯、聚丁烯、聚氟乙烯、聚邻苯二甲酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚酯和聚氨酯中的任何一种。还应当理解，该范围的材料适用于根据随后描述的图2至图3的相关变体中的任何一种的内挤出层和外挤出层。
粉末状多层石墨烯(如其通过剥离技术制造)再次以任何范围或重量负载百分比与内层和外层中的一个复合。在每种情况下，最终目标都是为所生产的聚合物或共聚物材料的内层/中间层/外层提供优异的特性，使得其表现出改进的机械特性、优异的耐磨性能和抗划伤性以及增强的阻隔耐性。
众所周知，石墨烯是由碳原子构成的原子级六方晶格，厚度为一个原子层。众所周知，石墨烯是密集堆积成蜂窝晶格的sp2键合的碳原子一个原子厚的平面片。石墨烯可以被视为由碳原子及其键构成的原子级六角网眼(chicken wire)。这个名字来自石墨+-烯(GRAPHITE+-ENE)，其中石墨本身由许多堆叠在一起的石墨烯片组成。
石墨烯中的碳-碳键长约为0.142nm。石墨烯是一些碳同素异形体(包括石墨、碳纳米管和富勒烯)的基本结构元素。它也可以被认为是无限大的芳香族分子，扁平多环芳烃家族的极限情况称为石墨烯。测量表明，石墨烯的断裂强度比钢大200倍左右，使其成为测试以来最坚固的材料。因此，并且如本说明书所支持的，与多种外部涂层挤出聚合物材料组合的石墨烯粉末提供了环境保护性外或顶涂层覆盖物，其提供了优异环境阻隔耐性和耐磨性能的
参照图2和图2A，分别提供了根据第二非限制性实施方式的汽车流体输送管的壁段(大体上22处)的长度剖视图和端部横截面图。提供了内(任选地导电的)层24和外或覆盖物层26，其均由如具有石墨烯的聚乙烯层构成，以提供改进的环境阻隔耐性和耐磨性能。与前面的实施方式一样，多层管的任一层或两层可以具有石墨烯以提供增加的阻隔耐性和耐磨性。PE 24的内层在特定应用中也可以是导电的。
图3和图3A分别提供了根据第三非限制性实施方式的汽车流体输送管的壁段(大体上进一步参见28处)的长度剖视图和端部横截面图，该实施方式与图1中10处描绘的相似。管28描绘了聚酰胺12(PA 12)或聚酰胺612(PA 612)的第一最内层30——其中任何一个都可以具有石墨烯或石墨烯衍生物以增加环境阻隔耐性，在第一最内层30上(如在连续的挤出操作中)形成可粘合的聚酰胺12或聚酰胺612的分离层32。随后施加乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)的阻隔层34，以及可粘合的聚酰胺12或聚酰胺612的附加隔离层36。类似的聚酰胺16或聚酰胺612的最外覆盖物层38(如与石墨烯复合的)然后作为顶涂层施加，以提供增加的环境阻隔耐性和耐磨性能。
图4和图4A分别提供了根据第四非限制性实施方式的汽车流体输送管的壁段(大体上40处)的长度剖视图和端部横截面图。类似于图2的先前实施方式22，管40描绘了具有聚酰胺12或聚酰胺612的第一内层42和第二外层44的双层布置，其中一个或两个具有根据任何负载百分比或重量的石墨烯或石墨烯衍生物。
图5和图5A分别提供了根据第五非限制性实施方式46的汽车流体输送管的壁段的长度剖视图和端部横截面图，并且描绘了聚酰胺612(PA 612)48的第一最内层——其可以具有石墨烯或石墨烯衍生物以增加的环境阻隔耐性、可粘合的聚酰胺612的分离层50、乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)的阻隔层52——具有石墨烯或石墨烯衍生物以改进阻隔耐性、可粘合聚酰胺612的附加分离层54、和类似聚酰胺612的最外覆盖物层56——具有石墨烯或石墨烯衍生物以提供增加的环境阻隔耐性和耐磨性能。
图6和图6A分别提供了根据第六非限制性实施方式的汽车流体输送管58的壁段的长度剖视图和端部横截面图，并且描绘了聚酰胺612(PA 612)的第一最内层60、也具有石墨烯或石墨烯衍生物的PA 612的分离层62(起环境阻隔层作用)和PA 612的外覆盖物层64。
继续参照图7和图7A，在66处示例了根据第七非限制性实施方式的机动车流体输送管的壁段的长度剖视图和端部横截面图。该样式描绘了聚酰胺612(PA 612)的单层68——其可以具有石墨烯或石墨烯衍生物材料(不限于单层石墨烯、少层石墨烯、氧化石墨烯和还原氧化石墨烯中的任何一种)。这也是为了建立改进的环境阻隔和耐磨性能而提供的。
图8和图8A分别提供了根据第八非限制性实施方式的汽车流体输送管的壁段(参见70处)的长度剖视图和端部横截面图，并且描绘了单个单层72——其可以具有石墨烯或石墨烯衍生材料(不限于单层石墨烯、少层石墨烯、氧化石墨烯和还原氧化石墨烯中的任何一种)以如前所述改进环境阻隔耐性和耐磨性能，并且其集成到单层管材中以提供额外的强度。
单层管材也可以并入增强编织物74，如其也可以并入石墨烯或石墨烯衍生物材料。在没有限制的情况下，增强件的编织图案可以包括在任何平行或交叉/对角线方向上布置。还设想编织物轮廓也可以在管的单层或多层变体中的任何一个内并沿着管的单层或多层变体中的任何一个在周向方向和轴向方向中的每个方向上延伸。
最后，图9和图9A分别提供了根据第九非限制性实施方式的燃料和蒸气输送管的多层变体的壁段(参见76处)的长度剖视图和端部横截面图，第九非限制性实施方式是图4和4的第四非限制性实施方式的相关变体。聚酰胺12或聚酰胺612的内层78和附加外层80中的每个(两者之一或两者都)与石墨烯再次复合，结合具有石墨烯的增强件的中间层82以提供改进的环境强度和耐磨性能。如前所述，增强元件可以根据平行或对角线编织轮廓中的任一种来提供并且可以布置成周向和轴向延伸，而不限于具体层之间的界面边界处。
除了所示的实施方式之外，应当理解，可以提供任何多层管的层的组合，并且包括任何类型的薄膜或其它阻隔层的并入，如以便提供可能是独特的定制操作特性给特定的应用。这可以再次包括提供如EVOH材料的阻隔层，其可以具有石墨烯或石墨烯衍生物材料，石墨烯或石墨烯衍生物材料不限于先前描述的那些，从而提供具有石墨烯或石墨烯衍生物的聚合物或具有石墨烯的共聚物的中间层(如在MLT的五层或更多组合的情况下)，以及从而提供具有任何组成或石墨烯负载因子的子集层的聚合物/共聚物层中的任何一种。
已经描述了我的发明，在不脱离所附权利要求的范围的情况下，其它和另外的优选实施方式对于本领域的技术人员将变得显而易见。这可以包括用任何其它合适的成型操作(如可能具有任何类型的模具滑动或拾取和放置技术的型腔模具)代替用于创建管的挤出线工艺，用于创建具有期望的材料构造的单独长度的管材。
详细描述和附图进一步被理解为支持本公开，其范围由权利要求限定。虽然已经详细描述了用于执行要求保护的教导的一些最佳模式和其它实施方式，但是存在各种可选的设计和实施方式用于实践所附权利要求中限定的公开内容。
前述公开进一步被理解为不意在将本公开限制于所公开的精确形式或特定使用领域。因此，考虑到本公开的各种可选的实施方式和/或修改，无论是在本文中明确描述还是暗示，根据本公开是可能的。已经如此描述了本公开的实施方式，本领域的普通技术人员将认识到在不脱离本公开的范围的情况下，可以在形式和细节上做出改变。因此，本公开仅受权利要求的限制。
在上述说明书中，已参考具体实施方式描述了本公开。然而，如本领域技术人员将理解的，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以以各种其它方式修改或以其它方式实现本文公开的各种实施方式。因此，该描述被认为是示例性的，并且是为了教导本领域技术人员制作和使用本公开的各种实施方式的目的。应当理解，这里所示和描述的公开形式将被视为代表性实施方式。等效的元件、材料、工艺或步骤可以替代本文中代表性说明和描述的那些。此外，本公开的某些特征可以独立于其它特征的使用而被利用，所有这些对于本领域技术人员在受益于本公开的描述之后将是显而易见的。诸如“包括”、“包含”、“并入”、“由…组成”、“具有”、“是”等用于描述和主张本公开的表达意在以非排他性的方式解释，即允许未明确描述的项目、组件或元素也存在。提及单数也应理解为与复数相关。
此外，本文所公开的各种实施方式应在示例性和解释性意义上进行理解，且不得以任何方式解释为对本公开的限制。所有接合引用(例如，附着、附接、偶联、连接等)仅用于帮助读者理解本公开，并且可以不产生限制，特别是关于本文公开的系统和/或方法的位置、定向或使用。因此，接合引用(如有)应作广义解释。此外，这样的接合引用不一定推断两个元素彼此直接连接。
此外，所有数字术语，如但不限于“第一”、“第二”、“第三”、“一级”、“二级”、“主要”或任何其它普通和/或数字术语，也应仅作为标识符，以帮助读者理解本公开的各种元素、实施方式、变化和/或修改，并且可以不产生任何限制，特别是关于相对于或超过另一元件、实施方式、变化和/或修改的任何元件、实施方式、变化和/或修改的顺序或偏好。
还应理解，附图/图中所示的一个或多个元件也可以更分离或集成的方式实现，甚至在某些情况下被移除或变得不可操作，这根据特定应用是有用的。此外，除非另有明确规定，否则附图/图中的任何信号阴影应仅视为示例性的，而非限制性的。

Claims (28)

1.流体输送管，其包括：
至少一个层，所述层具有形成为圆形横截面轮廓的聚合物或共聚物；和
所述层中的石墨烯材料。
2.根据权利要求1所述的管，所述石墨烯材料进一步包括任何石墨烯衍生物，所述石墨烯衍生物不限于单层石墨烯、少层石墨烯、氧化石墨烯和还原氧化石墨烯。
3.根据权利要求1所述的管，所述至少一层进一步包括内层和外层。
4.根据权利要求1所述的管，所述内层和外层各自进一步包含挤出聚乙烯或聚酰胺中的任一种。
5.根据权利要求1所述的管，进一步包含并入到所述层中的聚酰胺12(PA 12)或聚酰胺612(PA 612)中的任何一种。
6.根据权利要求3所述的管，进一步包含施加在所述内层和外层之间的阻隔层或膜中的任何一种。
7.根据权利要求6所述的管，所述阻隔层进一步包含聚合物、共聚物或乙烯-乙烯醇共聚物中的任何一种。
8.根据权利要求7所述的管，进一步包括并入有所述石墨烯材料或石墨烯衍生物材料的所述阻隔层。
9.根据权利要求6所述的管，所述阻隔层进一步包括可以与石墨烯或氧化石墨烯复合的聚合物或共聚物。
10.根据权利要求3所述的管，进一步包括导电的所述内层。
11.根据权利要求3所述的管，进一步包括在所述内层和外层之间的中间聚合物或共聚物层。
12.根据权利要求11所述的管，所述中间层进一步包含可粘合的聚乙烯。
13.根据权利要求11所述的管，所述中间层进一步包含可弯曲的聚酰胺。
14.根据权利要求1所述的管，所述聚合物或共聚物层进一步包含热塑塑料、热固性塑料、弹性体或其它天然或合成聚合物中的任何一种，并且其可以选自但不限于聚丙烯、尼龙6、尼龙-12、尼龙-6,12、聚乙烯、对苯二酸酯、聚丁烯、聚氟乙烯、聚邻苯二甲酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚酯和聚氨酯中的任何一种。
15.根据权利要求1所述的管，进一步包含作为以0.01-60重量％与所述聚合物复合的粉末提供的所述石墨烯材料或石墨烯衍生物材料。
16.根据权利要求1所述的管，进一步包含作为多个层单独或共同提供的所述聚合物或共聚物中的任一种。
17.根据权利要求1所述的管，进一步包括并入所述层中或位于所述层上的增强编织物。
18.根据权利要求17所述的管，进一步包括并入所述石墨烯材料或石墨烯衍生物材料的所述增强编织物。
19.用于制造流体或蒸气输送管的方法，其包括以下步骤：
将石墨烯或石墨烯衍生物并入到包括聚合物或共聚物中的任何一种的流体材料中；以及
将所述流体材料形成至少一个层。
20.根据权利要求19所述的方法，所述将所述流体材料形成为至少一个层的步骤进一步包括形成内圆形横截面层和外圆形横截面层。
21.根据权利要求19所述的方法，进一步包括在所述内层和外层之间形成阻隔层或膜中的任何一种的步骤。
22.根据权利要求21所述的方法，进一步包括如下步骤：施加所述阻隔层，所述阻隔层由乙烯-乙烯醇聚合物、共聚物、EVOH、芳族聚酰胺或氟塑料中的任何一种与所述石墨烯或氧化石墨烯形成。
23.根据权利要求20所述的方法，进一步包括由导电材料形成所述内层的步骤。
24.根据权利要求20所述的管，进一步包括在所述内层和外层之间形成中间聚合物或共聚物层的步骤。
25.根据权利要求19所述的方法，进一步包括所述聚合物、共聚物另外包括芳族聚酰胺或氟塑料层中的任何一种的步骤，所述芳族聚酰胺或氟塑料层选自热塑塑料、热固性塑料、弹性体或其它天然或合成聚合物中的任何一种，并且其可选自但不限于聚乙烯、聚酰胺、聚丙烯、尼龙6、尼龙-12、尼龙-6,12、对苯二酸酯、聚丁烯、聚氟乙烯、聚邻苯二甲酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚酯和聚氨酯中的任何一种。
26.根据权利要求20所述的方法，所述形成步骤进一步包括挤出所述内圆形横截面层和外圆形横截面层。
27.根据权利要求19所述的方法，进一步包括将增强编织物并入所述层中或所述层上的步骤，所述编织物进一步并入所述石墨烯或石墨烯衍生物中的任何一种。
28.根据权利要求19所述的方法，进一步包括将聚酰胺12(PA 12)或聚酰胺612(PA612)中的任何一种并入到所述层中以增加环境阻隔耐性的步骤。
CN202180084774.5A 2020-12-18 2021-12-16 具有并入石墨烯的单层或多层结构的汽车燃料和蒸气输送管材 Pending CN116669957A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202063127567P 2020-12-18 2020-12-18
US63/127,567 2020-12-18
PCT/US2021/063694 WO2022133023A1 (en) 2020-12-18 2021-12-16 Automotive fuel and vapor transport tubing with monolayer or multilayer structure incorporating graphene

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116669957A true CN116669957A (zh) 2023-08-29

Family

ID=82022290

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180084774.5A Pending CN116669957A (zh) 2020-12-18 2021-12-16 具有并入石墨烯的单层或多层结构的汽车燃料和蒸气输送管材

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20220196188A1 (zh)
EP (1) EP4263204A1 (zh)
JP (1) JP2023554375A (zh)
KR (1) KR20230122054A (zh)
CN (1) CN116669957A (zh)
CA (1) CA3200322A1 (zh)
MX (1) MX2023006276A (zh)
WO (1) WO2022133023A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USD1012249S1 (en) * 2020-09-29 2024-01-23 Brent Waterman Pipe covering
WO2024044734A1 (en) * 2022-08-26 2024-02-29 Martinrea International US Inc. Multilayered plastic thermal management tube such as for automotive application
US20240209965A1 (en) * 2022-12-21 2024-06-27 Polyflow, Llc Reinforced thermoplastic pipes

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE50013936D1 (de) 2000-08-02 2007-02-15 Ti Automotive Fuldabrueck Gmbh Kraftfahrzeugrohrleitung
FR2812929B1 (fr) * 2000-08-11 2004-01-09 Nobel Plastiques Tube multicouche en matiere plastique pour fluides utilises dans les vehicules automobiles
EP1449885B1 (fr) * 2003-02-18 2013-10-02 Arkema France Utilisation de nanotubes de carbone dans des mélanges de polyamide et de polyoléfine
US8807173B2 (en) 2006-02-02 2014-08-19 Cooper-Standard Automotive, Inc. Reinforced plastic hose
EP2066494B1 (en) * 2006-09-26 2010-08-25 DYTECH - Dynamic Fluid Technologies S.p.A. Multi-layer tube for conducting fuel in a motor vehicle
WO2008057763A2 (en) 2006-11-01 2008-05-15 Arkema Inc. Fluid transfer multi-layer tube based on a polyamide and an ethyl vinyl alcohol or polyvinyl alcohol
WO2014168979A1 (en) 2013-04-08 2014-10-16 Vorbeck Materials Use of graphene-containing polymer composites
US20170074427A1 (en) 2015-09-16 2017-03-16 Cooper-Standard Automotive, Inc. Fuel tube for a gasoline engine
DE102019203254A1 (de) * 2019-03-11 2020-09-17 CONTITECH KüHNER GMBH & CIE KG Kältemittelschlauch

Also Published As

Publication number Publication date
CA3200322A1 (en) 2022-06-23
JP2023554375A (ja) 2023-12-27
EP4263204A1 (en) 2023-10-25
MX2023006276A (es) 2023-07-26
US20220196188A1 (en) 2022-06-23
KR20230122054A (ko) 2023-08-22
WO2022133023A1 (en) 2022-06-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN116669957A (zh) 具有并入石墨烯的单层或多层结构的汽车燃料和蒸气输送管材
EP1565681B1 (en) Tubular polymeric composites for tubing and hose constructions
US20070134458A1 (en) Aromatic polyamide tubing for vehicle applications
US5941286A (en) Composite fuel and vapor barrier tube and process for making same
EP0755493B1 (en) Multi layer tubing suitable for use in motor vehicles
EP0664864B1 (en) Corrugated multilayer tubing having fluoroplastic layers
US6807988B2 (en) Thermoplastic reinforced hose construction
US20060204697A1 (en) Reinforced, high pressure, low permeation multilayer hose
JP4619885B2 (ja) 多層樹脂チューブ
WO2012115224A1 (ja) 樹脂製フューエルインレットパイプおよびその製法
US20060280889A1 (en) Tubular nylon alloy members for tubing and hose constructions
WO2007047926A1 (en) Tubular copolyester member for tubing and hose constructions
EP0716632B1 (en) Composite fuel and vapor barrier tube and process for making same
EP1492671A1 (en) Fuel filler hose
US20080053597A1 (en) Multilayer hose
US20130011595A1 (en) Nylon airbrake tubing constructions
US20090017244A1 (en) Nylon tubing constructions
US20080053551A1 (en) Multilayer hose construction
CA2308258A1 (en) Reinforced flexible tubing for fluid handling systems and method
CN116075414A (zh) 并入了石墨烯浸渍外涂层的流体输送管状物
US20080057248A1 (en) Multilayer hose for fuel, chemical and vapor transport
US20080053550A1 (en) Multilayer hose construction
KR20070017313A (ko) 차량 적용을 위한 방향족 폴리아미드 튜빙
WO2023192640A1 (en) Hybrid tube for industrial and hydraulic hose products and methods of making the same
MXPA06008139A (en) Aromatic polyamide tubing for vehicle applications

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination