專利名稱：燃料部件的制作方法
燃料部件本發(fā)明涉及一種包含聚合物組合物的燃料部件以及這種燃料部件的制備方法。燃料部件是已知的，例如由聚合物組合物制成。W02009/119759描述了一種由組合物制成的燃料部件，所述組合物由端氨基濃度高于端羧基濃度的聚酰胺-6、滑石和分散劑組成。為了安全和環(huán)境保護，通常需要降低滲入燃料部件的燃料的量。根據(jù)W02009/119759的燃料部件的缺點為，聚合物組合物的燃料滲透性仍很高。本發(fā)明的目標(biāo)是提供這樣一種燃料 部件，其中該燃料部件中聚合物組合物的燃料滲透性降低。業(yè)已令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，包含含有至少I重量％ (相對于聚合物組合物中聚合物的總重)的組分A (具有至少2個碳原子和至多5個碳原子的二胺和具有至少10個碳原子的二酸作為結(jié)構(gòu)單元的脂肪族半結(jié)晶的聚酰胺)的聚合物組合物的燃料部件與不含這種聚酰胺的聚合物組合物相比，顯示出降低的燃料滲透性。這將在下列實施例中舉例說明。術(shù)語“燃料”在本文中被理解為包括了在內(nèi)燃機或高壓縮比發(fā)動機中被用作燃料的烴的各種混合物。因而，該術(shù)語具體地包括燃油、柴油和所有類型的汽油以及烴和醇的混合物等。“燃料部件”在本文中被理解為可能與燃料接觸的部件，例如燃料箱、燃料罐、燃料箱蓋和燃料軟管。燃料箱在本文中被理解為用于容納燃料的工具。適宜地，該箱具有一個或更多個開口，適用于單獨地或組合填充和/或排放燃料?！鞍虢Y(jié)晶的聚酰胺”在本文中被理解為包括具有結(jié)晶區(qū)和無定形區(qū)的聚合物。在本發(fā)明的一個實施方式中，燃料部件是整體或單層部件。實例為燃料泵的殼體、拉環(huán)(tab)和單層燃料箱。諸如注射成型、旋轉(zhuǎn)成型和吹塑成型的生產(chǎn)方法是已知的用于提供單層燃料部件的生產(chǎn)方法。其優(yōu)點為生產(chǎn)方法簡單，并且設(shè)計自由度高。根據(jù)本發(fā)明的單層燃料部件的優(yōu)點為，燃料滲透性較低或?qū)崿F(xiàn)相同的燃料滲透性的單層可以較薄。單層部件的另一個優(yōu)點為，燃料滲透更加均勻，并且不會出現(xiàn)收聚(pinching)。在本發(fā)明的另一個實施方式中，燃料部件是多層部件。多層部件的實例為多層燃料箱、多層燃料罐和多層燃料軟管。多層燃料部件通常通過吹塑成型或通過擠出制備。那么，一個或更多個層由含有至少I重量％ (相對于聚合物組合物中聚合物的總重)的組分A的聚合物組合物制成。多層燃料部件的優(yōu)點為，可以有利地結(jié)合多個層的性能。其他層可以包括高密度聚乙烯(HDPE)、乙烯-乙烯醇(EVOH)、在多方面有益的搭層(tie layer)。HDPE對抗沖擊性、抗吸濕性和耐化學(xué)性有積極的影響。EVOH因其低燃料滲透而著稱。搭層因其總體強度而被使用。根據(jù)本發(fā)明的多層燃料部件的另一個優(yōu)點為，聚合物組合物的降低的燃料滲透使得燃料部件的設(shè)計簡化，例如較薄的層，或者較少的層，或者整個燃料部件的燃料滲透較低。聚合物組合物在本文中被理解為其中存在組分A和任選的一種或更多種其他聚合物(在本文中被稱為組分B)的組合物。組分B包括熱塑性聚合物，例如聚乙烯、聚丙烯和聚酰胺。在一個實施方式中，組分B是線性的。這有利于注射成型，因為線性聚合物通常具有較低的粘度，這允許更好地填充模具。在另一個實施方式中，組分B是支化的。支化的聚合物通常具有高分子量，例如至少100000，這有利于吹塑成型。這使得型坯的穩(wěn)定性更好，并且產(chǎn)生更加均等的壁厚。優(yōu)選地，組分B為一種或更多種聚酰胺，更優(yōu)選為線性、半結(jié)晶的聚酰胺，例如聚酰胺_6、聚酰胺-66或聚酰胺-46、或聚酰胺-12。組分A 可以例如為 PA-210、PA-410 和 PA_510、PA-212、PA_412 和 PA_512、PA_214、PA-414和PA-514，其中“PA”代表“聚酰胺”。由二胺和二酸制成的聚酰胺通常被記為AABB樹脂，參見例如Nylon Plastics Handbook,由 Melvin I. Kohan 編輯，Hanser Publishers 出版,1995,第 5 頁。所用的命名法遵循Nylon Plastics Handbook中所用的,例如PA-612表示結(jié)構(gòu)單元為己燒-1,6_ 二胺和十二烷二酸的均聚物，PA-6/12表示由e -己內(nèi)酰胺和月桂內(nèi)酰胺制成的共聚物，而PA-6和PA-12的共混物被描述為PA-6/PA-12。優(yōu)選地，組分A是線性聚酰胺，因為這些聚酰胺通常是較少無定形的并且顯示出較小的燃料滲透。優(yōu)選地，二酸具有至多14個碳原子。熔融溫度隨二胺和二酸的碳原子數(shù)的減少而增大，這對機械性能有積極的影響。當(dāng)二胺的碳原子數(shù)在2-5的范圍內(nèi)且二酸的碳原子數(shù)在10-14的范圍內(nèi)時，燃料滲透性和熔融溫度為最佳。優(yōu)選地，組分A的二酸是癸二酸，例如為PA-210、PA-410或PA-510。包含含有這些聚酰胺的聚合物組合物的燃料部件顯示出非常低的燃料滲透性與低溫(例如_30°C )下高抗沖擊性的組合。更優(yōu)選地，使用PA-410或PA-510，因為這些聚酰胺顯示出良好的耐水性。優(yōu)選地，組分A的二胺是丁烷-I，4- 二胺，例如為PA-410、PA-412和PA-414，因為這使燃料部件的耐峰值溫度性高。甚至更優(yōu)選地，組分A是PA-410，換句話說其以丁烷-1，4- 二胺作為二胺且以癸二酸作為二酸。當(dāng)組分A為PA-410時，相對于PA-610，燃料滲透甚至更低，并且相對于PA-610,耐峰值溫度性更高。根據(jù)本發(fā)明的燃料部件包含含有至少I重量％ (相對于聚合物組合物中聚合物的總重)的組分A的聚合物組合物。業(yè)已令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，與不含組分A的燃料部件相比，根據(jù)本發(fā)明的燃料部件顯示出較低的燃料滲透性，甚至當(dāng)組分A以相對低的量存在時也如此，例如以至少I重量％、優(yōu)選2重量％、更優(yōu)選3重量％、甚至更優(yōu)選4重量％的量(相對于聚合物組合物中聚合物的總重)。更優(yōu)選地，聚合物組合物包含至少10重量％ (相對于聚合物組合物中聚合物的總重)的組分A。甚至更優(yōu)選地，聚合物組合物包含至少20重量％ (相對于聚合物組合物中聚合物的總重)的組分A。較高量的組分A的優(yōu)點為，聚合物組合物的燃料滲透甚至更低，和/或燃料部件的設(shè)計可以簡化同時保持相同的燃料滲透。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的燃料部件的燃料滲透為40°C下至多4g CElO燃料mm/m2每天，更優(yōu)選為40°C下2. 5g mm/m2每天、甚至更優(yōu)選0. 5g mm/m2每天。另一個優(yōu)點是，根據(jù)本發(fā)明的燃料部件不易受到燃料中乙醇的影響。已顯示出，當(dāng)組分A的量為至少60重量％ (相對于聚合物組合物中聚合物的總重)時，CE20/CE10的燃料滲透比小于40°C下I. 5g mm/m2每天。更優(yōu)選地,組分A的量為至少70重量％ (相對于聚合物組合物中聚合物的總重)，因為這使得CE20/CE10的燃料滲透比甚至更小。當(dāng)燃料部件包含含有至少95重量％ (相對于聚合物組合物中聚合物的總重)的組分A的聚合物組合物時，業(yè)已令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，燃料箱對CE20/CE10燃料具有甚至更小的燃料滲透比。更優(yōu)選地，燃料部件包含含有至少95重量％ (相對于聚合物組合物中聚合物的總重)的組分A的聚合物組合物。優(yōu)選地，聚合物組合物包含組分A和至少30重量％的聚酰胺-6 (相對于聚合物組合物中聚合物的總重)。其優(yōu)點為，聚合物組合物的燃料滲透保持低于根據(jù)聚酰胺-6單獨的燃料滲透性和組分A單獨的燃料滲透性預(yù)期的值。更優(yōu)選地，聚合物組合物包含至少40 重量％的聚酰胺_6，甚至更優(yōu)選至少50重量％的聚酰胺_6。聚酰胺-6和組分A的共混物的協(xié)同效應(yīng)為燃料滲透性保持較低，同時成本價格保持相對較低，而機械性能保持足夠。另一個優(yōu)點為，通過改變組分A相對于聚酰胺-6的量可以將組合物的燃料滲透性調(diào)至法定要求，而無需調(diào)整燃料部件的設(shè)計。更優(yōu)選地，聚合物組合物包含組分A (其中二胺為丁烷-1，4- 二胺，二酸為癸二酸，換句話說組分A為PA-410)和至少30重量％的聚酰胺-6 (相對于聚合物組合物中聚合物的總重)，更優(yōu)選至少40重量％的聚酰胺_6，甚至更優(yōu)選至少50重量％的聚酰胺_6。這在注射成型時提供更好的焊接性能。還降低了聚合物組合物的燃料滲透性，同時保持成本價格較低。根據(jù)本發(fā)明的燃料部件的額外優(yōu)點為，低溫抗沖擊性保持足夠。燃料部件可以通過已知的方法制備，例如注射成型或吹塑成型。注射成型在本文中被理解為包括下列步驟a.加熱含有組分A和任選的組分B的組合物，以得到粘性液體；b.用粘性液體填充模具型腔；c.將模具中的粘性液體置于壓力下，直到其冷卻并固化形成部件；d.打開模具；e.取出該部件。吹塑成型在本文中被理解為包括至少下列步驟a.加熱含有組分A和任選的組分B的組合物，以得到粘性液體；b.用粘性液體形成型坯；c.通過加壓氣體使型坯擴大，并將其壓向模具型腔，直到其冷卻并固化形成部件；d.打開模具；e.取出該部件。優(yōu)選地，燃料部件具有良好的低溫抗沖擊性，這是通過ASTM norm D4272在_30°C下測試。根據(jù)本發(fā)明的燃料部件中可以存在多種抗沖改性劑。合適的抗沖改性劑的實例為不僅含有非極性單體(例如烯烴)而且含有極性或反應(yīng)性單體(例如，其中包括含有丙烯酸酯和環(huán)氧化物、酸或酸酐的單體)的橡膠狀聚合物。實例包括乙烯與(甲基)丙烯酸的共聚物或用酸酐基團官能化的乙烯/丙烯共聚物。這種添加劑的優(yōu)點為它們不僅改善聚合物組合物的沖擊強度，還有助于增大粘度。根據(jù)本發(fā)明的燃料部件可以任選地包含增強劑。諸如玻璃纖維的增強劑的優(yōu)點為，燃料滲透性進一步降低。然而，增強劑的缺點為，組合物的密度增大，這是不期望的。許多燃料部件，例如戶外功率產(chǎn)品(吹葉機、剪葉機)中的燃料箱，從終端用戶的人體工學(xué)考慮，其重量需要盡可能地降低。業(yè)已令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，根據(jù)本發(fā)明的燃料部件優(yōu)選地具有較低量的填料，因為通過密度通常小于填料的組分A的存在降低了燃料滲透性。合適的填料為礦物填料，例如粘土、云母、滑石、玻璃球。增強纖維為例如玻璃纖維。作為增強纖維，優(yōu)選地，聚酰胺組合物包含5-50wt%的玻璃纖維(相對于聚合物組合物的總重)，更優(yōu)選10-45wt%的玻璃纖維，最優(yōu)選15-40重量％的玻璃纖維。合適的玻璃纖維的直徑為5-20微米，優(yōu)選8-15微米，并且被提供了適用于聚酰胺的涂層。包含玻璃纖維的聚合物組合物的優(yōu)點為，增大其強度和剛性，特別是在較高的溫度下也如此，這便允許在高達(dá)接近聚合物組合物中的聚合物熔點的溫度下使用。 現(xiàn)在通過實施例說明本發(fā)明，但不想限于此。
實施例方法根據(jù)ASTM E96BW通過重量損失法測定燃料滲透率，其中用ASTM燃料CElO (由10體積％的乙醇和90體積％的ASTM燃料C (50/50重量％的甲苯和異辛烷的混合物)組成)代替水。燃料滲透測試在40°C干燥的條件下進行。該方法的標(biāo)準(zhǔn)偏差為5-10%。除非另外說明，重量百分比指的是相對于聚酰胺的總重。結(jié)果顯示在表I中。燃料吸收測試通過下列方法進行將已知厚度的聚合物板浸入燃料CElO中，研究隨時間重量的增加。在實驗開始時，較頻繁地(每隔一小時)測量重量，第一天之后每隔一天進行測量。使用厚度為1mm、表面為4X4cm的板。該方法能得到總擴散率(D)、總的溶解度(S)，從而通過間接法確定燃料滲透性(P)。通過燃料吸收量(溶解度)和吸收速率(擴散)確定燃料滲透率P = D*S(I)對于小板幾何形狀來說，已知短時間的相對重量吸收是時間的平方根的線性函數(shù)，可以用簡化的方程描述
「 ， Mt-M0 (4￡>0°5 I~-L=-
Mco-M0 ^ TT J L其中Mt-t時的重量M0-干板的初始重量(時間為0時)M00-腫脹的板的重量(無限時間時)L-板的半厚度通過這種方法，可以從圖的斜率計算出擴散率。總的溶解度⑶可以從總的重量吸收(無限時間時)得到，定義為
權(quán)利要求
1.ー種燃料部件，其包含聚合物組合物，所述聚合物組合物含有相對于聚合物組合物中聚合物的總重至少I重量％的組分A，所述組分A為具有至少2個碳原子和至多5個碳原子的ニ胺和具有至少10個碳原子的ニ酸作為結(jié)構(gòu)単元的脂肪族半結(jié)晶的聚酰胺。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燃料部件，其中，所述組分A是線性的。
3.根據(jù)前面任何一個權(quán)利要求所述的燃料部件，其特征在于，所述具有至少10個碳原子的ニ酸是癸ニ酸。
4.根據(jù)前面任何一個權(quán)利要求所述的燃料部件，其特征在于，所述具有至少2個碳原子和至多5個碳原子的ニ胺是丁烷-1，4- ニ胺。
5.根據(jù)前面任何一個權(quán)利要求所述的燃料部件，其特征在于，所述具有至少10個碳原子的ニ酸是癸ニ酸，并且所述具有至少2個碳原子和至多5個碳原子的ニ胺是丁烷-1，4- ニ胺。
6.根據(jù)前面任何一個權(quán)利要求所述的燃料部件，其特征在于，相對于所述聚合物組合物中聚合物的總重，所述組分A的量為至少70重量％。
7.根據(jù)前面任何一個權(quán)利要求所述的燃料部件，其中，所述聚合物組合物進ー步包含相對于所述聚合物組合物中聚合物的總重至少5重量％的組分B。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的燃料部件，其特征在干，所述組分B選自聚酰胺-6、聚酰胺-66或聚酰胺-46、和聚酰胺-12的組。
9.用于制備根據(jù)前面任何一個權(quán)利要求所述的燃料部件的方法，其特征在于，含有組分A的聚合物組合物被擠出成型或吹塑成型。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-8所述的或通過權(quán)利要求9的方法制成的燃料部件，其特征在干，所述燃料部件是單層部件。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-8所述的或通過權(quán)利要求9的方法制成的燃料部件，其特征在干，所述燃料部件是多層部件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種燃料部件，其包含聚合物組合物，所述聚合物組合物含有相對于聚合物組合物中聚合物的總重至少1重量％的組分A，組分A為具有至少2個碳原子和至多5個碳原子的二胺和具有至少10個碳原子的二酸作為結(jié)構(gòu)單元的脂肪族半結(jié)晶的聚酰胺。本發(fā)明還涉及這種燃料部件的制備方法。
文檔編號C08L77/06GK102762378SQ201180008797
公開日2012年10月31日 申請日期2011年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月8日
發(fā)明者凱塔琳娜·托米奇, 科納德·杜勒特 申請人:帝斯曼知識產(chǎn)權(quán)資產(chǎn)管理有限公司