[发明专利]耐摩擦和磨损的物品

说明书

相关申请的交叉引用

该申请要求于2007年4月23日提交的美国临时申请号60/913,395以及于2007年5月4日提交的美国临时申请号60/915,973的优先权，这两个申请的全部内容都通过引用结合在此。

发明领域

本发明涉及一种物品，该物品包括具有一个支承表面的至少一个部分，该物品对摩擦和磨损应用特别有用。

此外，本发明还涉及一种聚合物组合物，它尤其好地适合于制造所述物品。

发明背景

摩擦学的领域涉及摩擦、润滑以及磨损的科学和技术。摩擦学被定义成在相对运动中相互影响表面的学科。摩擦学总体上包括与这些表面相关的摩擦、磨损、以及润滑的研究。摩擦学材料通常由不同的参数进行表征，除其他之外，这些参数包括：磨损度、承受负荷以及速度的能力、摩擦系数、刚度、以及尺寸稳定性。一种材料的“磨损度”总体上是指由于一个支承表面对于和该支承表面相互作用的一个表面的相对运动而导致的从该支承表面除去的材料的量。一种材料的磨损度通常报告为“磨损因数”，它被证实在相同的工作条件下作为材料性能的相关量度是非常可靠的。

正在为一些工业部门寻找具有结合了改进的摩擦学(即在相对运动中相互作用表面的摩擦和磨损)和机械能力的一个支承表面的物品以用于多种摩擦和磨损性应用。

塑料的摩擦学材料通常被用于支承应用中。用于摩擦和磨损应用的现有技术的聚合物组合物总体上包括半晶质和/或非晶相的工程聚合物类或它们的混合物[例如聚(醚酮)(PEK)、聚(醚醚酮)(PEEK)、聚(四氟乙烯)(PTFE)、聚碳酸酯类(PC)、液晶聚酯类(LCP)、乙缩醛共聚物类、脂肪族的或芳香族的聚酰胺类、聚砜(PSF)、聚(醚砜)(PES)、聚(苯砜)(PPSF)、聚(醚醚砜)(PEES)、聚酰胺酰亚胺类(PAI)、聚酰亚胺类(PI)]。

研究不断地努力以通过优化现有的复合材料的配方和/或通过用完全新的聚合物组合物代替现有的材料来改进摩擦学性能。由于摩擦学现象的复杂性，这种类型的研究多半还是经验性的。

可塑支承件通常是通过将添加剂类(诸如填充剂、增强材料、和/或固态润滑剂)并入一种聚合物材料中而制成的。此类材料的摩擦学上的以及其他的性特性取决于所使用的具体的聚合物基质材料以及与该聚合物基质材料配制的具体的添加剂。然而，先有技术的经验传授了在一种聚合物基质中并入一种或多种添加剂的作用并非是容易预测的并且甚至可能完全料想不到的(尤其是跨越宽范围的不同工作条件：温度、滑动速度、压力、添加剂加载)并且此类作用非常强地取决于该聚合物基质的性质。例如，将石墨粉加入PAI中导致了比摩擦系数随温度显著下降的聚合物组合物，然而将相同添加剂加入PTFE中导致摩擦系数跨越宽的温度范围几乎不变的聚合物组合物。有时，预期用来改进一种聚合物组合物的摩擦学性能水平的添加剂可能具有有害的副作用。例如，陶瓷的或金属的微粒填充剂以及玻璃纤维填充剂(与相对软的PTFE进行共混以改进其耐磨性)，并行地增加了干滑动摩擦系数并且磨损了配合端面。

一些聚(芳醚酮)是结晶的并且表现出以下特性的优异组合，即优异的热以及水解稳定性、高的强度以及韧性、优异的耐磨损和磨耗性、以及优异的耐溶剂性。因此，由聚(芳醚酮)类模制的物品在要求高性能的情况下具有实用性。具体而言，如今聚(醚醚酮)(PEEK)被广泛用于配制旨在用于耐磨型应用中的摩擦和磨损配制品。然而，PEEK是一种非常昂贵的树脂，并且市场上对于提供PEEK摩擦和磨损配制品的大多数耐热性和耐磨性的益处但又有降低的成本的材料存在一种需要。

US 4,684,699披露了一种合金，该合金包括从大约2wt.％至98wt.％的聚(亚芳基硫醚)以及从98wt.％至2wt.％的结晶聚(芳醚酮)但是没有提及关于具有包括此类聚合物组合物的支承表面的任何物品或关于此类聚合物组合物的任何摩擦和磨损应用。

因此，对具有支承表面(对于摩擦和磨损应用特别有用)的物品存在一种需要，该物品包括能提供现有技术的聚(芳醚酮)摩擦和磨损组合物的大多数耐热和耐磨性但又有降低的成本的聚(芳醚酮)组合物。

发明内容

出人意料地发现，一种物品满足这些期望，该物品包括带有一个支承表面的至少一个部分，所述部分是由包括至少一种聚(芳醚酮)(P1)以及至少一种聚(亚芳基硫醚)(P2)的聚合物组合物构成的，其中：

-该聚(芳醚酮)(P1)和聚(亚芳基硫醚)(P2)的联合重量，基于该聚合物组合物的总重量，是低于0.75，并且