[发明专利]惰性的耐磨的基于含氟聚合物的固体润滑剂、其制备方法及使用方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2008年11月17日提交的、题目为“INERT WEARRESISTANT PTFE-BASED SOLID LUBRICANT(惰性的耐磨的基于PTFE的固体润滑剂)”、具有序列号61/115,251的美国临时申请的优先权，该申请在此通过引用全文并入。

关于联邦赞助的研究或开发的声明

本发明得到由美国空军/空军科学研究处(United States Air Force/Air Force Office of Scientific Research)授予的批准号FA9550-04-1-0367的政府资助。该政府拥有本发明的一些权利。

本公开内容的领域

本公开内容涉及惰性的基于含氟聚合物的低磨损材料。

背景

聚四氟乙烯(PTFE)呈现所期望的摩擦学特性，包括低摩擦、高熔化温度和化学惰性。基于这些特性，PTFE是一种作为填充物和基体材料的通常使用的固体润滑剂。然而，如果没有填充物，PTFE就遭受相对高的磨损率，这通常排除其在摩擦应用方面的使用，包括作为轴承材料使用。

作为基体材料，PTFE已被成功地用包括氧化铝、氧化锌(zinca)和碳纳米管的各种纳米颗粒填充。关于氧化铝填充，Sawyer等人[Sawyer，W.G.，Freudenburg，K.D.，Bhimaraj，P.，和Schadler，L.S.，(2003)，“A Study on the Friction and Wear of Ptfe Filled with Alumina Nanoparticles(填充有氧化铝纳米颗粒的Ptfe的摩擦和磨损研究)”Wear，254，第573-580页]公开了用于改进PTFE的磨损性能的38nm的大体上球形形状的Al₂O₃填充物颗粒。据报道该纳米复合材料的耐磨性随填充物wt％单调递增，最终在20wt.％Al₂O₃的装载量时该纳米复合材料比未填充的PTFE耐磨600倍。虽然由Sawyer等人公开的PTFE/氧化铝纳米复合材料提供的磨损性能显示了相比PTFE的主要的改进，但是达到期望的磨损水平所需要的高的填充物百分比显著增加了纳米复合材料的成本。另外，对于某些应用来说，低于600倍而好于PTFE的磨损率的磨损率是期望的或低于由PTFE/Al₂O₃获得的磨损率的磨损率是期望的。因此，需要一种提供改进的耐磨性，同时相比于由Sawyer等人公开的PTFE纳米复合材料需要更低的填充物百分比的PTFE纳米复合材料。

概述

本公开内容的实施方式包括基于含氟聚合物的材料、制备基于含氟聚合物的材料的方法和使用基于含氟聚合物的材料的方法及类似方法。

在一个实施方式中，基于含氟聚合物的材料包含构成主要相的含氟聚合物，该主要相包括包含氟反应性化合物的次要相，其中基于含氟聚合物的材料是惰性的。

在一个实施方式中，制备基于含氟聚合物的材料的方法包括：将含氟聚合物和氟反应性化合物混合；并加热该混合物以形成具有与包含氟反应性化合物的次要相混合的含氟聚合物主要相的基于含氟聚合物的材料，并且其中基于含氟聚合物的材料是惰性的。

附图简述

阅读下面的详细描述连同附图将实现对本发明及其特征和益处的更全面的理解。

图1示出了用于在本文提供的实施例中描述的根据本公开内容的基于PTFE的材料的摩擦和磨损测试的摩擦计的示意图。

图2示出了绘制的填充镍的PTFE的磨损率和摩擦系数对PTFE中的wt％Ni的图。

详细描述

在更详细地描述本公开内容前，应理解本公开内容并不限于所描述的特定的实施方式，因此当然可以改变。还应理解本文所使用的术语仅为了描述特定的实施方式的目的而不意图限制，因为本公开内容的范围将仅由所附的权利要求限制。

如果提供一范围内的值，应理解，在该范围的上限和下限之间的每一个中间值至下限单位的十分之一(除非上下文另外明确指明)以及在该规定的范围中的任何其他的规定值或中间值被包括在本公开内容内。这些较小范围的上限和下限可以独立地被包含在较小范围中并且也可以被包括在本公开内容内，在所规定的范围中经受任何专门排除的限值。如果所规定的范围包括限值中的一个或两个，不包括包含限值的那些范围中的一个或两个的范围也包括在本公开内容中。