[发明专利]改进的紧固件

说明书

一种紧固件，该紧固件包含一种聚合物组合物[组合物(C)]，该聚合物组合物包含基于该组合物(C)的总重量，至少一种聚芳醚酮聚合物[(PAEK)聚合物]，和至少一种具有如在CRC出版社的《化学和物理手册》，第64版，第B‑65至B‑158页中定义的从1.3至2.5的电负性(ε)的元素的氮化物(NI)。

本申请要求于2012年12月20日提交的美国临时申请号61/740328以及2013年2月12日提交的欧洲申请号13154980.0的优先权，出于所有目的将这些申请中的每一个的全部内容通过引用结合在此。

发明领域

本发明涉及由聚(芳醚酮)聚合物组合物制成的紧固件，其中所述聚(芳醚酮)聚合物组合物的特征为具有改进的机械特性，特别是具有优异的刚度和延展性的平衡，并且所述紧固件具有更高的拉伸和挠曲模量以及强度以及此外非常好的美学特性，尤其是改进的更浅的颜色。

发明背景

多种设计的紧固件，包括螺母、螺钉、夹子、铆钉以及许多其他种类，已经取决于特定涵盖的应用可供使用。它们的共同特征在于因此相关的特别严格的要求。

事实上，在它们的寿命过程中，任何紧固件，值得注意地包括无螺纹紧固件和螺纹紧固件，值得注意地经受苛刻的机械条件：它们经常被拉伸、扭曲和弯曲。紧固件进一步通常经受多种恶劣环境，如振动、热循环和/或化学侵蚀，这可以随时间的推移改变它们的机械性能，而且，在最坏的情况下，导致紧固件实质上“丢失(lost)”。

一类特别重要的紧固件是面临附加的具体问题的螺纹紧固件。当螺纹紧固件被拧紧时，我们将能量泵入其中，并且，在我们放开之后，这种能量由摩擦约束保持在其中。典型地，这些摩擦约束在很大程度上集中在紧固件螺纹中，作为其细度的结果这些紧固螺纹又经常代表该紧固件的最精细的部分。如以上所述的恶劣的环境因素可导致螺纹紧固件放松其所有的预载荷并且真正地丢失(“松动”问题)。与松动在某种程度上有关的是螺纹剥离，当螺纹紧固件被过度拧紧时发生的另一种故障；螺纹剥离的特征在于该紧固件螺纹的变形(改变)，典型地导致性能的降低。

某些紧固件，包括某些无螺纹紧固件和螺纹紧固件，可能具有复杂的设计，并且从适当的材料成型/机械加工它们可能是一件艰难的事情。在螺纹紧固件的情况下，形成精细且规则的螺纹已经被证明是特别不容易的。

材料的选择对于紧固件是关键的。

然而，金属紧固件呈现一定数量的缺点。金属紧固件是重的这在重量成为问题的应用中是缺点，例如值得注意地在飞机应用中。金属紧固件总体上还易于腐蚀并且是导电的。从金属机械加工复杂的形状，以及形成精细且规则的螺纹也是一个艰难的事。

因此对于如以上列出的若干原因，聚合物材料是有用的金属替代品。

然而，重要的是所述紧固件是由易于加工成紧固件的聚合物材料制成的并且所述聚合物材料能够提供所要求的机械特性水平，特别是尤其具有优异的刚度和延展性的平衡，高的伸长率强度，高的挠曲强度以及，最后但并非最不重要的，高的抗扭强度 (或扭矩)，这与材料的固有的剪切强度相关。事实上，对于许多紧固件，包括但不限于螺纹紧固件，负荷承载能力典型地是结构材料的剪切或扭转强度的函数。

已知的是碳纤维增强的聚醚醚酮(PEEK)组合物已经被用来在各种各样的应用中诸如值得注意地在航空航天应用中替代铝、黄铜、钢和不锈钢紧固件。

已知的是在紧固件的制造中，使用不同的加工技术，诸如值得注意地是注塑或挤出，所述PAEK聚合物的结晶速率起着重要的作用。稍慢的结晶速率可能已经导致制造具有例如不均匀性的缺陷如值得注意地是外观和颜色的不均匀性，以及皮-芯变化效应其中螺纹螺钉，例如在壁附近将更加无定形并且在中心附近更加结晶的紧固件 (特别是在所述紧固件的一小部分中)。这导致螺钉的周边部分具有整体模制的限制剪切强度。