[发明专利]高疲劳热塑性配方

说明书

本公开内容涉及组合物，其包括：大约40wt.％至大约99.5wt.％的聚合物基树脂；0wt.％至大约60wt.％的增强填料；0wt.％至大约25wt.％的润滑剂；和大约0.05wt.％至大约6wt.％的交联剂；其中组合物被处理以引起交联，其中所有组分的组合重量百分比值不超过100wt％并且其中组合物显示相对于没有交联剂的对应组合物的改进的拉伸疲劳。

相关申请

本申请要求2016年7月6日提交的美国专利申请号62/189,025的权益，其公开内容以其全部并入本文。

技术领域

本公开内容涉及高疲劳热塑性配方、包括这种配方的制品和制造这种配方的方法。

背景技术

抗疲劳性和疲劳寿命是许多应用中使用的热塑性材料的重要特性。抗疲劳性一般地涉及抵抗由反复应力引起的材料局部变形的能力。经受反复循环载荷的材料在挠曲、拉伸、压缩或扭转方面的行为通常被描述为疲劳。这种反复的循环载荷最终构成导致完全失效的机械劣化和逐渐断裂。疲劳寿命一般地涉及在给定的一组振荡条件下引起测试试样失效所需的变形的循环数。

当经受反复施加应力或应变时部件的失效限制了某些热塑性材料的实用性的范围。本公开内容解决了现有技术的这些和其他缺点。

发明内容

部件零件的疲劳失效可能导致设备的灾难性失效，直接影响装置的运输、发电和力学性能。例如，由热塑性材料制成的齿轮是现代机器的许多高马力应用的动力传动系统中的重要元件。这种齿轮可以是具有齿的转轮形式。齿轮暴露于反复的机械应力，其随着时间可以导致有限的齿轮寿命。齿轮可能经历局部过载，这引起导致材料损伤的夹杂物、切口、或刚度突变(stiffness jump)(内切口)。该损伤直接影响齿轮齿。在齿轮的齿断裂的情况下，动力将不能在互相连接的齿轮之间适当地传输。

因而，对于这种零件有用的是在宽的温度范围内具有较高的抗疲劳性，使得零件可以具有较长的零件-寿命。

因而在本领域中存在改进模制零件中使用的热塑性材料的疲劳寿命的需要，其又将扩大这些材料的适用性。

此外，在本领域中存在通过避免齿断裂改进齿轮寿命的需要。齿轮齿的断裂导致其中使用齿轮的设备的故障。因此，期望的是具有较长寿命的齿轮。

在一方面，本公开内容涉及组合物，其包括：大约40wt.％至大约99.95wt.％的聚合物基树脂；0wt.％至大约60wt.％的增强填料；0wt.％至大约25wt.％的润滑剂；和大约0.05wt.％至大约10wt.％的交联剂；其中组合物被处理以引起交联，其中所有组分的组合重量百分比值不超过100wt％，重量百分数基于组合物的总重量并且其中与没有交联剂且未被处理以引起交联的用作对照的对应组合物相比该组合物显示改进的拉伸疲劳。在一些实施方式中，当在对照组合物的拉伸强度的10％或20％或30％或40％或50％或60％或70％或80％或90％的至少一个的应力下测量时，组合物展现高于由对照组合物展现的至失效的拉伸疲劳循环数至少20％的至失效的拉伸疲劳循环数，其在23℃和150℃的至少一个、5Hz的频率和0.1的应力比下测量，该对照组合物对应于没有交联剂的未处理的组合物，该拉伸强度根据ISO 527-1测量。在某些实施方式中，在23℃下在对照组合物的拉伸强度的60％的应力下测量拉伸疲劳循环。在其他实施方式中，在23℃下在对照组合物的拉伸强度的70％的应力下测量拉伸疲劳循环。在一些实施方式中，在150℃下在对照组合物的拉伸强度的60％的应力下测量拉伸疲劳循环。

在另一方面，本公开内容涉及制备组合物的方法，其包括：(i)形成大约40wt.％至大约99.95wt.％的聚合物基树脂；0wt.％至大约60wt.％的增强填料；大约2.5wt.％至大约25wt.％的润滑剂；和大约0.05wt.％至大约10wt.％的交联剂的混合物；(ii)在混合物中引起交联以形成组合物；其中所有组分的组合重量百分比值不超过100wt％。

说明性实施方式的详细描述