[发明专利]高耐磨性的热塑性聚合物组合物

说明书

本发明涉及含有热塑性聚合物和润滑体系的自润滑的低磨损组合物，它们适合用作制备成型制品的模塑树脂。由这种组合物制得的成型制品在负荷下有低的摩擦性以及低的表面磨损率。

热塑性聚合物如聚酰胺、聚酯、聚亚苯基硫醚、聚甲醛、聚烯烃、苯乙烯聚合物和聚碳酸酯的特征是，它们有极好的机械性质和电性质，以及有良好的可模塑性和耐化学品性。但是，这些聚合物当用于某些摩擦场合时，例如塑料与金属界面以及塑料与塑料界面摩擦时，可能有不相适应的摩擦性质。虽然许多润滑组合物已用于热塑性聚合物，以便改进由这些热塑性聚合物制得的成型制品的摩擦性质和磨损性质，但是，某些应用，如食品加工、服装制作和挥发性环境，由于可能造成污染，限制了某些润滑剂的应用。

已作出努力，通过在制造成型制品以前将润滑剂直接加入到聚合物基质中来改进由热塑性聚合物制得的制品的摩擦性质和减少其表面磨损率。许多材料已加到热塑性聚合物中，以改进摩擦性质和磨损性质。这些材料包括固体润滑剂和纤维(如石墨、云母、氧化硅、滑石、一氮化硼和硫化钼)、石蜡、石油和合成润滑油和其他聚合物(如聚乙烯和聚四氟乙烯)。但是，这些添加剂中的许多种以不同组合加到热塑性聚合物中，虽然改进了摩擦性质，但其他所需的物理性质和机械性质却下降了。已证实某些添加剂只满足短期低速和低负荷要求。但是，这些润滑剂中许多的摩擦特性在长期高负荷下会明显变坏。

希望有在高负荷下长期具有表面耐磨损和低摩擦性质的无毒自润滑的热塑性组合物。适合的组合物当制造成成型制品时应长期保持与热塑性聚合物有关的所需机械性质和物理性质，并可安全地用于食品加工和服装制造工业。

本发明涉及一种适合于制成低摩擦成型制品的自润滑组合物，其特征是含有约70至约99.5％(重量)热塑性聚合物和约30至约0.5％(重量)润滑体系的熔融共混物，其中所述的润滑体系的特征是，含有超高分子量的聚烯烃、四硬脂酸季戊四醇酯(PETS)和碳酸钙。可将无损于本发明特征的加工助剂加到组合物中，以改进物理性质和加工性质，例如改进润滑体系在聚合物基质中的分散。

可将组合物制成自润滑的成型制品，例如轴承、齿轮、凸轮、辊轴、滑板、滑轮、控制杆、导槽、传送带链等，它们有良好的摩擦性质，适用于希望有低摩擦性和低磨损性部件的许多应用场合。

本发明涉及一种可制成有良好摩擦性质的成型制品的自润滑组合物。通常，该组合物的特征是含有约70至约99.5％(重量)热塑性聚合物和约30至约0.5％(重量)润滑体系的混合物。典型的是，该组合物可含有约85至约99％(重量)热塑性聚合物和约15至约1％(重量)润滑体系。优选的是，按组合物的总重计，该组合物含有约98％(重量)热塑性聚合物和约2％(重量)润滑体系。

适用于本发明自润滑组合物的热塑性聚合物通常可选自聚酰胺、聚酯、聚亚苯基硫醚、聚烯烃、聚甲醛、苯乙烯聚合物和聚碳酸酯。本发明特别优选的热塑性聚合物是聚甲醛，即聚缩醛或甲醛聚合物。聚甲醛具有使它们适用于许多工业应用场合的物理性质和机械性质。

适用用于本发明的聚甲醛，即：聚缩醛或甲醛聚合物通常的普通特征是，有以下通式的重复甲醛基单元

-O-CH₂-

适用于生产本发明组合物的聚甲醛有十分高的甲醛基单元、即通常大于约85％。这些材料在商业上可由许多制造商以均聚物、共聚物、三元共聚物等形式提供。在下文中简述的这些高度结晶的聚甲醛在本专业中是大家熟悉的，并已广泛评述。例如，一篇由T.J.Dolce和J.A.Grates编写的题为“聚甲醛树脂”的聚甲醛的评述可在聚合物科学和工程百科全书第二版中找到，John Wiley and Sons，New York，1985，第1卷，第42-61页。有关聚甲醛聚合物的另一些信息可在法国专利1221148以及共同授权的美国专利3027352、3072069、3147234和3210318中找到。

通常，聚甲醛均聚物可通过无水甲醛或三烷聚合来制备。通常通过如用酯基或醚基(例如由链烷酸酐(如乙酐)或二烷基醚(如二甲醚)得到的)端封的方法或通过将稳定剂加到聚甲醛均聚物中来使聚甲醛均聚物对热降解稳定。市售的聚甲醛均聚物通过以下步骤制备：使无水甲醛在引发剂存在下聚合；随后在乙酸钠催化剂存在下通过半缩醛端基与乙酐乙酰化使聚合物端封。制备端封的聚甲醛均聚物的方法在美国专利2786994和2998409中公开。聚甲醛均聚物在本专业中是大家熟悉的，并以商品名DELRIN^和TENAC^市售。