[发明专利]高熔体流动性PAEK组合物

说明书

本申请要求于2012年9月04日提交的美国临时申请号61/696546以及2012年11月27日提交的欧洲申请号12194429.2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

本发明涉及一种基于聚(芳基醚酮)(PAEK)的聚合物组合物，该聚合物组合物具有改进的摩擦学性能，特别是改进的摩擦和磨损性能。本发明进一步涉及一种用于其制造的方法并且涉及其用于制造摩擦制品的用途。

发明背景

热塑性塑料正逐渐取代很多摩擦材料中的金属，这些摩擦材料为如径向和轴向轴承、引擎、齿轮、密封圈(seals rings)，它们用于很多汽车和工业应用中，尤其例如用于具有7至8个齿轮的汽车中，这些应用要求材料具有在润滑的金属中发现的强度和耐磨性。由于内部润滑的聚合物的制作容易性、更高的性能、更低的或很少的外部润滑依赖性、以及更低的总成本，它们正在替代这些应用中的金属。

PAEK聚合物，包括特别是聚(醚醚酮)(PEEK)、聚(醚酮)(PEK)以及聚(醚酮酮)(PEKK)聚合物由于其特殊的多种技术特性的平衡而已知，即具有优异的耐热性、机械特性和耐磨性。然而，当单独使用PAEK时，摩擦系数很高，这样使得将一种具有低摩擦系数的树脂如值得注意地聚四氟乙烯聚合物(PTFE)或诸如此类加入该PAEK聚合物中以降低其摩擦系数。

PTFE聚合物，虽然由于其热稳定性、高熔化温度、化学惰性以及润滑性并且特别是具有低的摩擦系数而已知，还已知的是它们的加入导致机械强度的恶化。GB 3 344 624 A专利申请披露了一个PEEK/PTFE树脂层，其结合到一种衬底金属上以形成一种复合轴承。已经阐明了由于以下事实，即，PTFE颗粒(以按重量计0.1％至50％的量值存在、并且具有300,000至500,000的分子量)可以颗粒的形式分散在基于PEEK的树脂中，使得所产生的PEEK/PTFE树脂层具有更大的剥离强度并且该衬底金属与所述树脂层之间的结合力大于类似的具有更低重量的PTFE颗粒的树脂。

然而，通常已知的是经常将碳纤维(CF)加入PAEK/PTFE组合物中以改进它们的机械强度和耐磨性，如值得注意地描述于JP-A 58-160,346中。

JP-A 58-160,346披露了一种PAEK/PTFE/CF树脂组合物，该组合物具有优异的滑动特征并且包含一种热塑性的芳香族聚醚酮(例如PEEK)作为基础材料，按重量计10％至40％的具有小于20μm的平均粒径的聚四氟乙烯作为碳氟聚合物以及按重量计10％至40％的一种碳纤维。据称通过以上树脂组合物获得了高热变形温度(HDT)和高极限PV(压力和速度的乘积)值。该热塑性的芳香族聚(醚酮)可以具有在100ml H₂SO₄(具有1.84g/cm³的密度)中的0.1g聚合物溶液上在25℃下测量的在0.7与2.6(dL/g)之间的特性粘度(IV)。

这就是说，因此广泛地认识到的是其中PAEK聚合物用作基础树脂并且向其中已经加入聚四氟乙烯聚合物和碳纤维的组合物，以及类似物用于摩擦和磨损应用。然而，应说明的是极限PV值仍然是一个中间值，由此限制其在例如新的传动设计/应用(要求最高的摩擦和磨损性能)中的适用性。

因此存在对新的PAEK/PTFE/CF组合物的持续需求，这些组合物具有改进的摩擦和磨损性能而且还具有高性能特性(包括高机械强度、高温性能、耐化学性)组合，并且此外提供优越的可加工性性能。

发明概述

本申请人现在已经出人意料地发现了有可能提供有利地满足上述需求的PAEK/PTFE/CF组合物。

因此，本发明涉及一种组合物[组合物(C)]，包括：

-按重量计(wt.％)从0.1％至99.8％的至少一种聚(芳基醚酮)聚合物[下文中为(PAEK_HMF)聚合物]，该聚(芳基醚酮)聚合物具有根据ASTM法D1238测量的在400℃下且在2.16kg的负荷下等于或高于8g/10min的熔体流动速率(MFR)，

-从0.1wt.％至30wt.％的至少一种聚(四氟乙烯)聚合物[下文中为(PTFE)聚合物]，该聚(四氟乙烯)聚合物具有等于或低于10μm的D50粒径，并且具有等于或低于324℃的熔化温度，以及

-从0.1wt.％至30wt.％的至少一种碳纤维，

并且其中所有的％是基于该组合物(C)的总重量。