低磨耗含氟聚合物复合物的利记博彩app
【专利摘要】本发明涉及一种低磨耗含氟聚合物复合体，其包含至少一种含氟聚合物和分散于其中的添加剂颗粒。还提供一种制备此类含氟聚合物复合体的方法。所述复合体表现出相对于硬质配合面滑动运动的低磨耗率，并可用可熔融加工或不可熔融加工的含氟聚合物配制。
【专利说明】低磨耗含氟聚合物复合物
[0001]相关专利申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2011年5月13日提交的美国临时专利申请61 / 486，068的权益，其全文以引用的方式并入本文用于所有的目的。
[0003]联邦资助
[0004]本发明是在政府支持下根据合同/批准号FA9550-04-l-0367(由AF0SRMURI颁发)进行的。政府拥有本发明中的某些权利。
【技术领域】
[0005]本发明的主题涉及复合材料，并且更具体地，物质的组合物，由其形成的低磨耗含氟聚合物复合体，以及制备所述复合体的方法。所述组合物包含含氟聚合物基质以及分散于其中的颗粒填料材料。
【背景技术】
[0006]许多含氟聚合物的低摩擦性能早已已知，并已导致这些材料作为低摩擦对的相对面之一或二者的应用。含氟聚合物对于多种应用而言是引人注意的，因为它们相对于多种多样的化学物质是相对惰性的，具有高熔点，并且一般是生物相容的。常常为可分散于液体或固体载体中的细分粉末形式的含氟聚合物也已被用作用于其它支承表面的润滑剂。
[0007]然而，已发现一般用作润滑剂和支承表面的已知含氟聚合物表现出非常差的耐磨性，这常常降低其低摩擦特性的有益效果以及其它期望的物理和化学性能。例如，可能不得不对包括由具有低耐磨性的材料制成的支承表面的操作机构给予经常的维护，常常涉及停工期和更换部件，以防止实际故障和潜在的灾难性后果。生产效率和机器利用率可能被不利地影响。在一些情况下， 一些功能的关键性质排除了可能出故障的含氟聚合物支承表面的使用，而支持可能涉及其它损失的更昂贵的方法。
[0008]在广泛使用的聚合物聚四氟乙烯(PTFE)和硬质表面如金属的摩擦对的情况下，发现PTFE充当转移润滑剂。PTFE和面对的硬质表面之间的相对机械运动导致PTFE的转移层，也称为转移膜不断建立在硬质表面上，使得有效地直接支承接触在两个表面的PTFE之间。然而，只要转移层达到适当厚度，转移表面的薄片状部分就通常开始作为磨屑折断。随着机械运动的继续，附加的材料从块状PFTE构件转移，结果是作为附加的磨屑脱落，标志PTFE支承材料的较差的耐久性。
[0009]材料的滑动摩擦和耐磨特性经常由摩擦系数U (有时称为滑动摩擦系数)和耐磨系数k定量指定。这些量常规地由以下公式定义:
Fd
[0010]P=—
(I)
「00111 【—""""""""""""""""
F”xd (2)
[0012]其中Fd为物体经受施加在与运动方向正交的方向上的力Fn而移动所必须克服的摩擦阻力。V为除去的材料体积，并且d为经过磨耗暴露过程的总滑动距离。通常k以mm3 /N-m为单位报告，然而y固有地为无量纲比率。在许多情况下，发现初始高磨耗率伴随对应于相对恒定磨耗率的稳态性能，使得k的报告值通常是指稳态性能。理想的是，支承表面材料具有对应于低摩擦和良好耐磨性的低U值和低k值。
[0013]材料耐磨性能的相关表征由所谓的PV限提供，由所述PV限表示压力乘以速度的值，其中支承对必须工作以提供可接受的性能。此类测试可常规地使用Falex环和块磨耗和摩擦测试机来实施。该设备和相关测试方案描述于ASTM测试方法D2714-94和G137-97中。一般来说，相对于旋转的金属环安装待测试的材料块，并以选定的测试压力相对于其进行加载。然后使所述环旋转，其中通过在测试前和其后的选定间歇处称量测试块来测定磨耗。Falex磨耗率可由以下公式计算:
[0014]
【权利要求】
1.物质组合物，包含与颗粒填料材料混合的含氟聚合物，其中填料颗粒的特征在于: (a)不规则的形状，以及 (b)由动态光散射测定的尺寸分布，其中按体积计的d5(l值在约50nm至约500nm的范围内，和/或由静态光散射测定的尺寸分布，其中按体积计的d5(l值在约80nm至约1500nm的范围内。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中填料颗粒的特征在于，由动态光散射测定的尺寸分布，其中按体积计的d9(l值为最多约lOOOnm。
3.根据权利要求1所述的组合物，其中所述填料颗粒具有由BET方法测定的80nm或更小的平均有效粒度。
4.根据权利要求1所述的组合物，其中由动态光散射或静态光散射测定的d5(l值比由BET方法测定的平均粒度大至少2.5倍。
5.根据权利要求4所述的组合物，其中由动态光散射测定的所述填料颗粒的尺寸分布具有220nm或更小的d5(l值以及由BET方法测定的80nm或更小的平均有效粒度。
6.根据权利要求1所述的组合物，其中所述含氟聚合物包含PTFE。
7.根据权利要求1所述的组合物，其中所述含氟聚合物包含PTFE和PTFE超细粉的共混物。
8.根据权利要求1所述的组合物，其中所述含氟聚合物包含热塑性的、可熔融加工的和/或可熔融制备的含氟聚合物。
9.根据权利要求1所述的组合物，其中所述含氟聚合物包含TFE以及不是TFE的氟化烯烃和氟化不饱和醚之一或二者的共聚物。
10.根据权利要求1所述的组合物，其中所述含氟聚合物包括弹性体含氟聚合物和PTFE超细粉的共混物。
11.根据权利要求1所述的组合物，其中所述颗粒填料材料包括氧化铝。
12.根据权利要求1所述的组合物，其中所述颗粒填料材料包括氧化铝和二氧化硅的混合物。
13.根据权利要求1所述的组合物，其中所述颗粒填料材料包括金红石二氧化钛。
14.根据权利要求1所述的组合物，其中颗粒填料材料存在量的范围为所述组合物的约0.1至30重量％。
15.制品，包含根据权利要求1所述的组合物，其特征在于小于约lX10_6mm3/ N_m的磨耗率和小于约0.3的摩擦系数，如在摩擦计上使用具有表面粗糙度的304型不锈钢配合面并且用在6.25MPa的载荷下并以50.8mm / s的速度往复运动的制品所测量，所述表面粗糙度的特征在于具有35nm的标准偏差的约R(rms)=161nm的值。
16.包含基板的制品，所述基板具有设置于该基板上的膜，其中所述膜包含根据权利要求I所述的组合物。
17.根据权利要求16所述的制品，其中所述基板是透明的。
18.制备基板的方法，所述基板具有设置于该基板上的膜，所述方法包括由根据权利要求I所述的组合物形成工具，并以反复运动使所述工具与所述基板接触以在该基板上沉积所述膜。
19.制品，包含由根据权利要求18所述的方法制备的基板。
20.制备含氟聚合物复合体的方法，包括: (a)熔融配混包含可熔融加工的含氟聚合物和颗粒填料材料的前体，其中填料颗粒的特征在于: (i)不规则的形状，以及 (ii)由动态光散射测定的尺寸分布，其中按体积计的d5(l值在约50nm至约500nm的范围内，和/或由静态光散射测定的尺寸分布，其中按体积计的d5(l值在约80nm至约1500nm的范围内；以及 (b)熔融加工所述 前体以制备所述含氟聚合物复合体。
【文档编号】C08L27/12GK103703065SQ201280023821
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2012年5月14日 优先权日:2011年5月13日
【发明者】C.P.荣克, W.G.索耶, B.A.克里克, M.D.维特泽尔, G.S.布莱克曼 申请人:纳幕尔杜邦公司