具有微球的含氟聚合物组合物的制作方法_3

文档序号:9354484阅读:来源:国知局
的耐摩擦性和耐磨损性,但已发现本文所 提供的微球可提供与纤维类似的特性。因此,加入纤维可能不是改善耐磨损性所必要的。在 本公开的一些实施例中,含氟聚合物组合物不含纤维,或者基于纤维组合物的总重量计,纤 维的含量小于总组合物的15重量%,优选地小于5重量%并且更优选地不含或小于1. 0重 量%。
[0047] 如果需要,根据本公开的含氟聚合物组合物还可以包含不同浓度的另外的材料以 进一步改善组合物的一些特性。合适的添加剂包括例如颜料或染料、抗氧化剂、UV稳定剂、 除上述微球和纤维之外的填料(有机和无机)以及它们的组合。其他添加剂为加工助剂, 例如有利于含氟聚合物复合物脱模的少量矿物油、植物蜡。
[0048] 常用于含氟聚合物组合物中的填料的典型示例包括碳粒子,诸如例如石墨或炭 黑。碳粒子还为含氟聚合物组合物提供黑色。含氟聚合物组合物可通常包含基于总含氟聚 合物组合物计约1重量%至约15重量%的碳粒子。
[0049] 制备含氟聚合物制品的方法
[0050] 可通过使用如含氟聚合物配混领域已知的共混和混合技术及设备将各成分共混 或混合来制备根据本公开的含氟聚合物组合物。在共混或混合后,可以对组合物进行进 一步加工并且使其成型以形成制品。可使用如本领域已知的赋形方法,其例如包括但不限 于压塑模制、切削和烧结及后续的机械加工(例如,刮削)。合适的压塑模制方法的示例 包括使用压模(诸如液压机)将组合物压成预成型的尺寸。适用于压塑模制的压力在约 13. 8MPa(2. OOOpsi)至约82. 7MPa(12. OOOpsi)的范围内。可以沿一个方向(即自动压塑模 制)或从所有侧面(即等压压塑模制)施加压缩压力。
[0051] 然后可以通过施加热以在高于含氟聚合物的结晶熔点(初始熔点)的温度下使组 合物固结来对压实的组合物进行烧结。合适的烧结条件的示例包括在介于340 °C与380 °C 之间的温度下,例如在约365°C下对压实的组合物进行加热。可以在压模中对组合物进行烧 结。作为另外一种选择,也可以将组合物从压模中取出并在经历烧结步骤时放入到烧结烘 箱中。
[0052] 在压塑模制之后进行烧结可以用于形成最终的制品,或可以用于形成经历后续机 械加工的中间制品。可以形成的中间制品的示例包括球体、片材以及锭料(即圆柱体),随 后可以对这些中间制品进行刮削(即切开并剥离)以形成不同形状的制品,如〇形环、薄膜 以及片材。
[0053] 根据本公开的含氟聚合物组合物由于承受如所指示的高水平的压缩力,例如由于 低变形性而可以用于形成尺寸上稳定的并且表现出良好的压缩强度的制品。本文提供的含 氟聚合物组合物还表现出良好的拉伸强度以防止或减少撕裂和刺穿。本文提供的含氟聚合 物组合物还具有增强的耐磨损性。这使得含氟聚合物组合物特别适合作为用于制备垫圈或 密封件或其部件的材料。此类垫圈或密封件可有利地用于动态或静态应用,即用作动态或 静态垫圈或密封件。动态密封件或垫圈密封两个或更多个表面(通常是金属表面或具有与 金属类似的机械刚性的塑料表面)之间的接合处,这些表面中的至少一个在使用时可能是 活动的。活动的表面可能对密封件或垫圈施加摩擦力或其它物理力。静态密封件或垫圈密 封在使用时不活动的两个或更多个表面之间的接合处。含氟聚合物组合物还耐受烃烟和烃 液,例如耐受内燃机的燃料或烃基润滑剂。
[0054] 因此,含氟聚合物组合物可以形成用于引擎驱动的应用,例如机动车辆中的制品 (例如密封件)或可以是该制品的一部分。含氟聚合物组合物尤其可用于制造机轴、机轴密 封件、凸轮轴、凸轮轴密封件、活塞、活塞密封件、容纳活塞的汽缸(包括用于这些汽缸的密 封件在内)、轴承和轴承外壳(包括用于该外壳的密封件在内)。含氟聚合物组合物可以形 成整个制品或可以作为该制品的部件存在。
[0055] 本文提供的含氟聚合物组合物通常为含氟聚合物复合物,即固体组合物。含氟聚 合物复合物在低于200°C的温度下在环境压力(即1巴)下通常不熔融或破裂。本文提供 的含氟聚合物组合物或复合物通常具有一种或多种或所有以下特性:
[0056] (丨)至少250%,优选地至少350%或甚至至少400%仏31]\104755-06),例如介于 250%与550%之间的断裂伸长率;
[0057] (ii)至少lOMPa,优选地至少12MPa,例如介于15MPa与25MPa之间的拉伸强度;
[0058] (iii)至少50,优选地至少60,例如介于62与71之间的邵氏硬度D(shore D hardness);
[0059] (iv)小于3. 5%,例如介于2. 0%与3. 3%之间的永久性变形;
[0060] (v)小于3*10 6mm3/Nm,优选地小于1. 0X 10 7mm3/Nm的磨损因数。
[0061] 在本公开的一些实施例中,本文提供的组合物具有大于300%的断裂伸长率、至少 15MPa的拉伸强度、小于3%的永久性变形以及小于1. 0*10 7mm3/Nm的磨损因数。
[0062]
[0063] 提供以下实例以进一步说明本文提供的组合物和方法。提供这些实例是为了说明 某些实施例,但并不旨在限制本发明。在此之前,将描述用于表征材料及其特性的一些测试 方法。除非另外指明,否则百分比为相对于组合物的总质量的重量百分比并且在每种情况 下均合计为1〇〇重量%。
[0064] 测试方法
[0065]硬度:
[0066] 根据DIN-53505测量邵氏硬度D。所列的结果是3次测量的平均值。
[0067] 断裂柃伸强度、断裂伸长率:
[0068] 根据ASTM D 4745-06,使用带有0. 5KN负荷传感器的INSTR0N测试机来测定这些 特性。所有测试均在50毫米/分钟的恒定十字头位移速率下进行。每一项测试均进行4 次。所报告的值是4次测试的平均值。断裂伸长率是以%为单位报告的。断裂拉伸强度是 以兆帕(MPa)为单位报告的。
[0069]夺形:
[0070] 根据ASTM D 621在24小时后、在100小时后以及在124小时后(永久性变形) 测量在室温下的变形。所报告的值是3份样品的平均值并且所记录的值是以%为单位的。
[0071]磨损闵数和摩檫系数
[0072] 根据ASTM 3702 :在自润滑摩擦接触中的磨损率和摩擦系数(ASTM 3702 :"Wear Rate and Coefficient of Friction in Self-Lubricated Rubbing Contact"),使用止推 垫圈机来测定磨损因数和摩擦系数。使用路易斯磨损性测试仪(Lewis Wear Tester)(路易 斯研究公司(Lewis Research Inc.)),通过在100小时期间在恒定的接触压力(0.69MPa) 下并以恒定的滑动速度(〇. 5 lm/s)保持具有134. 6mm2接触表面的样品靠在具有0. 4 y的表 面光洁度的1018不锈钢止推垫圈上以测量样品的动摩擦系数和磨损特性来进行该测试。 磨损因数以mm3/Nm为单位来表示。值越低,则材料的耐磨损性越好。
[0073]熔点:
[0074] 可以根据ASTMD4591通过DSC(珀金埃尔默公司的差示扫描量热仪(Perkin Elmer differential scanning calorimeter)Pyris 1)来测定恪点。以 1CTC / 分钟的受 控速率将5mg样品加热至380°C的温度,在此期间记录初次熔融温度。然后将样品以10°C / 分钟的速率冷却到低于所观测到的初次熔融温度的温度,通常冷却到300°C的温度,然后以 l〇°C /分钟重新加热到380°C的温度。记录在第二次加热期间所观测到的熔点并且该熔点 在本文被称为聚合物的熔点(曾熔融过的材料的熔点)。具有非常高含量的TFE单元的聚 合物在初次熔融时和在初次熔融后趋于具有不同的熔点,在第一次熔融后的情况下,熔点 趋于略微更低。然而,在材料已初次熔融后,熔点保持恒定。当在本文中提及熔点时,除非 另外说明,否则意指曾熔融过的材料的熔点。
[0075]熔体流动指数(MFI):
[0076] 可以使用GiVttfert熔体指数测定仪,根据DIN EN ISO 1133,使用5kg负荷和 372°C的温度来测量熔体流动指数(MFI 372/5)。挤出时间是一小时。
[0077]所用材料和缩写:
[0078]PTFE TFM 1700:颗粒状PTFE (通过悬浮聚合获得),具有25 y m的平均粒度,可商 购自美国明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M ;St. Paul, MN,U. S. A)。
[0079]W610:陶瓷微球,平均粒度为10 ym(体积平均),密度为2. 5g/cm3,可商购自美国 明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M,St. Paul, MN,U. S. A.)。
[0080] E玻璃纤维(GF):低碱玻璃(长度:35微米,直径:13微米),可商购自美国俄亥俄 州托莱多的欧文斯科宁公司(Owens Corning Toledo, Ohio, U.S.A.)。
[0081]
[0082]实例1和比较例C-l
[0083] 通过使用Lddige高速混合器(德国帕德博恩的罗迪格兄弟机械制造股份有限公 司(GebrUder L6dige Maschinenbau GmbH, Paderborn, Germany))将含氣聚合物与无机微 球
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