CN101679741A - 耐摩擦和磨损的物品 - Google Patents

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Abstract

一种物品，包括具有一个支承表面的至少一个部分，所述部分是由包括至少一种聚(芳醚酮)(P1)以及至少一种聚(亚芳基硫醚)(P2)的聚合物组合物构成的，其中：所述聚(芳醚酮)(P1)和所述聚(亚芳基硫醚)(P2)的联合重量基于所述聚合物组合物的总重量是低于0.75，并且所述聚(亚芳基硫醚)(P2)与所述聚(芳醚酮)(P1)的重量比是包含在0.2与0.8之间。

Description

耐摩擦和磨损的物品
相关申请的交叉引用
该申请要求于2007年4月23日提交的美国临时申请号60/913,395以及于2007年5月4日提交的美国临时申请号60/915,973的优先权，这两个申请的全部内容都通过引用结合在此。
发明领域
本发明涉及一种物品，该物品包括具有一个支承表面的至少一个部分，该物品对摩擦和磨损应用特别有用。
此外，本发明还涉及一种聚合物组合物，它尤其好地适合于制造所述物品。
发明背景
摩擦学的领域涉及摩擦、润滑以及磨损的科学和技术。摩擦学被定义成在相对运动中相互影响表面的学科。摩擦学总体上包括与这些表面相关的摩擦、磨损、以及润滑的研究。摩擦学材料通常由不同的参数进行表征，除其他之外，这些参数包括：磨损度、承受负荷以及速度的能力、摩擦系数、刚度、以及尺寸稳定性。一种材料的“磨损度”总体上是指由于一个支承表面对于和该支承表面相互作用的一个表面的相对运动而导致的从该支承表面除去的材料的量。一种材料的磨损度通常报告为“磨损因数”，它被证实在相同的工作条件下作为材料性能的相关量度是非常可靠的。
正在为一些工业部门寻找具有结合了改进的摩擦学(即在相对运动中相互作用表面的摩擦和磨损)和机械能力的一个支承表面的物品以用于多种摩擦和磨损性应用。
塑料的摩擦学材料通常被用于支承应用中。用于摩擦和磨损应用的现有技术的聚合物组合物总体上包括半晶质和/或非晶相的工程聚合物类或它们的混合物[例如聚(醚酮)(PEK)、聚(醚醚酮)(PEEK)、聚(四氟乙烯)(PTFE)、聚碳酸酯类(PC)、液晶聚酯类(LCP)、乙缩醛共聚物类、脂肪族的或芳香族的聚酰胺类、聚砜(PSF)、聚(醚砜)(PES)、聚(苯砜)(PPSF)、聚(醚醚砜)(PEES)、聚酰胺酰亚胺类(PAI)、聚酰亚胺类(PI)]。
研究不断地努力以通过优化现有的复合材料的配方和/或通过用完全新的聚合物组合物代替现有的材料来改进摩擦学性能。由于摩擦学现象的复杂性，这种类型的研究多半还是经验性的。
可塑支承件通常是通过将添加剂类(诸如填充剂、增强材料、和/或固态润滑剂)并入一种聚合物材料中而制成的。此类材料的摩擦学上的以及其他的性特性取决于所使用的具体的聚合物基质材料以及与该聚合物基质材料配制的具体的添加剂。然而，先有技术的经验传授了在一种聚合物基质中并入一种或多种添加剂的作用并非是容易预测的并且甚至可能完全料想不到的(尤其是跨越宽范围的不同工作条件：温度、滑动速度、压力、添加剂加载)并且此类作用非常强地取决于该聚合物基质的性质。例如，将石墨粉加入PAI中导致了比摩擦系数随温度显著下降的聚合物组合物，然而将相同添加剂加入PTFE中导致摩擦系数跨越宽的温度范围几乎不变的聚合物组合物。有时，预期用来改进一种聚合物组合物的摩擦学性能水平的添加剂可能具有有害的副作用。例如，陶瓷的或金属的微粒填充剂以及玻璃纤维填充剂(与相对软的PTFE进行共混以改进其耐磨性)，并行地增加了干滑动摩擦系数并且磨损了配合端面。
一些聚(芳醚酮)是结晶的并且表现出以下特性的优异组合，即优异的热以及水解稳定性、高的强度以及韧性、优异的耐磨损和磨耗性、以及优异的耐溶剂性。因此，由聚(芳醚酮)类模制的物品在要求高性能的情况下具有实用性。具体而言，如今聚(醚醚酮)(PEEK)被广泛用于配制旨在用于耐磨型应用中的摩擦和磨损配制品。然而，PEEK是一种非常昂贵的树脂，并且市场上对于提供PEEK摩擦和磨损配制品的大多数耐热性和耐磨性的益处但又有降低的成本的材料存在一种需要。
US 4,684,699披露了一种合金，该合金包括从大约2wt.％至98wt.％的聚(亚芳基硫醚)以及从98wt.％至2wt.％的结晶聚(芳醚酮)但是没有提及关于具有包括此类聚合物组合物的支承表面的任何物品或关于此类聚合物组合物的任何摩擦和磨损应用。
因此，对具有支承表面(对于摩擦和磨损应用特别有用)的物品存在一种需要，该物品包括能提供现有技术的聚(芳醚酮)摩擦和磨损组合物的大多数耐热和耐磨性但又有降低的成本的聚(芳醚酮)组合物。
发明内容
出人意料地发现，一种物品满足这些期望，该物品包括带有一个支承表面的至少一个部分，所述部分是由包括至少一种聚(芳醚酮)(P1)以及至少一种聚(亚芳基硫醚)(P2)的聚合物组合物构成的，其中：
-该聚(芳醚酮)(P1)和聚(亚芳基硫醚)(P2)的联合重量，基于该聚合物组合物的总重量，是低于0.75，并且
-聚(亚芳基硫醚)(P2)与该聚(芳醚酮)(P1)的重量比是包含在0.2与0.8之间。
在一个优选实施方案中，该聚合物组合物进一步包括至少一种减摩添加剂。当该减摩添加剂与聚合物组合物的重量比是至少0.30时获得了良好的结果。
依照以上限定的聚(亚芳基硫醚)(P2)与聚(芳醚酮)(P1)的重量比(即在0.2与0.8之间)通过将聚(芳醚酮)(P1)与聚(亚芳基硫醚)(P2)进行共混并且通过将聚(芳醚酮)(P1)和聚(亚芳基硫醚)(P2)的联合重量降低至基于该聚合物组合物的总重量小于0.75，在具有一个支承表面的部分中的聚合物组分(P1)和(P2)的成本显著地降低，这导致在此发明的有成本吸引力的物品。还出人意料地发现，当构成该部分的聚合物组合物进一步包括一种减摩添加剂时，由该聚合物组合物构成的部分的耐磨性能被维持在与由相同聚合物组合物构成但不含聚(亚芳基硫醚)(P2)的部分基本上相同的水平，所述聚(亚芳基硫醚)(P2)已经重量对重量地完全由所述聚(芳醚酮)(P1)代替。
本发明的另一方面是指针对构成上述部分的聚合物组合物本身。因此，本发明还涉及一种聚合物组合物，该聚合物组合物尤其好地适合于制造一种物品的带有一个支承表面的一个部分，所述聚合物组合物包括至少一种聚(芳醚酮)(P1)以及至少一种聚(亚芳基硫醚)(P2)，其中：
-该聚(芳醚酮)(P1)和聚(亚芳基硫醚)(P2)的联合重量，基于该聚合物组合物的总重量，是低于0.75，并且
-聚(亚芳基硫醚)(P2)与该聚(芳醚酮)(P1)的重量比是包含在0.2与0.8之间。
在一个优选实施方案中，本发明的聚合物组合物进一步包括至少一种减摩添加剂。当该减摩添加剂与聚合物组合物的重量比是至少0.30时获得了良好的结果。
聚合物组合物
按照先前所提及的，根据本发明的聚合物组合物包括至少一种聚(芳醚酮)(P1)以及至少一种聚(亚芳基硫醚)(P2)。
在根据本发明的聚合物组合物中，该聚(芳醚酮)(P1)和该聚(亚芳基硫醚)(P2)的联合重量，基于该聚合物组合物的总重量，是低于0.75；它优选是最多0.70，更优选是最多0.65并且还要更优选是最多0.60。在另一方面，该聚(芳醚酮)(P1)和该聚(亚芳基硫醚)(P2)的联合重量，基于该聚合物组合物的总重量，通常是至少0.30，优选是至少0.40，更优选是至少0.45并且还要更优选是至少0.50。
而且，在根据本发明的聚合物组合物中，该聚(亚芳基硫醚)(P2)与该聚(芳醚酮)(P1)的重量比是包含在0.2与0.8之间。该聚(亚芳基硫醚)(P2)与该聚(芳醚酮)(P1)的重量比优选是至少0.25，更优选是至少0.3，还要更优选是至少0.4并且最优选是至少0.45。在另一方面，该聚(亚芳基硫醚)(P2)与该聚(芳醚酮)(P1)的重量比优选是最多0.7，更优选是最多0.6，并且还更优选是最多0.55。
聚(芳醚酮)(P1)
为了本发明的目的，术语“聚(芳醚酮)”旨在表示任何聚合物，该聚合物的大于50wt.％的重复单元是包括至少一个处于两个亚芳基基团之间的羰基基团的重复单元(R1)，所述重复单元(R1)具有以下化学式中的一种或多种：
其中：
-Ar独立地是选自亚苯基、亚联苯基、或亚萘基的一个二价的芳香族基团，
-X独立地是O、C(＝O)、或一个直接键，
-n是从0至3的一个整数，
-b、c、d、以及e是0或1，
-a是从1至4的一个整数，并且
-优选地，当b是1时，d是0。
重复单元(R1)可以特别是选自：
Figure G2008800194029D00061
以及
优选地，重复单元(R1)是选自：
Figure G2008800194029D00073
以及
Figure G2008800194029D00074
根据本发明的聚(芳醚酮)(P1)优选是选自下组，其构成为：聚(醚醚酮)、聚(醚酮)、聚(醚酮酮)、以及它们的混合物。
为了本发明的目的，一种聚(醚酮)旨在表示大于50wt.％的重复单元是具有化学式(VI)的重复单元(R1)的任何聚合物。
为了本发明的目的，一种聚(醚醚酮)旨在表示大于50wt.％的重复单元是具有化学式(VII)的重复单元(R1)的任何聚合物。
为了本发明的目的，一种聚(醚酮酮)旨在表示大于50wt.％的重复单元是具有化学式(IX)的重复单元(R1)的任何聚合物。
更优选地，重复单元(R1)是：
Figure G2008800194029D00081
优选聚(芳醚酮)(P1)的大于70wt.％、并且更优选大于85wt.％的重复单元是重复单元(R1)。还更优选地，聚(芳醚酮)(P1)的基本上全部的重复单元都是重复单元(R1)。最优选地，聚(芳醚酮)(P1)的全部重复单元都是重复单元(R1)。
当聚(芳醚酮)(P1)是一种聚(醚醚酮)均聚物，即基本上全部的(若不是全部的话)重复单元是具有化学式(VII)的一种聚合物时获得了优异的结果。来自Victrex Manufacturing Ltd.的
Figure G2008800194029D00082
150P和
Figure G2008800194029D00083
450P PEEK、以及来自Solvay Advanced Polymers，L.L.C.的
Figure G2008800194029D00084
和
Figure G2008800194029D00085
PEEK是聚(醚醚酮)均聚物的例子。
聚合物(P1)相对于该聚合物组合物的总重量的重量值优选是至少20wt.％，并且更优选是至少30wt.％；此外，聚合物(P1)相对于该聚合物组合物的总重量的重量值优选是最多70wt.％，更优选是最多60wt.％，还更优选是最多50wt.％，并且最优选是最多40wt.％。
聚(亚芳基硫醚)(P2)
为了本发明的目的，聚(亚芳基硫醚)(P2)旨在表示一种聚合物，该聚合物的大于50wt.％的重复单元是具有一种或多种以下通用型的化学式的重复单元(R2)：
-Ar-S-                                                (R2)
其中Ar基团表示一个可任选取代的亚芳基基团，诸如一个亚苯基或一个亚萘基基团，它通过它的两个端各自连接至两个硫原子上并且经由一个直接的C-S键形成硫醚基团。优选的重复单元Ar是可任选取代的对亚苯基(形成重复单元(R2)像
Figure G2008800194029D00091
)以及可任选取代的间亚苯基(形成重复单元(R2)像
Figure G2008800194029D00092
)。
可任选地取代的亚芳基基团Ar可以是未取代的，这经常是优选的。
在某些实施方案中，该可任选取代的亚芳基基团Ar可以被一个或多个取代基团所取代，这些取代基团包括但不限于卤素原子、C1-C12烷基、C7-C24烷芳基、C7-C24芳烷基、C6-C18芳基、C1-C12烷氧基基团、以及C6-C18芳氧基基团，以及取代的或未取代的亚芳基硫醚基团本身，它们的亚芳基基团也通过它们的两个端各自连接至两个硫原子并且经由一个直接的C-S键形成硫醚基团，例如下式中：
Figure G2008800194029D00101
由此产生分支的、直至交联的聚合物链。
该聚(亚芳基硫醚)优选包含大于70wt.％、更优选大于80wt.％、并且还要更优选大于90wt.％的重复单元(R2)。最优选地，它不含除(R2)之外的重复单元。
一种优选的聚(亚芳基硫醚)是聚(亚苯基硫醚)，即一种聚合物，该聚合物的大于50wt.％的重复单元是具有以下通用型的一种多种化学式的重复单元：
-pPh-S-                                            (R3)
其中pPh基团表示一个可任选取代的对亚苯基基团，通过它的两个端各自连接至两个硫原子并且经由一个直接的C-S键形成硫醚基团。
pPh可以是未取代的，这经常是优选的。
在某些实施方案中，pPh可以被一个或多个取代基团所取代，这些取代基团包括但不限于卤素原子、C1-C12烷基(形成取代的单元(R3))像
Figure G2008800194029D00102
)、C7-C24烷芳基、C7-C24芳烷基、C6-C18芳基、C1-C12烷氧基基团、C6-C18芳氧基基团，以及取代的或未取代的亚芳基硫醚基团本身(有可能是取代的或未取代的对亚苯基硫醚基团本身)，亚芳基基团，也通过它的两端各自连接至两个硫原子并且经由一个直接的C-S键形成硫醚基团，诸如：
Figure G2008800194029D00111
该聚亚苯基硫醚优选包含大于70wt.％、更优选大于80wt.％、并且还要更优选大于90wt.％的重复单元(R3)。
该聚(亚芳基硫醚)，特别是聚(亚苯基硫醚)，可以进一步包含除(R2)之外的重复单元；除(R2)之外的重复单元的非限制性的例子是能够通过Na2S与具有通式Cl-Ar°-D-Ar-Cl的二卤化合物的反应通过从该二卤化合物中除去氯原子而形成的那些重复单元：
Na2S+Cl-Ar°-D-Ar°-Cl→-Ar°-D-Ar°-S-重复单元(R4)
其中Ar°是一种可任选取代的亚芳基基团并且D可以是除硫醚(-S-)之外或除以硫醚双封端的双自由基(-S-D’-S-，其中D’可以是任何双自由基)之外的任何双自由基。
重复单元(R4)的两个片段-Ar°-S-都不同于重复单元(R2)，不同之处在于可任选取代的基团Ar°都不通过它的两个端各自连接至两个硫原子并且经由一个直接的C-S键形成硫醚基团，每个亚芳基基团Ar°的至少一个端与如以上定义的D相连。
重复单元(R4)的非限制性的例子包括：
--Ar°-O-Ar°-S-，像
Figure G2008800194029D00121
-Ar°-S(＝O)2-Ar°-S-，像
-Ar°-C(＝O)-Ar°-S-，像
Figure G2008800194029D00123
以及它们的混合物，其中该双自由基D分别是氧基、硫酰或碳酰的双自由基。
当该聚(亚芳基硫醚)不含除重复单元(R2)之外的重复单元时，获得了良好的结果。当该聚(亚芳基硫醚)是不含除重复单元(R3)之外的重复单元的聚(亚苯基硫醚)时，获得了非常好的结果。当该聚(亚芳基硫醚)是不含除未取代的对亚苯基重复单元之外的重复单元的聚(亚苯基硫醚)时，可以获得优异的结果。
聚(亚芳基硫醚)是从诸如Chevron Phillips Chemical Company、Fortron Industries、以及GE Plastics的来源可商购的。聚(亚芳基硫醚)类的商业等级包括
Figure G2008800194029D00124
以及
Figure G2008800194029D00125
聚(亚苯基硫醚)类。
按照以上所说明的，聚(亚芳基硫醚)(P2)可以处于直链聚合物、支链聚合物和/或交联聚合物的形式。
聚合物(P2)相对于该聚合物组合物的总重量的重量值优选是至少10wt.％，并且更优选是至少15wt.％；此外，聚合物(P2)相对于该聚合物组合物的总重量的重量值优选是最多50wt.％，更优选是最多40wt.％，还要更优选是最多30wt.％并且最优选是最多20wt.％。
聚合物组合物的可任选的成分
根据本发明的聚合物组合物可以不含除聚(芳醚酮)(P1)和聚(亚芳基硫醚)(P2)之外的其他聚合物。可替代地，根据本发明的聚合物组合物可以包括不同于(P1)和(P2)的一种第三聚合物(P3)；例如，由至少一种聚(芳醚酮)(P1)、至少一种聚(亚芳基硫醚)(P2)以及不同于(P1)和(P2)的一种第三聚合物(P3)构成的三元共混物也在本发明的范围之内，前提是基于在该聚合物组合物中的聚(芳醚酮)(P1)、聚(亚芳基硫醚)(P2)以及第三聚合物(P3)的联合重量，该第三聚合物(P3)的重量包含在0与25wt.％之间。
根据本发明的聚合物组合物可以进一步包含一种或多种常规添加剂，其量值是对根据本发明的聚合物组合物的特性不会有害。作为此类添加剂的非限制性例子，在此可以提及抗氧化剂类、热稳定剂类、抗紫外线剂类、阻燃剂类、抗静电剂类、润滑剂类、腐蚀抑制剂类、颜料类、增塑剂类、加工助剂类、用于控制交联程度的试剂类、交联促进剂类、以及诸如此类。
在本发明的一个优选实施方案中，该聚合物组合物进一步包括至少一种减摩添加剂。该聚合物组合物可以进一步包括一种并且仅一种减摩添加剂；可替代地，该至少一种减摩添加剂可以是至少两种减摩添加剂的混合物。
然后，所述优选实施方案的一方面涉及一种物品，该物品包括具有一个支承表面的至少一个部分，所述部分是由包括至少一种聚(芳醚酮)(P1)、至少一种聚(亚芳基硫醚)(P2)、以及至少一种减摩添加剂的聚合物组合物构成的，其中：
-该聚(芳醚酮)(P1)和该聚(亚芳基硫醚)(P2)的联合重量基于该聚合物组合物的总重量是低于0.75，并且
-聚(亚芳基硫醚)(P2)与该聚(芳醚酮)(P1)的重量比是包含在0.2与0.8之间。
所述优选实施方案的另一方面还涉及一种聚合物组合物，该聚合物组合物尤其好地适合于制造一种物品的具有一个支承表面的部分，所述聚合物组合物包括至少一种聚(芳醚酮)(P1)、至少一种聚(亚芳基硫醚)(P2)、以及至少一种减摩添加剂，其中：
-该聚(芳醚酮)(P1)和该聚(亚芳基硫醚)(P2)的联合重量基于该聚合物组合物的总重量是低于0.75，并且
-聚(亚芳基硫醚)(P2)与该聚(芳醚酮)(P1)的重量比是包含在0.2与0.8之间。
减摩添加剂
根据本发明，一种“减摩添加剂”旨在表示该聚合物组合物的一种潜在组分，该组分与不包括该减摩添加剂的可比较的聚合物组合物相比为所得的聚合物组合物提供了减小的摩擦系数。因此，该减摩添加剂使该所得的聚合物组合物以及包括所述聚合物组合物的物品具有更滑的或柔滑的或光滑的感觉，具有在该聚合物组合物(或包括所述聚合物组合物的物品)与将要和该聚合物组合物进行接触的材料之间减小的摩擦。
减摩添加剂优先选自下组，其构成为：氟聚合物类，诸如聚(四氟乙烯)、碳纤维、无机纤维、聚合物纤维、石墨、硅油、硅氧烷聚合物类、二硫化钼、氮化硼、碳化硅、硅石、氮化硅、氧化锆、氧化铝、以及它们的混合物。它更优先选自下组，其构成为：氟聚合物类、碳纤维、聚合物纤维、石墨、以及它们的混合物。
在某些优选实施方案中，该减摩添加剂可以是一种微粒固体型减摩添加剂，该添加剂可以或者是微观的或纳米级维度的(即，其中平均颗粒具有至少一个长度在200nm下的维度)。术语“微粒固体”在此旨在表示具有非纤维状的形态学(例如球、晶片、杆、小粒、粗制粉末、超细粉等等)的一种固体，或通过粉碎(即，例如通过研磨、磨碎、捣碎或磨损而减小至非常小的颗粒)一种纤维材料获得的一种微粒固体。
在一些要求多的应用中，作为微粒型减摩添加剂，石墨是优选的。
在某些其他优选实施方案中，该减摩添加剂可以是润滑的增强纤维。如在此使用的“纤维”、以及“纤维状材料”是指固体的一种基本形式(经常是结晶的)，其特征为相对高的韧性和极其高的长径比。这些纤维可以是连续的、不连续的、研磨的、剁碎的、以及它们的组合。
在一些要求多的应用中，作为润滑的增强纤维，碳纤维是优选的。
对本发明有用的碳纤维可以有利地通过对不同聚合物前体(例如像人造纤维、聚丙烯腈(PAN)、芳香族的聚酰胺、或酚醛树脂)进行热处理以及热解而获得；对本发明有用的碳纤维还可以从沥青材料中获得。术语“石墨纤维”旨在表示通过对碳纤维进行高温热解(超过2000℃)而获得的碳纤维，其中碳原子以类似于石墨结构的方式排布。对本发明有用的碳纤维优先选自下组，其构成为：PAN基碳纤维、沥青基碳纤维、石墨纤维、以及它们的混合物。
碳纤维优选是PAN基碳纤维。已经发现的适合用在本发明中的此类碳纤维的例子包括碳纤维
Figure G2008800194029D00151
219级。
还在某些其他优选实施方案中，带有一个支承表面的物品包括至少两种减摩添加剂的混合物。
至少两种减摩添加剂的混合物优选是由选自微粒固体型减摩添加剂的至少一种减摩添加剂，以及选自润滑的增强纤维的至少一种其他减摩添加剂组成的。
一种第一更优选的混合物是碳纤维和石墨的共混物。还要更优选地，它是石墨化的沥青基碳纤维和石墨的共混物。碳纤维与石墨的重量比有利地是至少1，优选至少1.5并且更优选至少1.75。在另一方面，碳纤维与石墨的重量比有利地是最多3，优选最多2.5并且更优选最多2.25。
另一种更优选的混合物是碳纤维和聚(四氟乙烯)的共混物。还要更优选地，它是石墨化的沥青基碳纤维和聚(四氟乙烯)的共混物。该碳纤维与聚(四氟乙烯)的重量比有利地是至少1，优选至少1.5并且更优选至少1.75。在另一方面，该碳纤维与聚(四氟乙烯)的重量比有利地是最多3，优选是最多2.5并且更优选是最多2.25。
该减摩添加剂与聚合物组合物的重量比通常是低于0.70，优选是最多0.6，更优选是最多0.55并且还要更优选是最多0.50。在另一方面，该减摩添加剂与聚合物组合物的重量比有利地是最少0.10，或甚至至少0.20，或甚至大于0.25；它优选是至少0.30，更优选至少0.35并且还要更优选至少0.40。
在依照本发明的一个特别优选实施方案中，该聚合物组合物基本上是由、或甚至是由至少一种聚(芳醚酮)(P1)、至少一种聚(亚芳基硫醚)(P2)以及至少一种减摩添加剂组成的，其中：
-该减摩添加剂的重量，基于该聚合物组合物的总重量，是大于0.25，优选是至少0.30，更优选是至少0.35并且还要更优选是至少0.40，并且
-聚(亚芳基硫醚)(P2)与聚(芳醚酮)(P21)的重量比是包含在0.2与0.8之间。
包含在带有一个支承表面的物品的部分中的聚合物组合物的重量值相对于所述部分的总重量有利地是至少10wt.％，优选是至少50wt.％，更优选是至少80wt.％。还要更优选地，所述部分基本上是由本发明的聚合物组合物构成的。
本发明的聚合物组合物的组分，特别是聚合物(P1)、聚合物(P2)、可任选的聚合物(P3)以及可任选的一种或多种减摩添加剂可以是共混的或捏合的。例如，可以将该聚合物组合物的所有组分首先进行共混并且接着进行共挤出。可替代地，这些组分可以最后使用不同的进料区域分别进料至挤出机。若需要的话，可以对它们中的仅一些预先共混并且随后进料至该挤出机。例如，可以对这些聚合物组分[聚合物(P1)+聚合物(P2)]进行共混并且随后进料至挤出机中以进行捏合而该一种或多种减摩添加剂(一起或分别地)可以在下游进料。
总体上，带有一个支承表面的物品的所述部分具有摩擦学性能和机械性能的出色的平衡、显著的尺寸稳定性、化学耐受性、优异的表面光洁度(例如有光泽的平滑表面)、以及严格的尺寸精确度。由于以上所提及的特性，根据本发明的物品通常特别地表明在长期的摩擦和磨损应用的框架中能经受严苛的工作条件(例如非常低的或非常高的使用温度、侵蚀性的化学环境、干燥的或液体的环境；高速；低速；高载荷；非常长的使用时间；提高的PV；等等)。
有利的是，根据本发明的物品被用作滑动部分，特别是用作在摩擦和磨损应用中的滑动部分。
所述物品包括但不限于以下物品，诸如像经受相对高的载荷、相对高的速度、或两者都经受的支承件类。如在此使用的“支承件”以及“支承件类”是指带有一个在相对运动中与一个表面相互作用(例如通过滑动、枢转、摆动、往复、旋转、或诸如此类)的表面的任何一种或多种物品。此类物品的例子包括但不限于轴承、轴衬、齿轮、套筒轴承、密封圈、轴颈轴承、止推垫圈、防擦条、滑动件、轴承垫、滚珠轴承(包括滚珠)、阀座、活塞环、阀门引导件、压缩机叶片、密封件、静态的垫圈以及动态的垫圈、以及要求耐磨损和自润滑的其他应用中。
根据本发明的物品优先选自包括金属-聚合物轴承的支承件类、耐摩轴承保持器、止推垫圈、刷式垫圈、轴衬、密封圈、滑动件、线缆支架、滚珠轴承滚珠、凸轮顶杆、以及齿轮。
在一个具体实施方案中，根据本发明的物品是一种化学机械平坦化作用的CMP保持环，该保持环包括具有一个支承表面的至少一个部分，该部分是由如以上描述的聚合物组合物构成。这种CMP保持环已经被穷尽式地描述在先前引用的于2007年4月23日提交的美国临时申请号60/913,395中。该CMP保持环可以处于圆环形环的形式。该CMP保持环可以具有与基片载体相接触的上部以及与基片相接触的下部，其中该上部是由不同于下部的聚合物组合物的材料制成的。整个保持环可以是由该聚合物组合物制成的。该保持环可以处于具有不闭合圆周的角度环的形式。该保持环可以具有包括一种金属的一个上面部分或部分。
CMP法总体上包括：使一个晶片的表面与一个抛光垫进行接触同时将该晶片保持在包括如以上所描述的保持环的一个基片载体中，并且将该晶片的表面进行抛光同时使该基片载体和该抛光垫中的至少一者旋转，其中该保持是通过使该保持环与该晶片接触而进行的。该晶片的表面可以在一种抛光物质的存在下与一个抛光垫相接触。该晶片的表面和抛光垫可以在包括一种胶态二氧化硅的含水混合物的存在下进行接触。该基质可以是一种硅晶片；该硅晶片可以具有圆形的形状并且在抛光过程中该晶片漂浮在由保持环所限定的区域内。
该基片载体总体上包括：如以上所描述的CMP保持环、一个背衬件、以及一个本体，其中该保持环是从该本体可延伸的并且可伸缩的并且该保持环用一个延伸和/或收缩装置连接至该本体。该基片载体的本体可以是可旋转的。
本发明仍有另一方面涉及一个有效量(ε)的至少一种聚(亚芳基硫醚)(P2)用于稀释包含在一种聚合物组合物中的至少一种聚(芳醚酮)(P1)的用途，而同时将该聚合物组合物的耐摩擦性和/或耐磨性维持在至少与包含该聚(芳醚酮)(P1)、不含该聚(亚芳基硫醚)(P2)的聚合物组合物基本相同的水平。该聚(亚芳基硫醚)(P2)的有效量(ε)基于在该聚合物组合物中的聚(芳醚酮)(P1)和聚(亚芳基硫醚)(P2)的联合重量有利地是低于50wt.％，优选低于40wt.％，并且更优选低于35wt.％。此外，ε基于在该聚合物组合物中的聚(芳醚酮)(P1)和聚(亚芳基硫醚)(P2)的联合重量有利地是在15wt.％之上，优选在25wt.％之上并且更优选在30wt.％之上。
以下提供了本发明的说明性的实例，但不对其进行限制。
实例
根据本发明制备两种聚合物组合物，即聚合物组合物E1和E2。为了对比还制备了与本发明相对的另一种聚合物组合物，即聚合物组合物CE1。在表1中列出了包含在示例性聚合物组合物中的所有成分的性质和量。
在这些实验中使用的聚(芳醚酮)(PEEK)以及聚(亚芳基硫醚)(PPS)分别是来自Solvay Advanced Polymers，L.L.C的
Figure G2008800194029D00191
KT-880P和由Dainippon Ink and Chemicals供应的DIC等级的T-4G；PAN基碳纤维是从Toho Tenax America，Inc.购买的
Figure G2008800194029D00192
219，并且石墨粉优越等级4735FF是从Superior Graphite购买的。
表1
配方(wt.％)
  E1   E2   CE1
  PEEK   36.7   36.7   55
  PPS   18.3   18.3   -
  碳纤维   30   30   30
  PTFE   15   -   15
  石墨   -   15   -
配制条件
将实例和对照的配方在一台Berstorff25mm同向啮合型双螺杆挤出机上进行配制，该挤出机是由八个机筒区构成并且具有40∶1的L∶D之比。将碳纤维在机筒5通过一个侧面送料器用重量分析方式来进料至该挤出机，而该配方的其余成分在每种情况下被翻转共混并且在机筒1处用重力测量方式进料。在机筒7处使用真空通风以除去来自成股和成粒之前的熔融物的任何湿气或其他挥发物。这些股是通过浸入水槽中进行冷却并且然后被输送到一个股料台(strand table)上，在该台上将这些股随后进行空气冷却然后成粒。在表2中示出了在配制实例和对照样中所使用的机筒温度的设置以及其他条件。
表2
用于配制样本E1、E2、以及对照样CE1的配制运行参数
  设定点
  机筒1温度(℃)   不加热
  机筒2温度(℃)   330
  机筒3温度(℃)   330
  机筒4温度(℃)   330
  机筒5温度(℃)   330
  机筒6温度(℃)   340
  机筒7温度(℃)   340
  机筒8温度(℃)   340
  模口适配器(℃)   340
  模口(℃)   330
  熔融温度(℃)   385-395
  螺杆速度(RPM)   220
  真空(以Hg计)   27
  进料速率，碳纤维(lb/hr)   6
  进料速率，其他成分(lb/hr)   14
  总处理速率(lb/hr)   20
将由以上描述的过程生产的粒料样品在设定为300°(149℃)的温度的干燥的对流烘箱中干燥过夜(约16小时)。然后使用标准的50吨的Sumitomo注塑模制压机(最大液压压力是2180磅/平方英寸)将对照和实例的干燥的粒料进行注塑模制以给出止推垫圈测试样品。模制温度设置条件概述在表3中。
表3
模制条件
Figure G2008800194029D00221
耐磨性测量
摩擦和磨损测试是使用Falex Multispecimen测试机用模制的止推垫圈样品进行的。该样品几何形状和测试是依照ASTM D3702进行的。对于E1、E2、以及CE1的耐磨性测量结果在表4中给出。
表4
磨损因数结果(x 10-10in3-min/ft-lb-hr)
  E1   E2   CE1
  润滑的(75英尺/分，1000磅/平方英寸)   3.4   2.7   2.9
以一种出人意料的方式，本发明的共混物(E1和E2)实现了将磨损因数维持在与和本发明相对的聚合物组合物(不含任何PPS(CE1))的磨损因数基本相同的水平。本发明的共混物E2与对照实例(CE1)的耐磨性相比甚至达到提高了耐磨性的水平。
显然，鉴于以上传授内容，有可能对本发明做出的多种修改以及变更。因此应理解的是，在所附的权利要求的范围之内，可以按除在此所具体描述的之外的其他方式来实施本发明。

Claims (15)

1.一种物品，其包含具有支承表面的至少一个部件，所述部件是由包含至少一种聚(芳醚酮)(P1)和至少一种聚(亚芳基硫醚)(P2)的聚合物组合物组成的，其中：
_基于所述聚合物组合物的总重量计，所述聚(芳醚酮)(P1)和所述聚(亚芳基硫醚)(P2)的联合重量为低于0.75，和
_所述聚(亚芳基硫醚)(P2)与所述聚(芳醚酮)(P1)的重量比包含在0.2与0.8之间。
2.根据权利要求1所述的物品，其中所述聚(芳醚酮)(P1)是聚(醚醚酮)和所述聚(亚芳基硫醚)(P2)是聚(亚苯基硫醚)。
3.根据权利要求1或2所述的物品，其中所述聚合物组合物进一步包括至少一种减摩添加剂。
4.根据权利要求3所述的物品，其中所述减摩添加剂与聚合物组合物的重量比为至少0.30。
5.根据权利要求4所述的物品，其中基于所述聚合物组合物的总重量计，所述聚(芳醚酮)(P1)和所述聚(亚芳基硫醚)(P2)的联合重量为至少0.40，和所述减摩添加与聚合物组合物的重量比为至少0.40。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的物品，其中所述减摩添加剂选自含氟聚合物、碳纤维、聚合物纤维、石墨以及它们的混合物。
7.根据权利要求6所述的物品，其中所述减摩添加剂或者是碳纤维和石墨的混合物，或者是碳纤维和聚(四氟乙烯)的混合物，其中各自地，所述碳纤维与石墨的重量比或所述碳纤维与聚(四氟乙烯)的重量比的范围在1.75与2.25之间。
8.根据以上权利要求中任一项所述的物品，其中所述聚(亚芳基硫醚)(P2)与聚(芳醚酮)(P1)的重量比的范围为从0.3至0.7。
9.根据权利要求8所述的物品，其中所述聚(亚芳基硫醚)(P2)与聚(芳醚酮)(P1)的重量比的范围为从0.4至0.6。
10.根据以上权利要求中任一项所述的物品，其选自轴承、轴衬、齿轮、套筒轴承、密封圈、轴颈轴承、止推垫圈、防擦条、滑动件、轴承垫、滚珠轴承、阀座、活塞环、阀门引导件、压缩机叶片、密封件、静态的垫圈和动态的垫圈。
11.根据权利要求1至9中任一项所述的物品，所述物品是化学机械平坦化的保持环。
12.一种聚合物组合物，所述组合物尤其好地适合于制造物品的具有支承表面的部件，所述聚合物组合物包括至少一种聚(芳醚酮)(P1)和至少一种聚(亚芳基硫醚)(P2)，其中：
_基于所述聚合物组合物的总重量计，所述聚(芳醚酮)(P1)和所述聚(亚芳基硫醚)(P2)的联合重量为低于0.75，和
_所述聚(亚芳基硫醚)(P2)与所述聚(芳醚酮)(P1)的重量比包含在0.2与0.8之间。
13.根据权利要求12所述的聚合物组合物，其中所述聚合物组合物进一步包含至少一种减摩添加剂，该减摩添加剂与聚合物组合物的重量比为至少0.30。
14.根据权利要求12或13所述的物品，其中：
_所述聚(芳醚酮)(P1)是聚(醚醚酮)和所述聚(亚芳基硫醚)(P2)是聚(亚苯基硫醚)，
_基于所述聚合物组合物的总重量计，所述聚(芳醚酮)(P1)和所述聚(亚芳基硫醚)(P2)的联合重量为至少0.40，和
_所述聚(亚芳基硫醚)(P2)与所述聚(芳醚酮)(P1)的重量比的范围为从0.3至0.7。
15.有效量(ε)的至少一种聚(亚芳基硫醚)(P2)用于稀释包含在聚合物组合物中的至少一种聚(芳醚酮)(P1)的用途，其中同时将所述聚合物组合物的耐摩擦性和/或耐磨性维持在至少与包含所述聚(芳醚酮)(P1)、不含所述聚(亚芳基硫醚)(P2)的聚合物组合物的耐摩擦性和/或耐磨性基本相同的水平。
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