CN1020912C - 具有改善的抗摩擦和抗噪声特性的自润滑耐磨部件 - Google Patents

Abstract

一种热塑性树脂组合物，它包括(A)99.9～60份(重量)热塑聚酯或聚缩醛，(B)0.05～20份(重量)粘度为150000cst或更高的硅油和(C)0.05～20份(重量)粘度为3000cst或更小的润滑油；并且该热塑性树脂组合物在磨蚀耐久性方面得到改进。

Description

本发明涉及能提供优异的长期和短期摩擦和磨蚀特性，滑动时只产生小的摩擦噪音的滑动元件的热塑性树脂组合物，特别是涉及一种由（A）热塑性聚酯树脂或聚缩醛树脂;（B）粘度为150000cst或更高的硅油和（C）粘度为3，000cst或更低的润滑油所组成的热塑性树脂组合物。

热塑性聚酯树脂（例如聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯）或聚缩醛树脂由于其优异的机械性能，电性能，耐热，耐化学品和可加工性能，近年来已在十分广阔的领域被用作工程塑料。而且有这样一种趋势，即这些树脂要在更苛刻的条件下用于更广的领域，在越来越多的情况下对它们有更高的性能要求。这些性能之一就是进一步改进在汽车、电气和电子产品等领域中作为滑动构件和机械构件的摩擦和磨蚀特性、改进的摩擦和磨蚀特性的长期耐久性、降低由于滑动而造成的摩擦噪音等。

例如（1）一种方法，其中加入固体润滑剂，例如二硫化钼和石墨;（2）一种方法，其中加入粉状和纤维状聚四氟乙烯树脂;（3）一种方法，其中加入液体或半固体润滑剂，例如石油润滑油，合成润滑油，脂肪醇或其酯等等已知是改进热塑性树脂摩擦和磨蚀特性的方法。不言而喻，虽然使用这些已知的方法也能改进摩擦和磨蚀特性，特别是在低速和低载荷的滑动条件下短期使用等许多情况下能完全满足其要求。然而，当滑动条件变成在较高的速率和载荷下，以及虽然在低速率和低载荷的滑动条件下但随着滑动时间的推移，摩擦特 性显著变坏，就会发生摩擦特性变得不足等问题。因此要求有长期耐久性和重现度。此外，一种方法是加入聚乙烯、聚四氟乙烯等以软化树脂，该方法通常已用作为改进滑动时摩擦噪音的方法。然而，用这个方法未必能达到满足要求的低噪音性能。此外，还会出现降低物理性能，如机械强度的问题。

如上所述，按照传统的已知方法已不能满足在摩擦和磨蚀特性方面日益苛刻的要求，特别是在高速和高载荷滑动条件下的特性，长期特性或滑动时的低噪音特性。因此热切希望对它们加以改进。

本发明者从他们为解决在不损失热塑性聚酯树脂和聚缩醛树脂的优异性能并改进短期和长期摩擦和磨蚀特性及降低滑动时摩擦噪音等问题所进行的重复认真的研究中发现，加入具有特定高粘度的硅油和特定低粘度的润滑油，由于其协同作用是显著有效的，本发明因此而得以实现。

这就是说，本发明的目的就是提供一种由（A）99.9～60.0份（重量）热塑性聚酯树脂或聚缩醛树脂;（B）0.05～20.0份（重量）粘度为150，000cst或更高的硅油和（C）0.05～20.0的粘度为3000cst或更低的润滑油所组成的热塑性树脂组合物。

用在本发明中的热塑性聚酯包括由二羧基化合物和二羟基化合物缩聚，羟羧基化合物缩聚，这三种组分的混合物等等缩聚而得到的聚酯，对本发明来说均聚酯和共聚酯都同样有效。

用在本发明中的二羧酸化合物包括已知的二羧酸化合物，例如对苯二甲酸、间苯二甲酸、萘二羧酸、联苯二羧酸、二苯基醚二羧酸、 二苯基乙烷二羧酸、环己烷二羧酸、己二酸和癸二酸以及它们的烷基、烷氧基或卤素取代的化合物。此外也可以用这些二羧酸化合物的成酯衍生物，如低级醇酯，例如二甲酯。在本发明中上述化合物可单独或组合使用。

其次，二羟基化合物包括如乙二醇、丙二醇、丁二醇、新戊二醇、氢醌、间苯二酚、二羟基苯基、萘二醇、二羟基二苯醚、环己烷二醇和2，2′-双（4-羟苯基）丙烷等二羟基化物以及它们的烷基、烷氧基或卤素取代的化合物等等。它们能单独使用或组合使用。

此外，羟基羧酸包括如羟基苯甲酸、羟基萘甲酸和二苯撑羟基羧酸等羟基羧酸和它们的烷基、烷氧基或卤素取代的化合物。也可以用这些化合物的成酯衍生物。在本发明中，这些化合物能单独使用或组合使用。

按照本发明，由上述化合物作为单体的缩聚而形成的每一种热塑性聚酯都能单独用或组合使用。希望使用聚对苯二甲酸亚烷基二醇酯，最好用聚对苯二甲酸丁二醇酯，在这种情况下，本发明的效果是显著的。

此外，在本发明中，热塑性聚酯可用已知的方法进行改性，例如，交联和接技聚合的方法。

本发明中所使用的聚缩醛树脂包括聚缩醛均聚物和大部分主链是由甲醛链形成的聚缩醛共聚物。此外，虽然用已知的方法通过交联或接技聚合使聚缩醛改性，但它们还可被用作基本树脂并表现出本发明的效果。

其次，在上述本发明的热塑性树脂（组分A）中加入二甲基聚硅氧烷或通过在二甲基硅氧烷中用至少有一种选自氢、苯基、卤代苯基、 卤代烷基、氟酯基等取代部分甲基而得到的化合物用作为硅油（组分B），这些硅油按照ASTM    D-445测定具有150000cst（25℃）的非常高的粘度。

如果加入粘度低于150000cst的硅油，特别是100000cst或更低，则初始摩擦和磨蚀特性得以增进，但作为本发明目的的长期摩擦和磨蚀特性或滑动时的摩擦噪音不能得到足够的改进，而如果使用具有高聚合度的橡胶状硅树脂时，不仅将它们均匀地分散到树脂中会十分困难，因而不能期望它能改进摩擦和磨蚀特性，而且根据情况还会损失机械性能，这是所不希望的。比较理想的是使用粘度为200000～1000000cst的硅油。

此外，在本发明中这些硅油可用多种溶剂等等稀释或可用所加的无机或有机固体物吸收。在许多情况下考虑到加入硅油的可加工性和硅油的分散性是希望这样做的。此外为了改进硅油在树脂中的分散性，也希望同时使用一种分散介质。

在本发明中与这种高粘度硅油（组分B）一起加入粘度为3000cst或更低（25℃）的润滑油作为组分C。这样，协同效应看来显著改进短期摩擦和磨蚀特性同样也改进长期摩擦和磨蚀特性。为了获得更为有效的协同效果，希望使用粘度为2000cst或更低的润滑油。

用于本发明的润滑油（组分C）是一些已知的润滑油，如合成润滑油、石油润滑油和植物及动物油。从它们之中选出至少一种加入。石油润滑油主要是分馏和精馏石油得到的石蜡系列、萘系列等烃类所构成。它们包括汽轮油、机油、发动机油、齿轮油、锭子油、冷冻机油、石蜡油等等。

此外合成润滑油包括各种硅油、聚亚烷基二醇油、多羟基酯油、聚苯醚油、双酯润滑油、聚烯烃油等等。

此外植物和动物油是从植物的果实、种子、脂肪肉等中提取的油。它们包括豆油、椰子油、棕榈油、棉子油、亚麻子油、菜籽油、蓖麻油、鲸油、Sguwalene等等。在本发明的润滑油中还包括天然和合成的高级脂肪酸和它们的酯，只要它们能满足组分C的粘度要求，它们是这些植物和动物油的主要组分。

此外，为了改进润滑油（组分C）的性能。可在其中加入抗氧剂，特压添加剂，抗磨蚀剂，油剂，粘度改进剂，倾点降低剂等。还可以在其中加入增粘剂和诸如此类物质以形成润滑脂或可在其中加入稀释剂和类似物。简言之，能满足本发明中基油要求的每一种添加剂都可使用。

在本发明中，在这些润滑剂中希望共用的是石油润滑油类，特别是石蜡系列的油类，也希望选用属于合成润滑油类的硅油类。

在本发明中，上述高粘度硅油（组分B）和低粘度润滑油类（组分C）的加入比例基于99.9～60份（重量）热塑性树脂（组分A）为0.05到20份（重量）。如果它们的加入比例小于此，则由于协同效应不能达到对摩擦和磨蚀特性的充分改进，而如果它们的加入比例大于此，则根据情况其可加工性、机械性能等会显著降低，这是所不希望的。因此考虑到平衡这些物理性能，基于99.9～60份（重量）热塑性树脂（组分A）希望它们的加入比例为0.2～10份（重量）。此外，为了达到更有效的改进摩擦和磨蚀特性的协同效应，希望所加入的低粘度润滑油类（组分C）和高粘度硅油（组分B）的比例为1/5～5/1。

虽然由于同时使用高粘度硅油和低粘度润滑油所产生的协同效应显著改进短期和长期摩擦和磨蚀特性的原因还不总是很清楚，本发明者猜测，在这一由高粘度硅油和低粘度润滑油组成的体系中，高粘度硅油在树脂表面或在所述树脂表面的附近形成一不易分离的稳定的膜，而容易渗出并且在物质性质上长期特性不足的低粘度润滑油被稳定地保持在这层膜中，结果这种低粘度润滑油的优异摩擦特性不仅能保持一个短时间而且能保持一个相当长的时间。

为了进一步改进滑动特性，在本发明的组合物中可以加入能提供优异润滑性能等的固体润滑剂（例如石墨、二硫化钼和金属皂）、聚合物（例如聚乙烯树脂和聚四氟乙烯树脂）。此外，为了按目的改进物理性能，可进一步加入各种已知的添加剂。

添加剂包括抗氧剂、耐候和耐光稳定剂、热稳定剂、油膏、脱模剂、成核剂、硅油分散剂、抗静电剂、阻燃剂、着色剂等。

此外可根据目的在本发明的组合物中加入纤维状，板状和粒状无机填料，如玻璃纤维。此外，不言而喻还可补充加入其它树脂或高分子物质。

本发明的组合物可以很容易地用已知的一般用作为制备传统的树脂组合物的方法来制备。例如一种方法是把各组分混合，然后将该混合物捏合，并在一单螺杆或双螺杆挤出机中挤出造粒，接着模塑;一种方法是一次制成具有不同组成的料粒，然后按指定的量掺混所得的粒料，接着进行模塑并得到具有所要组成的模塑产品;一种方法是将至少有一种组分直接加入到模塑机中其余均可照旧。

特别是，在一个方法中是将高粘度硅油（组分B）和低粘度润滑油（组分C）预先混合，然后将所得到的混合物加到树脂（组分A） 中，这类润滑剂（组分B、C）容易处理，这是在操作中所希望的。

下面参考较好的实施方案更具体地说明本发明，但本发明并不局限于这些实例。

实例1～9和对比例1～6。

将如表1中所示的粘度为150000cst或更高的硅油和粘度为3000cst或更低的各种润滑油与聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂（Polyplastics    Co.，Ltd.制造的“DURANEX2000”）以表1中所示的比例混合，然后将所得的混合物熔融并在一个双螺杆挤出机中捏合以制备粒状组合物。接着将这些粒料注射模塑以制备试样，该试样进行测定。此外，作为对比，也以与上述试样同样的方式测定那些不含高粘度硅油和低粘度润滑油的试样以及只含有它们中之一的试样。所有这些结果示于表1。

此外，滑动特性的测定以下述方法进行，而抗拉特性的测定按照ASTM的方法进行。

运动摩擦特性：

运动摩擦因子用铃木型摩擦和磨蚀实验机以ABS树脂作为对面材料在滑动开始以后和在0.75kg/cm²的压力、180mm/秒的线性速度和2.0cm²的接触面积下滑动60分钟后立即测量。

摩擦噪音特性：

用上述的实验机观察同类材料在3.5kg/cm²的压力、50mm/秒的线性速度和2.0cm²的接触面积下互相摩擦10小时这段时间产生摩擦噪音的状态。

实例10～13和对比例7～9

将表2中所示的粘度为150000cst或更高的硅油和粘度为 3000cst或更低的润滑油与聚缩醛树脂（Polyplastics    Co.，Ltd.制造的“DURACON    M90”）以表2中所示的比例混合并以与实例1～9同样的方式进行测定。此外，为了对比，也以同样的方式测定不含高粘度硅油和低粘度润滑油中的任一种的试样的既不含高粘度硅油也不含低粘度润滑油的试样。所有这些结果都示于表2。

从上述描述和较好的实施方案显而易见，通过在热塑性聚酯或聚缩醛树脂中加入粘度为150000cst或更高的硅油和粘度为3000cst或更低的润滑油所表现出的协同效应显著地改进了各种与滑动有关的特性，例如短期和长期摩擦和磨蚀特性以及滑动时的摩擦噪音，而没有出现使其它物理性质降低到基本上引起疑问程度的这种缺点。

如上所述，本发明的组合物具有平衡的优异性能并能在汽车、电气和电子仪器、办公机械和多种物品等领域中适于用作滑动元件，如齿轮、轴承和链盘。

Claims (4)

1、一种具有改善的抗摩擦和抗摩擦噪声特性的自润滑耐磨部件，该部件由一种热塑性树脂组合物制成，而该组合物主要包括：

(i)99.9-60重量份的热塑性聚酯树脂或聚缩醛树脂；

(ii)0.05-20重量份的粘度为150，000厘沲或更高的硅油；和

(iii)0.05-20重量份的粘度为3，000厘沲或以下的润滑油。

2、权利要求1的组合物，其中所述的聚酯为聚对苯二甲酸亚烷基二醇酯。

3、权利要求1的组合物，其中所述的聚酯是聚对苯二甲酸丁二醇酯。

4、权利要求1的组合物，其中所述的润滑油是石蜡油。