CN103619937B - 具有降低的摩擦系数的组合物、制备其的方法及包含其的制品 - Google Patents
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Abstract
本文公开了一种包含有机聚合物和约2至约10重量百分数的离子液体的组合物。该离子液体可以是卤代或非卤代离子液体。本文还公开了由所述组合物制备的制品。
Description
技术领域
本公开涉及具有降低的摩擦系数的组合物、制备其的方法及包含其的制品。
背景技术
有机聚合物如聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯等是工程热塑性塑料并频繁用于齿轮、凸轮、辊、轴承、螺母和螺栓、电动工具壳体、电气连接件、梳子、线圈架、汽车的燃油箱和厨房用具等的各种应用。这些工程聚合物频繁接触金属配合端面（即，与工程聚合物面相对的金属配合端面）并且在长时间段内在各种机械应力状态下，由于聚合物和金属配合端面之间的摩擦，使得聚合物表面倾向于形成磨损裂纹。
一些范围从基础油（液体润滑剂）至包括氮化硼、聚四氟乙烯（PTFE）、石墨、和二硫化钼的多种固体滑润剂的滑润剂可用于克服这种问题。这些滑润剂中的许多在聚合物表面和金属配合端面之间形成边界膜。然而，在边界处产生的摩擦热引起滑润剂的分解和蒸发。
例如，通常将聚烯烃和氟代乙烯（例如，聚四氟乙烯（PTFE））以约20wt%的量用作聚酰胺（尼龙6）中的滑润剂以改善聚酰胺的磨损和摩擦性能。聚四氟乙烯在聚酰胺和金属配合端面之间形成薄膜，从而降低摩擦系数从而降低磨损。然而，大量的聚四氟乙烯使得到的聚酰胺非常昂贵。此外，在很高的温度下，聚四氟乙烯也降解形成对环境有害的挥发性组分。
因此，期望开发便宜且可以使用较小量的添加剂的具有低摩擦系数的有机聚合物和有机聚合组合物以降低摩擦系数。
发明内容
在此，公开了一种组合物，包含：有机半结晶聚合物；以及约2至约10重量百分数的离子液体，所述离子液体是非卤代离子液体，其中，当使用其中测试设备中的固定对表面由具有18至22的洛氏C硬度（RockwellChardness）和12至16微英寸表面光洁度的碳钢制成的推力垫圈装置根据ASTMD3702测定时，组合物显示出在2,000的PV值下约0.05至约0.40的摩擦系数和5至约30的磨损因数。
在此，还公开了一种组合物，包含：有机半结晶聚合物；以及约2至约10重量百分数的离子液体，所述离子液体是卤代离子液体，其中，当使用其中测试设备中的固定对表面由具有18至22的洛氏C硬度和12至16微英寸表面光洁度的碳钢制成的推力垫圈装置根据ASTMD3702测定时，组合物具有在10,000的标准PV值下的约0.35至约0.80的摩擦系数和约40至约300的磨损因数。
在此，还公开了一种组合物，包含：有机无定形聚合物；以及约2至约10重量百分数的离子液体，所述离子液体是卤代离子液体，其中，当使用其中测试设备中的固定对表面由具有18至22的洛氏C硬度和12至16微英寸表面光洁度的碳钢制成的推力垫圈装置根据ASTMD3702测定时，组合物具有在2,000的标准PV值下的约0.40至约0.50的摩擦系数和约4,000至约13,000的磨损因数。
在此，还公开了一种组合物，包含：有机聚合物；以及约2至约10重量百分数的离子液体，所述离子液体是1-乙基-3-甲基氯化咪唑、1-乙基-3-甲基咪唑乙基硫酸盐或它们的组合，其中，当使用其中测试设备中的固定对表面由具有18至22的洛氏C硬度和12至16微英寸表面光洁度的碳钢制成的推力垫圈装置根据ASTMD3702测定时，组合物显示出a）在2,000的PV值下的约0.05至约0.20的摩擦系数和约5至约20的磨损因数，或b）在2,000的PV值下的约0.7至约1.0的摩擦系数和约150至约300的磨损因数。
在此，还公开了一种组合物，包含：有机聚合物；以及约2至约10重量百分数的离子液体，所述离子液体是1-乙基-3-甲基咪唑对甲苯磺酸盐、1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、四辛基溴化膦、十六烷基三丁基溴化膦、1-乙基-3-甲基咪唑乙基硫酸盐、或它们的组合，其中，当使用其中测试设备中的固定对表面由具有18至22的洛氏C硬度和12至16微英寸表面光洁度的碳钢制成的推力垫圈装置根据ASTMD3702测定时，组合物具有在10,000的标准PV值下的约0.35至约0.80的摩擦系数。
在此，还描述了由组合物制备的制品。
附图说明
图1是比较了在2,000的PV值（或P=40psi，或V=50fpm）下检测时，纯聚丙烯、含4wt%EMIm-Cl的聚丙烯、含4wt%EmIm-ES的聚丙烯以及含20wt%PTFE的聚丙烯的重量损失、磨损因数和摩擦系数的柱形图；
图2是详述了在2,000的PV值（P=40psi，V=50fpm）下检测时，纯PPO-PS掺混物和包含具有4wt%EMIm-Cl的掺混物的组合物的摩擦性能的柱形图；
图3是示出了在2,000的PV值下包含PEI的组合物的磨损因数和摩擦系数结果的柱形图；以及
图4是示出了在8,000的PV值下包含PEI的组合物的磨损因数和摩擦系数结果的柱形图。
具体实施方式
如在本文中使用的，除非上下文清楚地另外指明，单数形式“一种”、“一”和“该”也旨在包括复数形式。除了当使用修饰语“之间”时，涉及相同组分或特性的所有范围的端点包括端点在内并可以独立地结合。所使用的与量相关的修饰语“约”包括所述值在内并具有上下文指定的含义（例如，包括与特定量的测量相关的误差度）。“组合物”包括掺混物（共混物，blend）、混合物、合金、反应产物等在内。
一般而言，组合物或方法可以可替换地包括所披露的任何适当的组分或步骤、由所披露的任何适当的组分或步骤组成、或基本由所披露的任何适当的组分或步骤组成。另外或可替换地，可以配制本发明以不含或基本上不含现有技术组合物中使用的或实现本权利要求的功能和/或目的不必需的任何组分、材料、成分、佐剂或物质。
除非另有定义，使用的所有术语（包括技术和科学术语）具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同的含义。使用标准命名描述化合物。将未被任何指定基团所取代的任何位置理解为其化合价通过如所指明的键或氢原子填充。不在两个字母或符号之间的短线（“-”）用于表示取代基的连接点。例如，-CHO连接羰基基团的碳。
“烷基”意指直链或支链饱和的且具有指定碳原子数目的脂肪族烃。“亚烷基”意指直链或支链二价且具有指定碳原子数目的脂肪族烃基团。“芳基”意指其中所有环原子是碳且环是芳香族的环状部分。可以存在多于一个环，并且任何另外的环可以独立地是芳香族、饱和或部分不饱和的，并且可以是稠合、吊环（pendant）、螺环或它们的组合。尽管没有明确示出各种化合物的立体化学，然而应当理解本公开包括所有异构体。
通过引用，将所有引用的专利、专利申请以及其它参考文献的全部合并于此。
本文中公开的所有数值范围包括端点在内。进一步地，本文中公开的所有数值是可互换的。
在此，公开了具有降低的摩擦系数且包含有机聚合物和离子液体的有机聚合组合物。基于有机聚合组合物的总重量，离子液体通常以小于或等于约10重量百分数（wt%）的较少量加入。当与不包含离子液体的比较组合物相比较时，这些有机聚合组合物可以有利地在高压、高旋转速度和高温下使用并显示出降低的磨损。
在发明人已经发现：当与聚合组合物掺混时，室温下是液体（例如，具有低于室温的熔点的那些）并具有高特性粘度（例如，在室温下高于250cP）的离子液体将适用于降低摩擦。这种聚合组合物特别可用于8,000以上的高PV（压力×速度）值（在本文中，有时也将“PV值”称为“PV条件”）下，但是不是特别适合于2,000以下的标准PV值。PV条件涉及根据ASTMD3702进行的滑动磨损测试并在以下进行更详细的描述。在标准PV值下，推力垫圈（聚合物样品）和钢配合端面之间的配合/接触面的温度不是很高，因而离子液体也保持高粘度。在不受限于理论的情况下，由于接触面处较低的温度，使得离子液体似乎不能够在配合面处形成均匀膜，从而导致较小的润滑。在较高的PV值下，温度高，因而粘度将降低以在配合面处形成均匀润滑膜，得到良好的磨损特性。
由于在高PV值下离子液体将可能被排出配合面，使得具有低特性粘度（在室温下小于100cP）的离子液体在这些值下不起作用，导致有机聚合组合物较差的耐磨特性。在标准PV值下，由于特性粘度足够高以在配合面处形成均匀润滑膜，使得这些类型的离子液体在有机聚合组合物中起到了良好的作用。
在室温下是固体的离子液体（例如，具有大于室温的熔点）在标准PV值下在有机聚合组合物中起到了良好的作用。当有机聚合组合物包括在室温下是固体的离子液体时，离子液体将到达聚合物基体的表面以形成晶体。对于此类离子液体，由于离子液体将保持固态（由于在配合面处的低温）并提供润滑，使得在标准PV值下粘度不起重要作用。在高PV值下，这些离子液体将具有足够高的粘度以形成均匀润滑膜并向它们掺混在其中的有机聚合组合物提供良好的磨损和摩擦性能。
有机聚合物可以是半结晶聚合物或是无定形聚合物。合适的有机聚合物的实例是热塑性聚合物、热固聚合物、热塑性聚合物的掺混物、热固聚合物的掺混物、以及热塑性聚合物与热固聚合物的掺混物。有机聚合物可以是均聚物、共聚物、嵌段共聚物、交替共聚物、交替嵌段共聚物、无规共聚物、无规嵌段共聚物、接枝共聚物、星形嵌段共聚物、树状聚合物、或包括上述聚合物中的至少一种的组合。期望有机聚合物没有离子物质（即，不是离聚物）。
热塑性聚合物的实例是聚缩醛、聚烯烃、聚丙烯酸、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚酯、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、多芳基化合物、聚芳基砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚氯乙烯、聚砜、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚四氟乙烯、聚醚酮、聚醚醚酮、聚醚酮酮、聚苯并噁唑、聚苯酞、聚缩醛、聚酐、聚乙烯醚、聚乙烯硫醚、聚乙烯醇、聚乙烯酮、聚乙烯卤化物、聚乙烯腈、聚乙烯酯、聚磺酸酯、聚硫化物、聚硫酯、聚砜、聚磺酰胺、聚脲、聚磷腈、聚硅氮烷、苯乙烯丙烯腈、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚氨酯、乙烯丙烯二烯橡胶（EPR）、聚四氟乙烯、氟化乙烯丙烯、全氟烷氧基乙烯、聚氯三氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚硅氧烷等、或包括上述有机聚合物中的至少一种的组合。
适用于聚合组合物中的热固聚合物的实例包括环氧聚合物、不饱和聚酯聚合物、聚酰亚胺聚合物、双马来酰亚胺聚合物、双马来酰亚胺三嗪聚合物、氰酸酯聚合物、乙烯基聚合物（例如，苯乙烯）、苯并噁嗪聚合物、苯并环丁烯聚合物、丙烯酸类、醇酸类、酚-醛聚合物、线性酚醛树脂（novolacs）、甲阶酚醛树脂（resoles）、三聚氰胺-醛聚合物、脲-醛聚合物、羟甲基呋喃、异氰酸酯、邻苯二甲酸二烯丙酯、氰脲酸三烯丙酯、异氰脲酸三烯丙酯、不饱和聚酯酰亚胺等、或包括上述热固聚合物中的至少一种的组合。
热塑性聚合物的掺混物的实例包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯/尼龙、聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、丙烯腈丁二烯苯乙烯/聚氯乙烯、聚苯醚/聚苯乙烯、聚苯醚/尼龙、聚砜/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚碳酸酯/热塑性聚氨酯、聚碳酸酯/聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯/聚对苯二甲酸丁二醇酯、热塑性弹性体合金、尼龙/弹性体、聚酯/弹性体、聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚对苯二甲酸丁二醇酯、缩醛/弹性体、苯乙烯-马来酸酐/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚醚醚酮/聚醚砜、聚醚醚酮/聚醚酰亚胺、聚乙烯/尼龙、聚乙烯/聚缩醛等。
在一个实施方式中，有机聚合物是半结晶聚合物。示例性半结晶有机聚合物是聚酰胺、聚烯烃、聚醚(醚)酮、聚醚砜等、或包括上述半结晶聚合物中的至少一种的组合。示例性聚酰胺是尼龙6、尼龙6,6、尼龙4、尼龙4,6、尼龙6,12、尼龙10,12、尼龙12,12、尼龙11、尼龙12、或包括上述聚酰胺中的至少一种的组合。示例性聚烯烃是聚乙烯、聚丙烯、聚甲基戊烯、聚丁烯-1、或包括上述聚烯烃中的至少一种的组合。
在另一个实施方式中，有机聚合物是无定形聚合物，即它们不显示任何结晶性。无定形有机聚合物的实例是聚苯醚、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯等、或包括上述无定形聚合物中的至少一种的组合。
基于有机聚合组合物的总重量，有机聚合物可以以约80wt%至约99wt%、尤其以约85wt%至约98wt%、并且更尤其以约90wt%至约96wt%的量存在于有机聚合组合物中。在一个实施方式中，基于有机聚合组合物，有机聚合物可以以约80wt%至约82wt%、尤其以约82wt%至约84wt%、尤其以约84wt%至约86wt%、尤其以约86wt%至约88wt%、尤其以约88wt%至约90wt%、尤其以约90wt%至约92wt%、尤其以约92wt%至约94wt%、尤其以约94wt%至约96wt%、并且更尤其以约96wt%至约98wt%的量存在。
如在本文中使用的，“离子液体”是在约1个大气压下具有小于或等于约100℃的熔点的盐。在一个实施方式中，期望离子液体具有比聚合物的处理温度更高的分解温度。这使得离子液体能够存在于制造过程并在操作中使用时起滑润剂的作用。
离子液体可以是卤代离子液体或非卤代离子液体。离子液体包括阳离子，其与阴离子离子相关。与简单有机或无机阳离子相比，这些阳离子通常比较大，并且这些阳离子有助于离子液体的低熔点。在一个实施方式中，阳离子是不对称、杂环有机阳离子。阳离子的实例是吡啶、咪唑、烷基咪唑、吡咯烷、烷基铵、C1-C32四烷基铵、烷基膦、C1-C32四烷基膦、锍、噻唑、三唑、噁唑、吡唑、十一碳烯、胍、和异喹啉阳离子。
阴离子通常较小，并且可以是有机或无机的，例如卤化物（氯化物[Cl]-、溴化物[Br]-、碘化物[I]-、尤其是氯化物）、磷酸根、烷基化磷酸根、卤代磷酸根尤其是六氟磷酸根[PF6]-、四氟硼酸根[BF4]-、硝酸根[NO3]-、醋酸根[CH3CO2]-、三氟醋酸根[CF3CO2]-、[TFSI]-、[AsF6]-、[SbF6]-、[F(HF)2]-、[BETI]-、甲基硫酸根[CH3SO3]-、三氟[CF3SO3]-、[N(CN)2]-、阴离子硼簇如[CB11H12]-、氯代铝酸根如[AlCl4]-和[AlCl7]-、烷基硫酸根尤其是乙基硫酸根、硝酸根、磺酸根、烷基化硼酸根尤其是四氟硼酸根、糖精根（saccharinate）、烷基羧酸根和双(全氟烷基磺酰)胺尤其是双(三氟甲基磺酰)胺。离子液体还可以是上述盐中的两种或多种的混合物。
示例性离子液体是1-乙基-3-甲基氯化咪唑、1-丁基-3-甲基氯化咪唑、十四烷基三己基膦六氟磷酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基-咪唑硫酸盐、1-己基-3-甲基-咪唑-六氟磷酸盐、1-乙基-3-甲基-咪唑双(三氟甲基磺)酰亚胺、十六烷基三丁基溴化膦、四辛基溴化膦、十六烷基溴化吡啶、四辛基溴化膦、十六烷基三丁基溴化膦、十六烷基溴化吡啶、可以BASIONICSLQ01商购的1-乙基-3-甲基咪唑乙基硫酸盐（EMIm-Es）、1-乙基-3-甲基咪唑甲苯磺酸盐（EMIm-Tos）、1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐（HmIm-HFP）、四辛基溴化膦（TOP-Br）、可以CYPHOSIL162商购的十六烷基三丁基溴化膦（HDTBP-Br）、1-十六烷基溴化吡啶（HDPy-Br）、以及1-乙基-3-甲基咪唑双(三氟甲基磺)酰亚胺等、或包括上述液体中的至少一种的组合。
现在，参照压力（P）和速度（V）测试条件，将描述本文中公开的离子液体的特征。PV条件是指根据ASTMD3702进行的滑动磨损试验（“推力垫圈”试验），其中，针对钢配合端面（配合面）测定被称为推力垫圈的热塑性圆盘（具有磨损凸起）的磨损性能。P以磅/平方英寸表示压力而V以英尺/分钟表示速度。使用由美国LewisResearchInc.提供的LewisLRI-1摩擦计进行试验。控制施加的以磅/平方英寸（lbs/in2）的电压（P）和以英尺/分钟（fpm）的转速（V）以给出不同的PV条件。滑动距离保持在46千米（km）下，从而不同的P和V值具有不同的旋转时间（以分钟表示T）。
表1
| PV条件 | P（磅/平方英寸） | V（英尺/分钟） | T（分钟） |
| 2,000 | 40 | 50 | 3000 |
| 4,000 | 40 | 100 | 1498 |
| 6,000 | 120 | 50 | 3000 |
| 8,000 | 80 | 100 | 1498 |
| 10,000 | 100 | 100 | 1498 |
并入有机聚合物组合物中的离子液体在室温下是液态（即，具有低于室温的熔点的离子液体），并且在使用玻璃毛细管粘度计根据ASTMD445-11测定时具有高特性粘度（在室温下大于250cP），所述离子液体适用于在大于或等于约5,000、尤其大于或等于约8,000、尤其大于或等于约10,000的PV条件下降低摩擦系数值。可以将PV条件分类为标准PV值或条件和高PV值。
标准PV值是约1,500至5,000，而高PV条件是大于5,000至约10,000的值。
在小于或等于约5,000的标准PV值下，不适合使用具有低于室温的熔点并在室温下具有大于250cP的高特性粘度的离子液体。在小于或等于约5,000的PV值下，推力垫圈（聚合物样品）和钢配合端面之间的配合/接触面的温度不是很高，因而有机聚合物组合物中离子液体保持高粘度。因此，有机聚合物组合物中的离子液体尤其在将其以较小的量用于有机聚合组合物中时，其可能不会在配合面处形成均匀膜。在大于5,000的高PV值下，由于推力垫圈和金属配合端面之间的摩擦接触增加，使得温度升高，引起离子液体的粘度降低并在配合面处形成均匀润滑膜，产生良好的磨损特性。
当在大于或等于约5,000的PV值下、尤其在大于或等于约8,000的PV值下、更尤其在大于或等于约10,000的PV值下将室温下具有大于或等于约250cP、尤其大于或等于约275cP、并且更尤其大于或等于约300cP的粘度的离子液体用于有机聚合组合物中时，所述离子液体可以有效地降低摩擦系数。
由于在那些PV条件下离子液体很可能被排出配合轨迹，使得室温下具有小于或等于约100cP的低粘度的离子液体在大于5,000的PV值下将不会起作用，导致较差的磨损特性。但是在5,000以下的标准PV值下，这些低粘度离子液体适当地起作用，因为粘度将足以在配合面处形成均匀润滑膜。
因而，当经受小于或等于约5,000、尤其小于或等于约2,000、并且更尤其小于或等于约1,500的PV值时，具有小于或等于约100cP、尤其小于或等于约75cP、并且更尤其小于或等于约50cP的粘度的低粘度离子液体可有效降低有机聚合组合物的摩擦系数。
在室温下是固体的离子液体（即，具有大于或等于室温的熔点的离子液体）将在小于或等于约5,000的PV值下起作用。当经受小于或等于约5,000的PV值时，离子液体将达到聚合物基体的表面以形成晶体。在这种离子液体中，由于离子液体将保持为固体（由于配合面处的低温）并将向配合面提供润滑，使得在小于或等于约5,000的PV值下粘度不起重要作用。在大于或等于约5,000的PV条件下，这些离子液体将具有足够高的粘度以形成均匀润滑膜，因此，将赋予有机聚合组合物降低的摩擦性能。
基于有机聚合物组合物的总重量，离子液体通常以小于10wt%的量用于有机聚合物组合物中。当有机聚合物组合物包含半结晶聚合物时，基于有机聚合物组合物的总重量，离子液体以可达约6wt%的量存在。在一个实施方式中，当有机聚合物组合物包含半结晶聚合物时，基于有机聚合物组合物的总重量，离子液体以约3wt%至约6wt%的量存在。基于有机聚合物组合物的总重量，离子液体可以以约3wt%至约4wt%、以约4wt%至约5wt%、并且以约5wt%至约6wt%的量存在。
当有机聚合物组合物包含无定形聚合物时，基于有机聚合物组合物的总重量，离子液体以可达约10wt%的量存在。在一个实施方式中，当有机聚合物组合物包含半结晶聚合物时，基于有机聚合物组合物的总重量，离子液体以约3wt%至约10wt%的量存在。基于有机聚合物组合物的总重量，离子液体可以以约3wt%至约4wt%、约4wt%至约5wt%、约5wt%至约6wt%、约6wt%至约7wt%、约7wt%至约8wt%、约8wt%至约9wt%、以及约9wt%至约10wt%的量存在。
在一个实施方式中，在一种有机聚合物组合物的制备方法中，将有机聚合物与离子液体一起掺混。示例性混合形式包括熔融混合，其包括熔化有机聚合物并将离子液体置于熔融热塑性聚合物中。可以在熔融混合之前，进行热塑性聚合物和离子液体的预混。
在一个实施方式中，尽管不总是期望这种预混，然而可以通过在进料至熔融混合设备之前，将热塑性聚合物和离子液体预混制备组合物。预混可以在混合器如，例如鼓式混合机、螺带混合机、立式螺旋型混合机、碾式混合器、弓形混合器、无序混合器、静态混合器等中进行。预混通常在室温下进行。
熔融混合可以致使形成随后可以制备成制品的中间产物如，例如颗粒或团块，或者其可以通过模制法直接形成制品。
组合物的熔融混合包括使用剪切力、拉伸力、压缩力、超声能、电磁能、热能或包括上述力或能量形式中的至少一种的组合，以及在加工设备中进行，其中上述力或能量形式由下列各项施加：单螺杆、多螺杆、啮合型（intermeshing）同向旋转或反向旋转螺杆、非啮合型同向旋转或反向旋转螺杆、往复螺杆、带销螺杆（screwswithpins）、带筛网螺杆、带销机筒（barrelswithpins）、辊、活塞、螺旋转子、或包括上述中的至少一种的组合。
包括上述力的熔融混合可以在下述机器中进行，如单螺杆或多螺杆挤出机、Buss捏合机、Henschel混合器、螺旋机（helicones）、Ross混合器、Banbury、辊磨机（rollmill）、模塑机（如注模机、真空成型机、吹塑机等）、或包括上述机器中的至少一种的组合。
增塑聚合物可以模制成具有期望形状的制品。可以通过压塑、注塑、真空成型、挤出、吹塑等进行模制。
有机聚合物组合物可以有利地用于摩擦应用中。在一个实施方式中，当使用其中测试设备中的固定对表面由具有18至22的洛氏C硬度和12至16微英寸表面光洁度的碳钢制成的推力垫圈装置根据ASTMD3702测定时，由组合物制备的制品在室温下具有约0.05至约1.0、尤其约0.08至约0.7、并且更尤其约0.09至约0.6、并且更尤其约0.1至约0.5的摩擦系数。
在一个示例性实施方式中，当有机聚合物组合物包含1-乙基-3-甲基氯化咪唑或1-乙基-3-甲基咪唑乙基硫酸盐或它们的组合时，并且当使用其中测试设备中的固定对表面由具有18至22的洛氏C硬度和12至16微英寸表面光洁度的碳钢制成的推力垫圈装置根据ASTMD3702测定时，由组合物制备的制品在2,000的标准PV值下具有约0.05至约0.3、尤其约0.08至约0.25、并且更尤其约0.09至约0.23、并且更尤其约0.10至约0.20的摩擦系数。
在另一个示例性实施方式中，当有机聚合物组合物包含1-乙基-3-甲基咪唑甲苯磺酸盐（EMIm-Tos）、1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐（HmIm-HFP）、四辛基溴化膦（TOP-Br）、十六烷基三丁基溴化膦（HDTBP-Br）、1-乙基-3-甲基咪唑乙基硫酸盐、或它们的组合时，并且当使用其中测试设备中的固定对表面由具有18至22的洛氏C硬度和12至16微英寸表面光洁度的碳钢制成的推力垫圈装置根据ASTMD3702测定时，由组合物制备的制品在10,000的标准PV值下具有约0.25至约0.80、尤其约0.35至约0.77、并且更尤其约0.40至约0.75、并且更尤其约0.45至约0.70的摩擦系数。
在另一个实施方式中，当在约2磅/平方英寸至约400磅/平方英寸的压力和约20英尺/分钟至约400英尺/分钟的摩擦应用时，由有机聚合物组合物制备的制品具有比包含相同有机聚合物但包含20wt%的聚四氟乙烯代替离子液体的有机聚合物组合物的摩擦系数低约10%至约70%、尤其低约20%至约50%、并且更尤其低约25%至约40%的摩擦系数，摩擦系数在推力垫圈装置中根据ASTMD-3702测定，其中测试设备中的固定对表面由具有18至22的洛氏C硬度和12至16微英寸表面光洁度的碳钢制成。
在另一个实施方式中，当在2,000的PV值下以及在其中测试设备中的固定对表面由具有18至22的洛氏C硬度和12至16微英寸表面光洁度的碳钢制成的推力垫圈装置中根据ASTMD-3702测定时，由包含离子液体的有机聚合物组合物制备的制品具有小于或等于约20、尤其小于或等于约15、并且更尤其小于或等于约10的磨损因数K。在一个示例性实施方式中，当在2,000的PV值下根据ASTMD-3702测试时，磨损因数可以是约5至约20。
在一个示例性实施方式中，当在10,000的PV值下以及在其中测试设备中的固定对表面由具有18至22的洛氏C硬度和12至16微英寸表面光洁度的碳钢制成的推力垫圈装置中根据ASTMD-3702测定时，由包含1-乙基-3-甲基咪唑甲苯磺酸盐（EMIm-Tos）、1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐（HmIm-HFP）、四辛基溴化膦（TOP-Br）、十六烷基三丁基溴化膦（HDTBP-Br）、1-乙基-3-甲基咪唑乙基硫酸盐、或它们的组合的有机聚合物组合物制备的制品具有小于或等于约300、尤其小于或等于约250、并且更尤其小于或等于约200的磨损因数K。在一个示例性实施方式中，当在10,000的PV值下根据ASTMD-3702测试时，磨损因数可以是约150至约300。
在又一个实施方式中，当在约2磅/平方英寸至约400磅/平方英寸的压力和约20英尺/分钟至约400英尺/分钟的速度下进行摩擦应用时，并且当在其中测试设备中的固定对表面由具有18至22的洛氏C硬度和12至16微英寸表面光洁度的碳钢制成的推力垫圈装置中根据ASTMD3702测定时，由组合物制备的制品具有小于或等于约300、尤其小于或等于约250、尤其小于或等于约200、并且更尤其小于或等于约175的磨损因数K。
在一个实施方式中，当与由包含当量百分数的聚四氟乙烯的组合物制备的制品相比时，由有机聚合物组合物制备的制品具有增加的寿命周期（而传递当量的转矩或能量）。与由包含相同的有机聚合物和聚四氟乙烯的比较组合物制备的制品的寿命周期相比，包含有机聚合物组合物的制品的生存周期增加了大于或等于约5%、尤其大于或等于约10%、并且更尤其大于或等于约20%的量。在一个实施方式中，当与由包含相同有机聚合物和聚合滑润剂的比较组合物制备的制品相比时，由具有较低磨损速率（重量损失）的有机聚合物组合物制备的制品可以传递比由比较组合物制备的制品传递的力矩多约5%至约50%、尤其多约10%至约40%、并且更尤其多约15%至约35%的量的力矩。
在另一个实施方式中，当与由包含相同聚合物和聚合滑润剂的比较组合物制备的制品相比时，由有机聚合物组合物制备的制品具有较低的磨损速率（重量损失），并且可以传递比由包含相同有机聚合物和聚合滑润剂（例如，聚烯烃、多氟烃、聚硅氧烷等）的比较组合物制备的制品传递的力矩多约5%至约50%、尤其多约10%至约40%、并且更尤其多约15%至约35%的量的力矩。在非交联组合物中，滑润剂可以与有机聚合物混合或可以与有机聚合物反应（例如，共聚）。
改善有机聚合物承受较高压力、速度和/或温度的能力可以进而允许该材料用于更为苛求的应用中，在该应用中不能使用其它工程热塑性塑料。其可以用来替代金属，从而允许重量减轻和允许较高的设计自由度。此外，承受较高的压力和/或速度的能力允许部件的小型化，由此进一步允许重量减轻和设计自由度。
在另一个实施方式中，交联聚合物显示出从外交联表面至内交联表面的耐磨损性梯度。交联聚合物通常在外表面显示出高耐磨损性且在较下的表面显示出较低的耐磨损性。
意指示例性的而非限制性的以下实施例，示出了组合物和本文中所描述的各种实施方式中的一些的制备方法。
实施例
实施例1
该实施例旨在证明某些离子液体可以增强有机聚合物的摩擦性能，并且在某种情况下可以在某些应用中与聚合滑润剂表现的相同或比聚合滑润剂表现更好。用聚合滑润剂—聚四氟乙烯（PTFE）或用不同离子液体处理聚酰胺，随后测试每种组合物以确定每个样品的性能。
由德国DOMOChemicals获得研磨聚酰胺（尼龙6，有时也称为“PA6”）。由DuPont获得PTFE（Zonyl）。离子液体十四烷基三己基膦六氟磷酸盐（“IL1”）购自Fluka。1-乙基-3-甲基氯化咪唑（IL2）和1-丁基-3-甲基氯化咪唑（IL3）购自SigmaAldrich。
各组合物和它们的各成分显示在以下表2中。
表2
*样品#1和#2是比较例。
表2中的组合物熔融混合在25毫米的Werner和Pfleiderer双螺杆挤出机中。挤出机具有分别设定在200℃、210℃、220℃、230℃、250℃和250℃的温度下的6个区域。模具温度是250℃。螺杆速度是300转/分。将挤出物切成颗粒。
在约90℃下将混合颗粒预干燥6小时，随后使用100吨L&TDEMAG注塑模制机将其模制成推力垫圈样品（1英寸直径）。通过核磁共振（NMR）研究进行推力垫圈中离子液体的实际载荷的评价。在使用氘化六氟异丙醇（HFIP-D2）作为溶剂和氘化三氯甲烷（CDCl3）作为NMR锁场的Bruker300MH2UltrashieldNMR仪进行NMR分析。如通过NMR评估的咪唑离子液体的目标荷载和实际荷载显示在表3中。
表3
从表3中可以看出，离子液体（IL2和IL3）的某些部分在处理过程中损失。
根据ASTMD3702进行滑动磨损测试（推力垫圈测试），其中针对钢配合端面（配合面）测定以热塑性圆盘（具有磨损凸起）形式的各样品的磨损性能。使用由美国LewisResearchInc.提供的LewisLRI-1摩擦计进行试验。控制施加的压力（P）和转速（V）以给出不同的PV条件。滑动距离保持在46km下，因而旋转时间（T）不同。将用以研究PA6（尼龙6）组合物的摩擦特性的PV条件列于以上表1中。
与纯尼龙6和样品#2相比，评估包含尼龙6和聚四氟乙烯的所有样品的重量损失、磨损因数和摩擦系数。进行机械分析以了解离子液体的润滑机理。在标准压力（P）和速度（V）下，包含20wt%PTFE和各自4wt%的IL1、IL2和IL3的尼龙6类复合材料的重量损失、磨损因数（K因数）和平均摩擦系数（CoF）总结在以下表4中。图1（A）和（B）分别示出了在2,000的PV（标准PV）条件下作为滑动时间的函数的所有组合物的磨损和摩擦特性的变化。
表4
从表4中可以看出，包含1-乙基-3-甲基氯化咪唑的样品#4具有小于包含聚四氟乙烯的样品#2的重量损失的重量损失。样品#4的摩擦系数比样品#2的摩擦系数更好。
表4示出了在PV=2,000的值下，样品#2和样品#4组合物的重量损失和磨损因数都低且彼此几乎相等。然而，样品#4的摩擦系数最低。可以观察到，与纯PA6（样品#1）相比，4wt%的IL2（在样品#4中）降低了85%的磨损因数和75%的摩擦系数。样品#5（包含4wt%的IL3）和样品#1示出了很高的磨损性能，而样品#3示出了表明它们在2,000的PV值下不适用的中等值。
这些结果最终示出了在约2,000的PV值下，一些离子液体很好地起到了作为用于降低摩擦的滑润剂的作用。
从以上实施例可以看出，在2,000的PV值下，与烷基咪唑卤化物掺混的聚酰胺可以用于摩擦应用中。基于组合物的总重量，聚酰胺可以以94wt%至98wt%、尤其以95wt%至97wt%的量使用，而烷基咪唑卤化物可以以约2wt%至约6wt%、尤其以约3wt%至约5wt%的量使用。样品#4显示出约15至约20的磨损因数和约0.09至约0.15的摩擦系数。
还在6,000的PV下评估样品#1-5的性能。如在表5中示出的存在两种不同的PV条件。在一组条件中，P设定在40磅/平方英寸（psi）且V设定在150英尺/分钟（fpm）；而在第二组条件下，P设定在120磅/平方英寸（psi）且V设定在50英尺/分钟（fpm）下。在6,000的PV下样品#1-5的性能列于表5中。
表5
表5示出了在P=120psi和V=50fpm下，样品#2（包含20wt%的PTFE）示出了非常低的磨损特性。样品#3和样品#4（包含IL1和IL2的组合物）也示出了中等的且几乎不能区别的磨损因数，而样品#1（纯尼龙6）和样品#5（包含IL3的组合物）示出了很高的磨损性能。另一方面，所有组合物的摩擦系数值都很高且基本相似（0.7-0.8）。对于P=40psi和V=150fpm，样品#1（纯尼龙6）表现最好，而样品#2（包含20%的PTFE的组合物）示出了很高的重量损失和磨损因数。
当PV选定为6,000时，在V=150fpm下所有这三个离子液体都不能起作用且在磨损轨迹上观察到过度滑动。由于在200℃下大量分解，因而当在任何低PV条件下将离子液体1-丁基-3-甲基氯化咪唑（IL3）加入尼龙6时，其不会表现良好。可以通过烷基咪唑部分的热氧化分解来解释这种离子液体的分解机理。
实施例2
在该实施例中，使来自实施例1的样品#2（包含20wt%的PTFE）和样品#4（包含4wt%的IL2）分别经受8,000和10,000的PV值。对于8,000的PV值，P=80psi且V=100fpm；而对于10,000的PV值，P=100psi且V=100fpm。
结果显示在以下表6中。
表6
表6示出了在PV=8,000下，样品#4（包含4wt%的IL2）的重量损失和磨损因数都很低，并且比样品#2（包含20wt%的PTFE）的重量损失和磨损因数低至少60%。另一方面，样品#2的摩擦系数略低于样品#4的摩擦系数。
在PV=10,000下，样品#2（包含20wt%的PTFE）示出了很高的重量损失和磨损因数。然而，由于高摩擦热生成引起的组合物焦化，使得样品#4不能承受PV=10,000。
从实施例1和2的结果可以看出，包含4wt%的IL2的样品#4在PV=2,000和PV=8,000之间的耐磨性中表现良好。然而，当经受PV=10,000时，其也不能表现良好。
实施例3
在该实施例中，将多种聚合物与离子液体掺混并测试。聚合物包括结晶聚合物和无定形聚合物。结晶聚合物是聚酰胺（尼龙6，PA6）、聚丙烯（PP）和聚醚醚酮（PEEK）。无定形聚合物是聚醚酰亚胺（PEI）和聚苯醚（PPO）以及聚苯乙烯（PS）。
对于此实施例中的所有测试，离子液体保持在4wt%。离子液体是以BASIONICSST80可商购的1-乙基-3-甲基氯化咪唑（EMIm-Cl）、以BASIONICSLQ01可商购的1-乙基-3-甲基咪唑乙基硫酸盐（EMIm-Es）、1-乙基-3-甲基咪唑甲苯磺酸盐（EMIm-Tos）、1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐（HmIm-HFP）、四辛基溴化膦、以CYPHOSIL162可商购的十六烷基三丁基溴化膦、1-十六烷基溴化吡啶、以及以BASIONICSHP01可商购的1-乙基-3-甲基-咪唑双(三氟甲基磺酰亚胺)（EMIm-TFSI）。
各种组合物以及一些加工结果详细地列于以下表7中。
表7
| 组合物 | 加工结果 |
| PA6+4wt%EMIm-ES | 可加工 |
| PA6+4wt%EMIm-Tos | 可加工 |
| PA6+4wt%HMIm-HFP | 可加工 |
| PA6+4wt%HDTBP-Br | 可加工 |
| PA6+4wt%top-Br | 可加工 |
| PA6+4wt%HDPy-Br | 可加工 |
| PP+4wt%EMIm-Cl | 可加工 |
| PP+4wt%EMIm-ES | 可加工 |
| PPO-PS+4wt%EMIm-Cl | 可加工 |
| PEI+4wt%EMIm-TFSI | 可加工 |
| PEEK+4wt%EMIm-TFSI | 不可加工 |
表7中的组合物熔融混合在25毫米的Werner和Pfleiderer双螺杆挤出机中。将挤出物切成颗粒。在约90℃下将混合颗粒预干燥6小时，随后使用100吨L&TDEMAG注塑模制机将其模制成推力垫圈样品（1英寸直径）。
以与实施例1中详述的相同的方法测试样品。在PV=2,000（P=40psi，V=50fpm）、6,000（P=120psi，V=50fpm）、8,000（P=80psi，V=100fpm）以及10,000（P=100psi，V=100fpm）下测试样品。示出一些包含聚酰胺的组合物的结果显示在以下表8中。
表8
从以上表8可以看出，在2,000至10,000的PV值下，EMIm-Es提供了抗磨损性。当将表8中的结果与以上表4和表5中的结果进行比较时，可以看出在约2,000至约8,000的PV值下包含尼龙6和EMIm-Es的样品提供了相似于包含20wt%的PTFE的组合物的耐磨性。
从表8还可以看出，包含尼龙6和EMIm-Tos、HMIm-HFP、HDTBP-Br和TOP-Br的组合物可以在约6,000至约10,000的PV值下有效地使用。
包含聚丙烯的组合物的性能显示在图1中。图1是比较纯聚丙烯、含4wt%EMIm-Cl的聚丙烯、含4wt%EmIm-ES的聚丙烯以及含20wt%PTFE的聚丙烯的重量损失、磨损因数和摩擦系数的柱形图。所有测试都在2,000的PV值（P=40psi，V=50fpm）下进行。从图中可以看出，包含离子液体的组合物与包含PTFE的组合物表现一样好。
包含聚苯醚-聚苯乙烯（PPO-PS）掺混物的组合物的性能显示在图2中。PPO与PS以1:1的重量比掺混。图2是详述纯PPO-PS掺混物和包含具有4wt%EMIm-Cl的掺混物的组合物的摩擦性能的柱形图。图2示出了当在2,000的PV值（P=40psi，V=50fpm）下测试时，包含离子液体的样品在与纯PPO-PS掺混物比较时显示出其摩擦性能的改善。从图2中可以看出，当使用其中测试设备中的固定对表面由具有18至22的洛氏C硬度和12至16微英寸表面光洁度的碳钢制成的推力垫圈装置根据ASTMD3702测定时，包含有机无定形聚合物（PPO-PS）和约2至约10重量百分数的卤代离子液体的组合物具有在2,000的标准PV值下的约0.35至约0.50的摩擦系数和约11,000至约13,000的磨损因数。
包含聚醚酰亚胺（PEI）的组合物的性能显示在图3和图4中。图3示出了2,000的PV值下的磨损因数和摩擦系数结果，而图4示出了8,000的PV值下磨损因数和摩擦系数结果。图3和图4是详述纯PEI和包含PEI与4wt%的EMIm-TFSI的组合物的摩擦性能的柱形图。图3示出了当在2,000的PV值（P=40psi，V=50fpm）下测试时，包含离子液体的样品在与纯PEI比较时显示出磨损因数性能的改善。在2,000的PV值下，当与纯PEI比较时，摩擦系数增大。在8,000的PV值下（参见图4），磨损因数由于重量损失增加而增大，并且摩擦系数稍微降低。
从图3中可以看出，当使用其中测试设备中的固定对表面由具有18至22的洛氏C硬度和12至16微英寸表面光洁度的碳钢制成的推力垫圈装置根据ASTMD3702测定时，包含有机无定形聚合物和约2至约10重量百分数的卤代离子液体的组合物具有在2,000的标准PV值下的约0.35至约0.50的摩擦系数和约4,000至约8,000、尤其约5,000至约7,000的磨损因数。
从图4中可以看出，当使用其中测试设备中的固定对表面由具有18至22的洛氏C硬度和12至16微英寸表面光洁度的碳钢制成的推力垫圈装置根据ASTMD3702测定时，包含有机无定形聚合物和约2至约10重量百分数的卤代离子液体的组合物具有在10,000的标准PV值下的约0.40至约0.42的摩擦系数和约15,000至约20,000、尤其约16,000至约18,000的磨损因数。
从上述实验中还可以看出，当使用其中测试设备中的固定对表面由具有18至22的洛氏C硬度和12至16微英寸表面光洁度的碳钢制成的推力垫圈装置根据ASTMD3702测定时，包含有机无定形聚合物和约2至约10重量百分数的离子液体的组合物具有在2,000的标准PV值下的约0.15至约0.50的摩擦系数和约35至约100的磨损因数。
从以上显示出的结果可以看出，在结晶或无定形热塑性树脂中含入离子液体改善了摩擦性能。制品如衬套、耐磨垫、轴承等可以由上述组合物制备。
在各种实施方式中，提供了包含有机半结晶聚合物和约2至约10重量百分数的离子液体的组合物。在一些实施方式中，离子液体是非卤代离子液体；而在其它实施方式中，离子液体是卤代离子液体。
在一个实施方式中，组合物包含有机半结晶聚合物和约2至约10重量百分数的离子液体，离子液体是非卤代离子液体；其中，当使用其中测试设备中的固定对表面由具有18至22的洛氏C硬度和12至16微英寸表面光洁度的碳钢制成的推力垫圈装置根据ASTMD3702测定时，组合物显示出在2,000的PV值下的约0.05至约0.40的摩擦系数和5至约30的磨损因数。在一些实施方式中，组合物包含约3至约6重量百分数的离子液体。
在一个实施方式中，组合物包含约2至约10重量百分数的离子液体，离子液体是非卤代离子液体，其中，半结晶聚合物是聚烯烃、聚酰胺、聚醚(醚)酮、聚醚砜、或包括上述半结晶聚合物中的至少一种的组合；并且其中，当使用其中测试设备中的固定对表面由具有18至22的洛氏C硬度和12至16微英寸表面光洁度的碳钢制成的推力垫圈装置根据ASTMD3702测定时，组合物显示出在2,000的PV值下的约0.05至约0.40的摩擦系数和5至约30的磨损因数。
在其它实施方式中，组合物包含有机半结晶聚合物和约2至约10重量百分数的离子液体，离子液体是非卤代离子液体，其中，离子液体包括不对称、杂环有机阳离子；其中，当使用其中测试设备中的固定对表面由具有18至22的洛氏C硬度和12至16微英寸表面光洁度的碳钢制成的推力垫圈装置根据ASTMD3702测定时，组合物显示出在2,000的PV值下的约0.05至约0.40的摩擦系数和5至约30的磨损因数。在一个实施方式中，不对称、杂环有机阳离子选自吡啶、咪唑、烷基咪唑、吡咯烷、烷基铵、C1-C32四烷基铵、烷基膦、C1-C32四烷基膦、锍、噻唑、三唑、噁唑、吡唑、十一碳烯、胍、和异喹啉阳离子。
在一个实施方式中，组合物包含约2至约10重量百分数的离子液体，离子液体是非卤代离子液体，其中离子液体包括阴离子，所述阴离子是磷酸根、烷基化磷酸根、硝酸根[NO3]-、醋酸根、烷基硫酸根、糖精根、或烷基羧酸根；并且其中，当使用其中测试设备中的固定对表面由具有18至22的洛氏C硬度和12至16微英寸表面光洁度的碳钢制成的推力垫圈装置根据ASTMD3702测定时，组合物显示出在2,000的PV值下的约0.05至约0.40的摩擦系数和5至约30的磨损因数。
在一个实施方式中，组合物包含有机半结晶聚合物和约2至约10重量百分数的离子液体，离子液体是卤代离子液体；并且其中，当使用其中测试设备中的固定对表面由具有18至22的洛氏C硬度和12至16微英寸表面光洁度的碳钢制成的推力垫圈装置根据ASTMD3702测定时，组合物具有在10,000的标准PV值下的约0.35至约0.80的摩擦系数和约40至约300的磨损因数。在一些实施方式中，组合物包含约3至约6重量百分数的离子液体。在另一个实施方式中，组合物包含有机半结晶聚合物和约2至约10重量百分数的离子液体，离子液体是卤代离子液体，其中，半结晶聚合物是聚烯烃、聚酰胺、聚醚(醚)酮、聚醚砜、或包括上述半结晶聚合物中的至少一种的组合；并且其中，当使用其中测试设备中的固定对表面由具有18至22的洛氏C硬度和12至16微英寸表面光洁度的碳钢制成的推力垫圈装置根据ASTMD3702测定时，组合物具有在10,000的标准PV值下的约0.35至约0.80的摩擦系数和约40至约300的磨损因数。
在其它实施方式中，组合物包含有机半结晶聚合物和约2至约10重量百分数的离子液体，离子液体是卤代离子液体，其中，离子液体包括不对称、杂环有机阳离子；并且其中，当使用其中测试设备中的固定对表面由具有18至22的洛氏C硬度和12至16微英寸表面光洁度的碳钢制成的推力垫圈装置根据ASTMD3702测定时，组合物具有在10,000的标准PV值下的约0.35至约0.80的摩擦系数和约40至约300的磨损因数。在一个实施方式中，阳离子选自吡啶、咪唑、烷基咪唑、吡咯烷、烷基铵、C1-C32四烷基铵、烷基膦、C1-C32四烷基膦、锍、噻唑、三唑、噁唑、吡唑、十一碳烯、胍、和异喹啉阳离子。
在一个实施方式中，组合物包含有机半结晶聚合物和约2至约10重量百分数的离子液体，离子液体是卤代离子液体，其中离子液体包括阴离子，所述阴离子是磷酸根、烷基化磷酸根、硝酸根[NO3]-、醋酸根、烷基硫酸根、糖精根、或烷基羧酸根；并且其中，当使用其中测试设备中的固定对表面由具有18至22的洛氏C硬度和12至16微英寸表面光洁度的碳钢制成的推力垫圈装置根据ASTMD3702测定时，组合物具有在10,000的标准PV值下的约0.35至约0.80的摩擦系数和约40至约300的磨损因数。
在各种实施方式中，提供了包含有机无定形聚合物和约2至约10重量百分数的离子液体的组合物。在一些实施方式中，组合物包含约3至约10重量百分数的离子液体。在其它实施方式中，有机聚合物是聚苯醚、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、或包括上述有机聚合物中的至少一种的组合。在一个实施方式中，当使用其中测试设备中的固定对表面由具有18至22的洛氏C硬度和12至16微英寸表面光洁度的碳钢制成的推力垫圈装置根据ASTMD3702测定时，组合物具有在2,000的标准PV值下的约0.40至约0.50的摩擦系数和约4,000至约13,000的磨损因数。在另一个实施方式中，当使用其中测试设备中的固定对表面由具有18至22的洛氏C硬度和12至16微英寸表面光洁度的碳钢制成的推力垫圈装置根据ASTMD3702测定时，组合物具有在2,000的标准PV值下的约0.15至约0.50的摩擦系数和约35至约100的磨损因数。
在一些实施方式中，组合物包含有机聚合物和约2至约10重量百分数的离子液体，离子液体是1-乙基-3-甲基氯化咪唑、1-乙基-3-甲基咪唑乙基硫酸盐或它们的组合；其中，当使用其中测试设备中的固定对表面由具有18至22的洛氏C硬度和12至16微英寸表面光洁度的碳钢制成的推力垫圈装置根据ASTMD3702测定时，组合物显示出a）在2,000的PV值下的约0.05至约0.20的摩擦系数和约5至约20的磨损因数，或b）在2,000的PV值下的约0.7至约1.0的摩擦系数和约150至约300的磨损因数。在一个实施方式中，有机聚合物是聚酰胺、聚烯烃、或包括上述有机聚合物中的至少一种的组合。在另一个实施方式中，有机聚合物是聚苯醚、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、或包括上述有机聚合物中的至少一种的组合。
在其它实施方式中，组合物包含有机聚合物和约2至约10重量百分数的离子液体，离子液体是1-乙基-3-甲基咪唑甲苯磺酸盐、1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、四辛基溴化膦、十六烷基三丁基溴化膦、1-乙基-3-甲基咪唑乙基硫酸盐、或它们的组合；其中，当使用其中测试设备中的固定对表面由具有18至22的洛氏C硬度和12至16微英寸表面光洁度的碳钢制成的推力垫圈装置根据ASTMD3702测定时，组合物在10,000的标准PV值下具有约0.35至约0.80的摩擦系数。在一个实施方式中，有机聚合物是聚酰胺、聚烯烃、或包括上述有机聚合物中的至少一种的组合。在另一个实施方式中，有机聚合物是聚苯醚、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、或包括上述有机聚合物中的至少一种的组合。在一些实施方式中，组合物具有约150至约300的磨损因数K。
尽管参考示例性实施方式已经描述了本发明，然而本领域技术人员应当理解的是在没有背离本发明范围的情况下，可以做出各种改变并且等价物可以替换其要素。此外，在没有背离本发明的本质范围的情况下，可以做出制定许多修改以使特定的情况或材料适应本发明的教导。因此，本发明不限于如用于实施本发明的预期最佳方式所公开的特定实施方式，但本发明将包括落入所附权利要求的范围内的所有实施方式。
Claims (15)
1.一种组合物，包含：
有机半结晶聚合物；以及
2至10重量百分数的离子液体，其中所述离子液体是1-乙基-3-甲基咪唑甲苯磺酸盐、四辛基溴化膦或十六烷基三丁基溴化膦；其中，当使用推力垫圈装置根据ASTMD3702测定时，所述组合物具有在10,000的标准PV值下的0.35至0.80的摩擦系数和40至300的磨损因数，其中，测试设备中的固定对表面由具有18至22的洛氏C硬度和12至16微英寸表面光洁度的碳钢制成。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述有机半结晶聚合物是聚烯烃、聚酰胺、聚醚(醚)酮、聚醚砜、或包括上述半结晶聚合物中的至少一种的组合。
3.根据权利要求2所述的组合物，其中，所述聚烯烃是聚丙烯，并且其中，所述聚酰胺是尼龙6。
4.根据权利要求1所述的组合物，基于所述组合物的总重量，包含3至6重量百分数的量的所述离子液体。
5.一种制品，包含权利要求1-4中的任一项所述的组合物。
6.一种组合物，包含：
有机聚合物；以及
2至10重量百分数的离子液体，其中所述离子液体是1-乙基-3-甲基氯化咪唑；其中，当使用推力垫圈装置根据ASTMD3702测定时，所述组合物具有在2,000的标准PV值下的0.05至0.20的摩擦系数和5至20的磨损因数，其中，测试设备中的固定对表面由具有18至22的洛氏C硬度和12至16微英寸表面光洁度的碳钢制成的。
7.根据权利要求6所述的组合物，基于所述组合物的总重量，包含3至10重量百分数的量的所述离子液体。
8.根据权利要求6所述的组合物，其中，所述有机聚合物是聚苯醚和聚苯乙烯的掺混物。
9.一种组合物，包含：
有机半结晶聚合物；以及
2至10重量百分数的离子液体，所述离子液体是1-乙基-3-甲基咪唑甲苯磺酸盐、四辛基溴化膦、十六烷基三丁基溴化膦或它们的组合；其中，当使用推力垫圈装置根据ASTMD3702测定时，所述组合物具有在10,000的标准PV值下的0.35至0.80的摩擦系数，其中，测试设备中的固定对表面由具有18至22的洛氏C硬度和12至16微英寸表面光洁度的碳钢制成。
10.根据权利要求9所述的组合物，其中，所述有机半结晶聚合物是聚酰胺、聚烯烃、或包括上述有机聚合物中的至少一种的组合。
11.根据权利要求9所述的组合物，其中，所述有机半结晶聚合物是聚苯醚、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、或包括上述有机聚合物中的至少一种的组合。
12.根据权利要求10所述的组合物，其中，所述聚烯烃是聚丙烯。
13.根据权利要求9所述的组合物，其中，所述组合物具有小于或等于20的磨损因数K。
14.根据权利要求9所述的组合物，其中，所述组合物具有150至300的磨损因数K。
15.一种制品，由权利要求9-14中的任一项所述的组合物制备。
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