CN109983076A - 具有改进表面外观的耐磨聚合物组合物 - Google Patents

具有改进表面外观的耐磨聚合物组合物 Download PDF

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Abstract

公开了一种摩擦改性的聚甲醛聚合物组合物。该聚甲醛聚合物组合物包含聚甲醛聚合物和摩擦改性剂体系的组合。该摩擦改性剂体系可包括含氟聚合物与高密度聚乙烯例如氧化的高密度聚乙烯的组合。该特定配制剂提供了性能的协同复合。例如，该聚合物组合物不仅具有当模塑成制品时优异的表面外观，而且具有当抵靠铝测试时优异的低磨损特性。

Description

具有改进表面外观的耐磨聚合物组合物
相关申请
本申请基于并要求2016年10月11日提交的系列号为62/406685的美国临时专利申请的优先权，并且其通过引用结合至本文。
背景技术
背景
通常称作聚甲醛聚合物的聚缩醛聚合物已经被确立为是各种应用中特别有用的工程化材料。例如，由于聚甲醛聚合物具有优异的机械性能、抗疲劳性、耐磨性、耐化学性和可模塑性，因此它们广泛用于构建聚合物制品如用于汽车工业和电力工业的制品。
聚甲醛模塑组合物的机械性能是其用于各种应用的原因。为了改进其性能，聚甲醛聚合物经常具有添加剂以针对具体应用调适性能，例如通过使用增强纤维或摩擦改性剂。例如，聚甲醛聚合物已经与摩擦改性剂组合以用于生产非常适合于用在磨擦应用中的聚合物组合物，在该摩擦应用中聚合物制品与其他制品如金属制品、塑料制品等移动接触。这些磨擦应用可包括将聚合物组合物形成齿轮、皮带轮、滑动元件等的实施方案。加入摩擦改性剂可赋予组合物降低的摩擦系数和低磨损。
过去，高分子量聚烯烃已经被用于改进聚甲醛树脂的耐磨损性。例如美国专利号5482987，其通过引用以其全部结合至本文，公开了一种自润滑、低磨损组合物，该组合物含有聚甲醛以及包含高分子量聚乙烯的润滑体系。美国专利号5641824，其通过引用以其全部结合至本文，公开了一种聚甲醛和超高分子量聚乙烯的自润滑熔融共混物。
除了高分子量聚烯烃之外，过去已经提出了多种其他摩擦改性剂。例如，过去已经使用的其他摩擦改性剂包括有机硅如硅油、聚硅氧烷、蜡等。每个摩擦改性剂可显示出不同的性能，这取决于特定应用。因此，在特定应用中使用摩擦改性剂一直有些不可预测。
在某些应用中，除了降低摩擦系数并减少磨损之外，令人期望的是，聚合物组合物还具有美学吸引力。例如虽然摩擦改性剂可生产具有低磨损特性的组合物，但是摩擦改性剂可具有在由该组合物制成的模塑制品上生成表面缺陷的倾向和/或可不利地干扰可加入到该组合物中的着色剂。因而，寻找不仅降低摩擦系数，而且不干扰由该组合物制成的模塑制品的表面特性的摩擦改性剂一直成为问题。在这方面，本公开内容涉及聚合物组合物，其具有低磨擦特性，特别是当抵靠金属如铝测试时，并且其与着色剂相容而不会在模塑期间产生大量的表面缺陷。
概述
根据一种实施方案，本公开内容涉及一种聚合物组合物。该组合物包含与摩擦改性剂体系组合的聚甲醛聚合物，该摩擦改性剂体系产生了具有优异低磨擦特性的聚合物组合物，特别是当该聚合物组合物抵靠金属如铝测试时。当该组合物被模塑成产品或零件时，还已经发现本公开内容的特定摩擦改性剂体系产生了优异的表面外观。例如不仅该摩擦改性剂体系与许多着色剂相容，而且不产生条纹或其他表面缺陷，甚至在反复使用之后。
在一种实施方案中，与聚甲醛聚合物组合的该磨擦体系包含第一摩擦改性剂和第二摩擦改性剂的共混物。该第一摩擦改性剂可包含含氟聚合物如聚四氟乙烯。在一种实施方案中，例如该第一摩擦改性剂包含聚四氟乙烯粒子。该粒子当根据ISO Test 13321测试时可具有约1微米-约10微米、例如约3微米-约10微米的平均粒子直径。该第一摩擦改性剂可以大于约0.5％重量的量、例如大于约1％重量的量、例如大于约1.5％重量的量存在于该聚合物组合物中。该第一摩擦改性剂通常以小于约5％重量的量、例如小于约3％重量的量、例如小于约2.5％重量的量存在。
另一方面，该第二摩擦改性剂可包含聚烯烃聚合物。聚烯烃聚合物可包含高密度聚乙烯。高密度聚乙烯例如可包含氧化的高密度聚乙烯均聚物。该高密度聚乙烯可具有约69-约80的肖氏D硬度。该高密度聚乙烯可具有大于约0.94g/cm3、例如大于约0.95g/cm3、例如大于约0.96g/cm3、例如大于约0.97g/cm3的密度。该密度通常小于约1g/cm3、例如小于约0.99g/cm3。
该第一摩擦改性剂和该第二摩擦改性剂一起协同工作以显著降低该聚合物组合物当抵靠许多材料如铝测试时的磨擦系数。例如该聚合物组合物当抵靠铝测试时可显示出小于约0.2、例如小于约0.18、例如小于约0.16、例如小于约0.14、例如小于约0.12、例如小于约0.1、例如小于约0.08的动摩擦系数。在一种实施方案中，该动磨擦系数基本上为0。另外，该聚合物组合物当抵靠铝测试时可表现出小于约2微米、例如小于约1.5微米、例如小于约1微米、例如小于约0.5微米、例如小于约0.3微米、例如小于约0.1微米的磨损轨道(track)深度。该动摩擦系数可根据VDA Test 230-206来测试。在VDA 230-206Test期间，使用板上球(ball-on-plate)的配置。使用Rz为1-5微米的钢球。力为30N并且速度为150mm/s。移动是振荡。VDA 230-206Test的输出是系统的静摩擦系数、动摩擦系数以及磨耗宽度。另外，磨损轨道深度可使用任何精确到百分之一微米的合适深度传感装置来测量。
除了如上所述的优异低磨擦特性之外，该聚合物组合物当模塑成聚合物产品、制品和零件时还出人意料地产生了很少至没有表面缺陷。例如已经发现该摩擦改性剂体系与许多着色剂完全相容。事实上，该摩擦改性剂体系与着色剂的混合物相容。在这方面，根据本公开内容制成的模塑制品的表面外观优异，甚至在经历延长的磨损实验后。
在一种实施方案中，该聚合物组合物仅仅含有上述第一摩擦改性剂和第二摩擦改性剂，并且不含有任何其他摩擦改性剂如有机硅或超高分子量聚乙烯。除了摩擦改性剂之外，该聚合物组合物可含有各种其他组分。例如该组合物还可含有一种或多种酸清除剂、成核剂和甲醛清除剂如共聚酰胺。该聚合物组合物还可含有一种或多种着色剂。着色剂可以约0.3-约2％重量的量存在于该组合物中。可存在于该组合物中的着色剂包括二氧化钛、炭黑、颜料如黄色颜料或绿色颜料、及其混合物。在一种实施方案中，该聚合物组合物含有二氧化钛、炭黑和至少一种其他颜料(如黄色和绿色颜料的组合)的混合物。
本公开内容的聚合物组合物特别好地适合用于生产旨在接触金属部件或产品的滑动元件。例如本公开内容的该聚合物组合物非常适于生产旨在传送铝容器如饮料罐的传送零件。如上所述，本公开内容的聚合物组合物当抵靠铝测试时具有优异的低磨擦特性。
在一种实施方案中，本公开内容涉及一种传送装置，其包含在轨道上方移动的传送链。该传送链可包括多个具有用于接收和运输产品如饮料罐的顶表面的传送部件。该传送部件可由如上所述的聚合物组合物制成。
以下更详细地讨论了本公开内容的其他特征和方面。
附图说明
图的简要说明
在包括参照附图的说明书的其余部分中更具体地阐述了本公开内容的全部且能够实现(enabling)的公开，其中：
图1是根据本公开内容制成的传送链的一种实施方案的透视图。
在本说明书和附图中重复使用的附图标记旨在代表相同或类似的本发明的特征或要素。
详细说明
现在将更详细地参考本公开内容的实施方案，以下阐述了其一个或多个实例。每个实例通过解释本发明而非限制本发明的方式提供。事实上，对本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，在本公开内容中可做出各种改进和变化。例如，作为一种实施方案的一部分而显示或描述的特征可用于另一实施方案以得到再其他的实施方案。因此，本发明旨在涵盖这种改进和变化。
通常，本公开内容涉及一种聚甲醛聚合物组合物和由该组合物制成的聚合物制品。该聚合物组合物含有聚甲醛聚合物并且具有改进的磨擦性能如优异的低磨擦特性，特别是当抵靠金属如铝测试时。另外，该聚合物组合物可被配制以便当模塑成聚合物制品时具有显著增强的表面外观。
过去，在生产当模塑成零件和制品时具有良好美学质量的耐磨材料方面一直存在问题。将摩擦改性剂加入到聚合物组合物中可改进磨损，但是也可显著恶化表面外观。在这方面，本公开内容涉及一种聚甲醛聚合物组合物，其含有用于降低材料的摩擦系数而不会危害表面外观性能的摩擦改性剂体系。根据本公开内容制成的零件和制品例如可具有优异的表面光洁度并且当抵靠金属如铝测试时可具有优异的低磨擦特性。本公开内容的聚合物组合物可与一种或多种着色剂混合以生产不仅具有优异美学质量而且还具有低磨擦特性的零件。
在一种特定实施方案中，该聚合物组合物包含：与摩擦改性剂体系组合的聚甲醛聚合物，该摩擦改性剂体系包括第一摩擦改性剂和第二摩擦改性剂。该第一摩擦改性剂可包含含氟聚合物，而该第二摩擦改性剂可包含高密度聚烯烃如高密度聚乙烯。该组合物还可含有各种其他添加剂和组分，其进一步增强了该组合物的各种性能。
通常，可将任何合适的聚甲醛聚合物引入到该聚合物组合物中。
聚甲醛聚合物的制备可通过在分子量调节剂(如二醇)的存在下聚合形成聚甲醛的单体(如三烷或三烷与环状缩醛如二氧戊烷的混合物)来进行。用于该聚合物组合物的聚甲醛聚合物可包括均聚物或共聚物。根据一种实施方案，该聚甲醛为均聚物或共聚物，其包含至少50mol％、例如至少75mol％、例如至少90mol％且例如甚至至少97mol％的-CH2O-重复单元。
在一种实施方案中，使用聚甲醛共聚物。该共聚物可含有约0.1mol％-约20mol％且特别是约0.5mol％-约10mol％的重复单元，其包含饱和的或烯属不饱和的具有至少2个碳原子的亚烷基基团，或环亚烷基基团，其在链中具有硫原子或氧原子并且可包括选自以下的一种或多种取代基：烷基环烷基、芳基、芳烷基、杂芳基、卤素或烷氧基。在一种实施方案中，使用可经由开环反应引入到共聚物中的环状醚或缩醛。
优选的环状醚或缩醛是下式的那些：
其中x为0或1且R2为C2-C4-亚烷基基团，其(如果适当的话)具有以下的一种或多种取代基：C1-C4-烷基基团、或C1-C4-烷氧基基团和/或卤素原子、优选氯原子。仅仅作为实例可提及环氧乙烷、1,2-环氧丙烷(propylene 1,2-oxide)，1,2-环氧丁烷(butylene 1,2-oxide)，1,3-环氧丁烷(butylene 1,3-oxide)，1,3-二烷，1,3-二氧戊环和1,3-二氧杂环庚烷作为环状醚，以及线性低聚或聚甲醛如聚二氧戊环或聚二氧杂环庚烷作为共聚单体。特别有利的是使用如下这样的共聚物，其包含99.5-95mol％的三烷和0.5-5mol％如0.5-4mol％的上述共聚单体之一。
聚合可以沉淀聚合或在熔体中的方式进行。通过合适地选择聚合参数如聚合持续时间或分子量调节剂的量，可调节所得到的聚合物的分子量以及因此的MVR值。
在一种实施方案中，用于该聚合物组合物的聚甲醛聚合物可含有相对高量的处于端部位置的反应性基团或官能团。该反应性基团例如可包含-OH或-NH2基团。
在一种实施方案中，该聚甲醛聚合物可在该聚合物上至少大于约50％的所有端部位点上具有端羟基如羟基亚乙基基团和/或羟基侧基。例如该聚甲醛聚合物的至少约70％、例如至少约80％、例如至少约85％的其端基可为羟基，基于存在的端基的总数计。应当理解，存在的端基的总数包括所有侧端基。
在一种实施方案中，该聚甲醛聚合物具有至少15mmol/kg、例如至少18mmol/kg、例如至少20mmol/kg的端羟基基团含量。在一种实施方案中，该端羟基基团含量为18-50mmol/kg。在一种可替代的实施方案中，该聚甲醛聚合物可以小于20mmol/kg、例如小于18mmol/kg、例如小于15mmol/kg的量含有端羟基基团。例如，该聚甲醛聚合物可以约5mmol/kg-约20mmol/kg、例如约5mmol/kg-约15mmol/kg的量含有端羟基基团。例如可使用具有较低端羟基基团含量但具有较高熔体体积流动速率的聚甲醛聚合物。
除了或替代端羟基基团，该聚甲醛聚合物还可具有通常用于这些聚合物的其他端基。这些端基的实例为烷氧基基团、甲酸酯基团、乙酸酯基团或醛基基团。根据一种实施方案，该聚甲醛为均聚物或共聚物，其包含至少50mol％、例如至少75mol％、例如至少90mol％且例如甚至至少95mol％的-CH2O-重复单元。
在一种实施方案中，聚甲醛聚合物可通过如下方式生产：使用阳离子聚合方法，之后溶液水解以除去任何不稳定的端基。在阳离子聚合期间，二醇如乙二醇或甲缩醛可用作链终止剂。杂多酸、三氟甲磺酸或硼化合物可用作催化剂。
该聚甲醛聚合物可具有任何合适的分子量。该聚合物的分子量例如可为约4000g/mol-约20000g/mol。但是在其他实施方案中，该分子量可远高于20000g/mol、例如约20000g/mol-约100000g/mol。
存在于该组合物中的聚甲醛聚合物通常的熔体流动指数(MFI)可为约1-约50g/10min，如根据ISO 1133在190℃和2.16kg下测定，虽然本文还涵盖具有更高或更低熔体流动指数的聚甲醛。例如该聚甲醛聚合物可为低或中分子量聚甲醛，其具有大于约5g/10min、大于约10g/10min、或大于约15g/10min的熔体流动指数。该聚甲醛聚合物的熔体流动指数可小于约25g/10min、小于约20g/10min、小于约18g/10min、小于约15g/10min、小于约13g/10min、或小于约12g/10min。该聚甲醛聚合物可例如为高分子量聚甲醛，其具有小于约5g/10min、小于约3g/10min、或小于约2g/10min的熔体流动指数。
合适的可商购的聚甲醛聚合物可以商标名(HF)从Celanese/Ticona获得。
该聚甲醛聚合物可以为至少50wt％、例如至少60wt％、例如至少70wt％、例如至少80wt％、例如至少85wt％、例如至少90wt％、例如至少93wt％的量存在于该聚甲醛聚合物组合物中。通常，该聚甲醛聚合物可以小于约100wt％、例如小于约99wt％、例如小于约97wt％的量存在，其中该重量基于该聚甲醛聚合物组合物的总重计。
根据本公开内容，该聚甲醛聚合物与至少一种摩擦改性剂、并且特别是两种不同的摩擦改性剂组合。该第一摩擦改性剂包含含氟聚合物如聚四氟乙烯粉末。该聚四氟乙烯粒子例如可具有小于约15微米、例如小于约12微米、例如小于约10微米、例如小于约8微米的平均粒子尺寸。聚四氟乙烯粒子的平均粒子尺寸通常大于约0.5微米、例如大于约1微米、例如大于约2微米、例如大于约3微米、例如大于约4微米、例如大于约5微米。平均粒子尺寸可根据ISO Test 13321测量。
在一种实施方案中，该聚四氟乙烯粒子可具有相对低的分子量。该聚四氟乙烯聚合物当根据ASTM Test D4895测试时可具有约300g/l-约450g/l、例如约325g/l-约375g/l的密度。该聚四氟乙烯粒子当根据Test DIN66132测试时可具有约5m2/g-约15m2/g、例如约8m2/g-约12m2/g的比表面积。当根据ISO Test 1133测试时当在372℃下以10kg的负载进行时，该聚四氟乙烯聚合物的熔体流动指数可小于约3g/10min、例如小于约2g/10min。
该聚四氟乙烯粒子可以大于约0.5％重量的量、例如大于约1％重量的量、例如大于约1.5％重量的量、例如大于约2％重量的量存在于该聚合物组合物中。该聚四氟乙烯聚合物通常以小于约10％重量的量、例如小于约7％重量的量、例如小于约5％重量的量、例如小于约4％重量的量、例如小于约3％重量的量存在于该聚合物组合物中。
除了含氟聚合物之外，该聚合物组合物可含有第二摩擦改性剂。该第二摩擦改性剂可包含聚烯烃如高密度聚烯烃。例如该聚合物组合物可含有高密度聚乙烯聚合物。在一种实施方案中，该高密度聚乙烯可包含氧化的高密度聚乙烯。该高密度聚乙烯聚合物例如可具有大于约0.94g/cm3、例如大于约0.95g/cm3、例如大于约0.96g/cm3、例如大于约0.97g/cm3的密度或比重。该密度通常小于约1g/cm3。该高密度聚乙烯当在150℃下测试时可具有大于约1000cps、例如大于约2000cps、例如大于约4000cps、例如大于约6000cps、例如大于约8000cps的粘度。该粘度通常小于约15000cps、例如小于约10000cps。粘度使用BrookfieldEngineering Laboratories，Middleboro，Massachusetts的Brookfield旋转粘度计测量。该高密度聚乙烯可具有大于约67、例如大于约68、例如大于约69的肖氏D硬度。该肖氏D硬度通常小于约80、例如小于约75、例如小于约73。肖氏D硬度可根据ASTM Test D785测量。该聚乙烯聚合物的分子量通常小于约2百万，例如小于约1百万。
该聚烯烃摩擦改性剂可以大于约0.1％重量的量、例如大于约0.5％重量的量、例如大于约0.7％重量的量存在于该聚合物组合物中。该聚烯烃聚合物通常以小于约5％重量的量、例如小于约4％重量的量、例如小于约3％重量的量、例如小于约2％重量的量、例如小于约1.5％重量的量存在于该组合物中。
根据本公开内容，当用于磨擦应用时，摩擦改性剂改进了该聚甲醛聚合物组合物和由其生产的聚合物制品的磨擦性能，而无需外部润滑剂如水基外部润滑剂。外部润滑剂可为施加到本公开内容的聚甲醛基体系或聚合物制品的润滑剂。在一种实施方案中，外部润滑剂可不与该聚甲醛聚合物组合物或聚合物制品联用，以使得外部润滑剂不存在于该聚甲醛聚合物组合物或聚合物制品的表面上。在另一实施方案中，外部润滑剂可与本公开内容的聚甲醛聚合物组合物和聚合物制品一起使用。
本公开内容的聚合物组合物还可含有其他已知的添加剂，例如抗氧化剂、甲醛清除剂、酸清除剂、UV稳定剂或热稳定剂、增强纤维。另外，该组合物可含有加工辅助剂如粘合促进剂、润滑剂、成核剂、脱模剂、填料或抗静电剂以及赋予该组合物和由其生产的制品或零件期望性能的添加剂。
在一种实施方案中，可存在紫外光稳定剂。该紫外光稳定剂可包含苯甲酮，苯并三唑或苯甲酸酯。UV光吸收剂(当存在时)可以至少约0.01wt％、例如至少约0.05wt％、例如至少约0.075wt％且小于约1wt％、例如小于约0.75wt％、例如小于约0.5wt％的量存在于该聚合物组合物中，其中该重量基于各自聚合物组合物的总重计。
在一种实施方案中，可存在甲醛清除剂如含氮化合物。它们中的大部分是具有至少一个氮原子作为杂原子(其与氨基取代的碳原子或羰基基团相邻)的杂环化合物，例如吡啶、嘧啶、吡嗪、吡咯烷酮、氨基吡啶和由其衍生的化合物。其他特别有利的化合物为三氨基-1,3,5-三嗪(三聚氰胺)及其衍生物，例如三聚氰胺-甲醛缩合物和羟甲基三聚氰胺。低聚的聚酰胺原则上也适合于用作甲醛清除剂。甲醛清除剂可单独或组合使用。
在一种实施方案中，该聚合物组合物可含有共聚酰胺，其也可充当甲醛清除剂。该共聚酰胺可通常具有大于约120℃、例如大于约130℃、例如大于约140℃、例如大于约150℃、例如大于约160℃、例如大于约170℃的软化点。该共聚酰胺的软化点可小于约210℃、例如小于约200℃、例如小于约190℃、例如小于约185℃。该共聚酰胺可具有在230℃下为大于约7Pa s、例如大于约8Pa s、例如大于约9Pa s的熔体粘度。该熔体粘度通常小于约15Pa s、例如小于约14Pa s、例如小于约13Pa s。在一种实施方案中，该共聚酰胺可溶于乙醇。在一种实施方案中，该共聚酰胺可包含聚合脂肪酸类与脂肪族二胺类的缩聚产物。
此外，该甲醛清除剂可为胍胺化合物，其可包括脂肪族胍胺基化合物、脂环族胍胺基化合物、芳族胍胺基化合物、含杂原子的胍胺基化合物等。该甲醛清除剂可以至少约0.01wt％、例如至少约0.05wt％、例如至少约0.075wt％且小于约1wt％、例如小于约0.75wt％、例如小于约0.5wt％的量存在于该聚合物组合物中，其中该重量基于各自聚合物组合物的总重计。
在一种实施方案中，可存在酸清除剂。该酸清除剂可包含例如碱土金属盐。例如该酸清除剂可包含钙盐如柠檬酸钙。在一种实施方案中，该酸清除剂可包含柠檬酸三钙。该酸清除剂可以至少约0.001wt％、例如至少约0.005wt％、例如至少约0.0075wt％且小于约1wt％、例如小于约0.75wt％、例如小于约0.5wt％的量存在，其中该重量基于各自聚合物组合物的总重计。
在一种实施方案中，可存在成核剂。该成核剂可增加结晶度并且可包含甲醛三元共聚物。在一种特定的实施方案中，例如该成核剂可包含丁二醇二缩水甘油醚、环氧乙烷和三烷的三元共聚物。该成核剂可以至少约0.01wt％、例如至少约0.05wt％、例如至少约0.1wt％且小于约2wt％、例如小于约1.5wt％、例如小于约1wt％的量存在于该组合物中，其中该重量基于各自聚合物组合物的总重计。
在一种实施方案中，可存在抗氧化剂如空间位阻酚。可商购的实例为季戊四醇四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、三甘醇双[3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]、3,3'-双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰肼]和六亚甲基二醇双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]。该抗氧化剂可以至少约0.01wt％、例如至少约0.05wt％、例如至少约0.075wt％且小于约1wt％、例如小于约0.75wt％、例如小于约0.5wt％的量存在于该聚合物组合物中，其中该重量基于各自聚合物组合物的总重计。
在一种实施方案中，除了紫外光稳定剂之外，还可存在光稳定剂如空间位阻胺。可使用的受阻胺光稳定剂包括N-甲基化的低聚受阻胺化合物。例如受阻胺光稳定剂可包含高分子量受阻胺稳定剂。该光稳定剂(当存在时)可以至少约0.01wt％、例如至少约0.05wt％、例如至少约0.075wt％且小于约1wt％、例如小于约0.75wt％、例如小于约0.5wt％的量存在于该聚合物组合物中，其中该重量基于各自聚合物组合物的总重计。
在一种实施方案中，可存在润滑剂。该润滑剂可包含聚合物蜡组合物。此外，在一种实施方案中，聚乙二醇聚合物(加工助剂)可存在于该组合物中。该聚乙二醇例如可具有约1000-约5000、例如约3000-约4000的分子量。在一种实施方案中，例如可存在PEG-75。在另一实施方案中，可存在脂肪酸酰胺例如亚乙基双(硬脂酰胺)。润滑剂可通常以至少约0.01wt％、例如至少约0.05wt％、例如至少约0.075wt％且小于约1wt％、例如小于约0.75wt％、例如小于约0.5wt％的量存在于该聚合物组合物中，其中该重量基于各自聚合物组合物的总重计。
在一种实施方案中，可存在着色剂。可使用的着色剂包括任何期望的无机颜料如二氧化钛、群青蓝、钴蓝和其他有机颜料以及染料如酞菁染料、蒽醌(anthraquinnones)等。其他着色剂包括炭黑或各种其他聚合物可溶性染料。在一种实施方案中，着色剂的组合可包括在该聚合物组合物中。例如该聚合物组合物可含有二氧化钛与炭黑的组合。在一种可替代的实施方案中，存在于该聚合物组合物中的着色剂可包含二氧化钛与至少一种着色颜料如黄色颜料和绿色颜料的组合，以及任选地进一步与炭黑的组合。该着色剂可以至少约0.01wt％、例如至少约0.05wt％、例如至少约0.1wt％、例如至少约0.5wt％、例如至少约0.8wt％、例如至少约1wt％且小于约5wt％、例如小于约2.5wt％、例如小于约1wt％的量存在于该组合物中，其中该重量基于各自聚合物组合物的总重计。
本公开内容的组合物可使用本领域已知的任何技术来配混并形成聚合物制品。例如各自组合物可被强烈混合以形成基本上均匀的共混物。该共混物可在高温(例如高于该聚合物组合物中所用的聚合物的熔点但低于降解温度的温度)下熔融捏合。可替代地，各自组合物可在传统的单或双螺杆挤出机中熔融并混合在一起。优选地，熔融混合在100-280℃、例如120-260℃、例如140-240℃或180-220℃的温度下进行。
挤出后，可将该组合物形成粒料。该粒料可通过本领域已知的技术如注射成型、热成型、吹塑、滚塑等模塑成聚合物制品。根据本公开内容，该聚合物制品证明了优异的磨擦行为和机械性能。因此，该聚合物制品可用于期望低磨损和优异滑动性能的几种应用。
聚合物制品包括任何移动的制品或模塑品，其与另一表面接触并且可要求高磨擦要求。例如聚合物制品包括用于汽车工业的制品，特别是外壳，锁闩如旋转锁闩，摇窗系统，擦拭系统，皮带轮，天窗系统，座位调节器，杆(levers)，衬套，齿轮，变速箱，爪(claw)，枢轴外壳，擦拭臂，托架或座位轨道轴承，拉链，开关，凸轮，滚轮或滚动导向件，滑动元件或滑行件如滑板，传送带零件如链元件和链节，脚轮，紧固件，杆(levers)，传送系统磨损条和护轨，医学装置如医学吸入器和注射器。从本公开内容的聚合物组合物可形成几乎无限的多种聚合物制品。
在一种实施方案中，根据本公开内容制成的聚合物制品可用于制作传送系统的部件。传送系统例如典型地包括在轨道上方移动的传送链。这种传送系统可用于移动所有不同类型的产品和货物。在一种实施方案中，例如这种传送机用于运输金属产品如由铝制成的饮料罐。在将饮料罐置于传送系统上时，当被加载到传送机上以及当从传送机上卸载到包装中时，该罐典型地必须移动穿过传送机表面。过去，在提供不仅具有相对于铝为低摩擦特性而且还耐磨的传送链表面的方面一直存在问题。同样重要的是生产表面外观不会随时间降解的传送链的能力。该本公开内容的组合物特别好地适于模塑可用作传送链部件的制品。特别地，根据本公开内容制成的部件可具有金属产品可在其上滑动的表面。
参见图1，例如显示了传送链10的一部分的一种实施方案。如所示的，传送链10由多个传送部件12或链节制成。每个传送部件12包括用于接收并运输产品的顶表面。根据本公开内容，传送部件12可由本公开内容的聚合物组合物制成。特别有利地，传送部件12可包括一种或多种着色剂，其提供了具有期望的表面外观的部件。
根据本公开内容利用该聚甲醛聚合物组合物和由其生产的聚合物制品提供了具有改进的磨擦性能的组合物和制品。根据本公开内容，该磨损性能通常通过摩擦系数测量。
通常，静磨损是在两个或更多个相对于彼此不移动的表面之间的磨擦(即两个物体均不动)。通常，当两个物体相对于彼此移动时发生动磨擦(即至少一个物体是运动的或重复往复运动)。另外，粘滑运动通常被认为是由在静和动磨擦之间连续交替引起的现象。
根据本公开内容，该组合物和聚合物制品可表现出如根据VDA 230-206所确定的通常小于约0.3、例如小于约0.25、例如小于约0.2、例如小于约0.1的抵靠铝的动摩擦系数。该动摩擦系数通常大于0。上述动摩擦系数用30N的力，150mm/s的速度并且在5000个周期后，使用由该组合物制成的板和对应件铝球来测量。
根据本公开内容的聚合物组合物当抵靠铝测试时可表现出小于约2微米、例如小于约1微米、例如小于约0.5微米的磨损深度。该磨损深度可甚至为0。
虽然本公开内容的该聚甲醛聚合物组合物和由其生产的聚合物制品提供了改进的磨擦性能，但是该组合物和制品还可表现出优异的机械性能(ISO Test 527)。例如当根据ISO Test No.527测试时，该聚合物组合物可具有大于约5000MPa、例如大于约5500MPa、例如大于约5700MPa的拉伸模量。该拉伸模量通常小于约10000MPa。在一种实施方案中，断裂强度可大于约100MPa、例如大于约110MPa。
该聚合物组合物可在23℃下表现出大于约8kJ/m2、例如大于约9kJ/m2、例如大于约9.5kJ/m2的缺口沙尔皮(Sharpy)冲击强度(ISO Test 179-1)。该缺口沙尔皮(Sharpy)冲击强度通常小于约20kJ/m2。
该聚合物组合物在某些实施方案中可表现出约0.5cm3/10min-约5cm3/10min的熔体体积比。在一种实施方案中，该熔体体积比为约1.5cm3/10min-约2cm3/10min。熔体体积比可在190℃下以及在2.16kg负载下测量。
参考下面的实施例可更好地理解本公开内容。
具体实施方式
实施例
在该实施例中，配制了各种聚合物组合物，并且测试了磨擦性能。
该聚合物组合物含有与至少一种摩擦改性剂组合的聚甲醛聚合物组合物。
将每个各自组合物的组分混合在一起并使用ZSK 25MC(Werner&Pfleiderer，德国)双螺杆挤出机(区域温度190℃，熔融温度约210℃)配混。选择具有捏合元件的螺杆配置，以便发生组分的有效彻底混合。将该组合物挤出并造粒。粒料在120℃下干燥8小时，并且然后注射成形。
根据上述测试程序针对动摩擦系数和磨损深度测试了该聚合物组合物。制品的表面外观也进行了分类。出于对比目的以不同组合测试了各种不同的摩擦改性剂。获得了以下结果：
表1
如上所示，使用摩擦改性剂产生了出人意料的结果。如上所示，聚四氟乙烯与高密度聚乙烯的组合产生了具有优异表面外观的显著更好的结果。
在不脱离在所附权利要求中更具体阐述的本公开内容的精神和范围的情况下，本公开内容的这些和其他改进和变化可由本领域普通技术人员实践。另外，应当理解，各种实施方案的方面可整体或部分地互换。

Claims (21)

1.一种聚合物组合物，其包含：
聚甲醛聚合物；
第一摩擦改性剂，其包含含氟聚合物，该含氟聚合物在该组合物中存在的量为至少约1％重量；
第二摩擦改性剂，其包含高密度聚乙烯。
2.根据权利要求1所定义的聚合物组合物，其中该聚合物组合物具有小于约0.2、例如小于约0.18的抵靠抗衡材料的动摩擦系数，该抗衡材料包含铝。
3.根据前述权利要求任一项所定义的聚合物组合物，其中该组合物当抵靠铝测试时表现出小于2微米、例如小于1微米的磨损轨道深度。
4.根据前述权利要求任一项所定义的聚合物组合物，其中该第一摩擦改性剂包含聚四氟乙烯粒子。
5.根据权利要求4所定义的聚合物组合物，其中该聚四氟乙烯粒子当根据ISO Test13321测试时具有约1微米-约10微米的平均粒子尺寸。
6.根据前述权利要求任一项所定义的聚合物组合物，其中该高密度聚乙烯聚合物当根据ASTM Test D785测试时具有约69-约80的肖氏D硬度。
7.根据前述权利要求任一项所定义的聚合物组合物，其中该高密度聚乙烯聚合物包含氧化的高密度聚乙烯均聚物。
8.根据前述权利要求任一项所定义的聚合物组合物，其中该高密度聚乙烯聚合物具有约0.94g/cm3-约1g/cm3、且特别是约0.97g/cm3-约0.99g/cm3的密度。
9.根据前述权利要求任一项所定义的聚合物组合物，其中该组合物不含有任何其他摩擦改性剂。
10.根据前述权利要求任一项所定义的聚合物组合物，其中该含氟聚合物以约1.5-约3％重量的量存在于该组合物中并且该高密度聚乙烯以约0.3-约3％重量的量存在于该组合物中。
11.根据前述权利要求任一项所定义的聚合物组合物，其中该聚合物组合物进一步含有润滑剂。
12.根据前述权利要求任一项所定义的聚合物组合物，其中该聚合物组合物进一步含有共聚酰胺。
13.根据前述权利要求任一项所定义的聚合物组合物，其中该聚合物组合物进一步含有酸清除剂。
14.根据权利要求13所定义的聚合物组合物，其中该酸清除剂包含柠檬酸三钙。
15.根据前述权利要求任一项所定义的聚合物组合物，其中该聚合物组合物进一步含有成核剂，其中该成核剂包含聚甲醛三元共聚物。
16.根据前述权利要求任一项所定义的聚合物组合物，其中该聚合物组合物进一步含有一种或多种着色剂，该一种或多种着色剂以约0.3-约2％重量的量存在于该组合物中。
17.根据权利要求16所定义的聚合物组合物，其中该一种或多种着色剂包括二氧化钛、炭黑、颜料或其混合物。
18.根据前述权利要求任一项所定义的聚合物组合物，其中该聚甲醛聚合物以至少85％重量的量存在于该组合物中。
19.一种传送装置，其包括：
在轨道上方移动的传送链，该传送链包括多个传送部件，该传送部件具有用于接收并运输产品的顶表面，该传送部件包含聚合物组合物，该聚合物组合物含有聚甲醛聚合物、包含含氟聚合物的第一摩擦改性剂和包含聚烯烃的第二摩擦改性剂，并且其中该聚合物组合物具有小于约0.2、例如小于约0.18的抵靠抗衡材料的动摩擦系数，该抗衡材料包含铝，并且其中该组合物当抵靠铝测试时表现出小于2微米、例如小于1微米的磨损轨道深度。
20.根据权利要求19所定义的传送装置，其中该聚合物组合物以至少90％重量的量含有聚甲醛聚合物，和其中该含氟聚合物包含聚四氟乙烯粒子，该聚四氟乙烯粒子当根据ISOTest 13321测试时具有约1微米-约10微米的平均粒子直径，该聚四氟乙烯粒子以约1-约5％重量的量存在于该聚合物组合物中，该聚烯烃聚合物包含氧化的高密度聚乙烯聚合物，该氧化的高密度聚乙烯聚合物以约0.3-约3％重量的量存在于该聚合物组合物中。
21.根据权利要求19或20所定义的传送装置，其中该聚合物组合物进一步含有一种或多种着色剂，该一种或多种着色剂以约0.3-约2％重量的量存在于该组合物中，该一种或多种着色剂包括二氧化钛、炭黑、颜料或其混合物。
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