CN1756799A - 包含聚苯醚和/或聚苯乙烯的具有改善的摩擦性能的组合物和改善聚苯醚和/或聚苯乙烯组合物的摩擦性能的方法 - Google Patents

包含聚苯醚和/或聚苯乙烯的具有改善的摩擦性能的组合物和改善聚苯醚和/或聚苯乙烯组合物的摩擦性能的方法 Download PDF

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Abstract

提供了内部润滑的聚合物组合物，组合物包含包括苯乙烯和/或聚苯醚的聚合物、包含烯烃的聚合物和增容剂。包含烯烃的聚合物在组合物中存在约3－约30wt％，与单独包含苯乙烯或聚苯醚的聚合物相比，其能提供内部润滑，并改善了组合物的摩擦性能，这通过磨损测量测定。优选的组合物表现出小于约130×10－11mm5/Pa－m的磨耗系数。优选的组合物包括聚苯乙烯/聚苯醚的共混物、线性低密度聚乙烯和苯乙烯－乙烯－丁二烯－苯乙烯。还通过掺入至少一种包含烯烃的聚合物和至少一种增容剂到原料聚合物中或通过掺入至少一种基本不含卤的内部润滑剂来提供改善包含苯乙烯和/或聚苯醚的原料聚合物的摩擦性能的方法。

Description

包含聚苯醚和/或聚苯乙烯的具有改善的摩擦性能的组合物 和改善聚苯醚和/或聚苯乙烯组合物的摩擦性能的方法
发明背景
传统上，磨损系统利用外部润滑剂如油或油脂提高耐磨性和降低摩擦系统(tribological system)中部件的移动接触表面之间的摩擦损失。但是，这种外部润滑剂经常必须被定期更换，并可能不均匀地分布在摩损表面上，导致成本增加和磨损系统(wear system)无效。另外，在某些领域，如食品加工和影印，其中产品污染是所关切的问题，传统外部润滑剂可能是不理想的。
因此，在许多磨损系统中，可能希望在聚合物部件中使用内部润滑剂取代或消除外部润滑剂来改善摩擦性能(如耐磨性和摩擦阻力)。可使用内部润滑剂降低聚合物和金属表面之间的摩擦系数，增加耐磨性，改善流动特性，和增强聚合物的性能，如汇合和润湿。内部润滑剂的使用可消除对外部润滑剂的需要或在不能忍受外部润滑剂的应用中提供提高的零件寿命。常用的内部润滑剂包括蜡、脂肪酸、金属硬脂酸盐、芳族聚酰胺、硅酮、石墨和二硫化钼。此外，已知一些含氟聚合物有助于某些聚合物中的低摩擦系数。例如，聚四氟乙烯(PTFE)具有非常低的摩擦系数，并表现出有利的润滑性能，常被用作多种化合物和原料聚合物的内部润滑剂。
但是，在有些系统中，可能希望使用不含PTFE的组合物。例如，一些应用需要未卤化的材料，因此应避免PTFE。还已知PTFE对一些聚合物复合材料的冲击性能有负面影响，这将排除这种化合物在冲击强度重要性增加的这类应用中的使用。最后，PTFE通常比混入它的原料聚合物更昂贵，在这种情况下，PTFE提供的益处水平可能不能证明增加的费用有理由。但是，由于一定水平的内部润滑剂仍是需要的，因此需要PTFE的替代品。
使用聚烯烃作为内部润滑剂改善各种聚合物复合材料的摩擦性能的方法是已知的。这些复合材料包括聚酰胺/聚丙烯共混物和聚碳酸酯组合物，包括聚碳酸酯/聚烯烃共混物。但是，本领域中仍有对PTFE替代品的需要，这种替代品能用作包含聚苯醚和/或苯乙烯的组合物的内部润滑剂，并被证实能改善组合物的摩擦性能，但不会表现出上述的PTFE缺点。
发明简述
本发明包括一种组合物，包括：(a)选自包含苯乙烯的聚合物和包含聚苯醚的聚合物的原料聚合物；(b)用于提供内部润滑的包含烯烃的聚合物；和(c)增容剂；
其中与单独原料聚合物相比，该组合物表现出改善的摩擦性能。
本发明还包括由组合物制备的成型制品，其中组合物包括：(a)选自包含苯乙烯的聚合物和包含聚苯醚的聚合物的原料聚合物；(b)用于提供内部润滑的包含烯烃的聚合物；和(c)增容剂；其中与单独原料聚合物相比，该组合物表现出改善的摩擦性能。
本发明还提供一种阻燃制品。制品由组合物制备，其中组合物包括：(a)选自包含苯乙烯的聚合物和包含聚苯醚的聚合物的原料聚合物；(b)用于提供内部润滑的包含烯烃的聚合物；(c)增容剂；和(d)阻燃剂；其中与单独原料聚合物相比，该组合物表现出改善的摩擦性能。
本发明还包括一种改善原料聚合物摩擦性能的方法，其中原料聚合物选自包含苯乙烯的聚合物和包含聚苯醚的聚合物。该方法包括为原料聚合物提供至少一种包含烯烃的聚合物和至少一种增容剂以形成组合物。
本文还提供改善原料聚合物摩擦性能的又一种方法，其中原料聚合物选自包含苯乙烯的聚合物和包含聚苯醚的聚合物。该方法包括为原料聚合物提供至少一种基本不含卤素的内部润滑剂以形成组合物。
本发明还提供改善原料聚合物在干的平滑接触滑动摩擦磨损系统(drysmooth contact sliding tribological wear system)中耐磨性的方法，其中原料聚合物的表面靠在(bear against)引起摩擦的另一个表面上。该方法包括：(a)提供选自包含苯乙烯的聚合物和包含聚苯醚的聚合物的原料聚合物；(b)为原料聚合物提供包含烯烃的聚合物；(c)为原料聚合物提供增容剂；和(d)熔融混合原料聚合物、包含烯烃的聚合物和增容剂以形成组合物。与原料聚合物相比，组合物具有改善的耐磨性，组合物在摩擦系统中的磨耗系数小于约130×10-11mm5/Pa-m。
最后，本发明包括为原料聚合物提供内部润滑剂的方法，其中原料聚合物选自包含苯乙烯的聚合物和包含聚苯醚的聚合物。该方法包括为原料聚合物提供至少一种包含烯烃的聚合物和至少一种增容剂以形成组合物。
附图简述
当结合附图阅读时，能更好地理解上述概述以及下面的优选实施方案详细描述。为了说明本发明，图中显示了本文目前优选的实施方案。但是，应认识到，本发明不限制于所示的精确布置和手段。
在图中：
图1为实时测量的本发明几种组合物的磨损速率(wear rate)的示意图；知
图2为实时测量的本发明几种另外组合物的磨损速率的示意图。
发明详述
提供可在摩擦磨损系统中使用的内部润滑的聚合物组合物，摩擦磨损系统尤其为摩擦系统包括包含苯乙烯或基于苯乙烯单体的部件和/或包含聚苯醚(PPE)的部件的那些。这些组合物的使用减少或消除了对外部润滑剂的需要，同时提供了PTFE润滑苯乙烯组合物的无卤素且相对便宜的替代品，并降低了摩擦损失。内部润滑的组合物在聚合物/金属摩擦系统中表现出降低的摩擦系数和较低的磨耗系数(较好的耐磨性)。
可使用组合物制造摩擦系统的接触部件，如一般在机器或家用电器中存在的那些。术语“摩擦的”可被理解为与磨损和摩擦有关，其可按下面更详细的描述测量。
在典型的摩擦磨损系统中，使聚合物复合材料的表面靠着干或未润滑的表面，包括金属表面如钢。对于本发明的摩擦和磨损试验，使用1141冷轧钢作为金属表面。尽管优选在干条件下使用由本发明的聚合物组合物形成的部件(component)，但这些部件也可在湿条件下使用或与各式各样的材料如其它聚合物等接触。
聚合物部件在干的平滑接触摩擦磨损系统中在适度载荷条件下的主要磨损机理为粘附磨损(adhesive wear)。当使聚合物和金属部件载荷移动(loaded moving)(例如滑动)接触时，聚合物复合材料的表面剪切并扩展形成化学附着到金属部件表面的聚合物薄膜，即在金属部件的表面上形成转移膜(transfer film)。粘附磨损受两个因素的影响，即在聚合物表面中进行的工作量和滑动界面的固有耐久性(intrinsic durablility)。磨耗系数K或聚合物材料表面的衰变率(rate of decay)由聚合物材料表面的新层与金属部件滑动接触而被磨损时转移膜磨损和随后替换的速度来确定。但是，材料在摩擦系统中的磨损性能通常不能根据聚合物的其它机械性能而预知。
可使用本发明的聚合物组合物形成具有高耐磨性(低磨耗系数)和低摩擦系数的用于各式各样滑动部件的摩擦磨损部件。
在一种优选的实施方案中，本发明的组合物优选包括至少三种主要成分：包含苯乙烯和/或聚苯醚的原料聚合物；提供内部润滑的包含烯烃的聚合物，和增容剂。与单独原料聚合物相比，得到的内部润滑的组合物表现出改善的摩擦性能。
组合物优选包含包括聚苯醚的原料聚合物，在可选实施方案中，除了聚苯醚外或替代聚苯醚，可包括包含苯乙烯的聚合物。包含苯乙烯的聚合物可为基于苯乙烯单体和其衍生物的任何均聚物或共聚物，包括但不限于聚苯乙烯、聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚苯乙烯-丙烯腈(SAN)或任意一种上述材料与其它聚合物(如优选聚苯醚)的共混物。最优选的原料聚合物为聚苯醚/聚苯乙烯共混物，如General Electric以Noryl市售的那些。这种共混物由于高温性能、耐化学性和强度而被优选。但是，根据具体应用，可能更需要可供选择的原料聚合物或聚合物共混物。
为包含聚苯醚和/或苯乙烯的原料聚合物提供内部润滑的烯烃基成分可为本领域那些技术人员视为聚烯烃的任何聚合物。优选的烯烃基聚合物包括但不限于高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLPDE)、聚丙烯和乙烯-丙烯共聚物。在本发明范围内的其它烯烃基聚合物包括乙烯-醋酸乙烯酯、乙烯-乙烯醇、乙烯-丙烯酸、乙烯-环烯共聚物和聚丁烯，如聚异丁烯和聚丁-1-烯。最优选的包含烯烃的聚合物是LLDPE，因为它被表明能产生磨耗系数尤其低的组合物。但是，根据具体应用，可能更需要可供选择的烯烃基聚合物。
最后，用于组合物的一种或多种增容剂优选由苯乙烯和烯烃单体两者形成的共聚物，如聚苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯(SEBS)、苯乙烯-乙烯共聚物、聚苯乙烯-乙烯-丙烯(SEP)和苯乙烯-丁二烯橡胶。但是，本领域中那些技术人员已知的其它增容剂或开发的增容剂也在本发明的范围内。增容剂用于使组合物更可成型，并还使它们保留较高比例的包含苯乙烯或聚苯醚的原料聚合物的性能，如冲击强度。优选的增容剂为SEBS，但根据具体应用，可能更需要可供选择的增容剂。
以组合物的总重量计，包含烯烃的聚合物在组合物中的存在量优选为约3-约30wt％，在更优选的实施方案中，为约5-约15wt％。如果包含烯烃的聚合物的量太低，则组合物的磨耗系数可能不合需要地高，因此组合物可能不适用于某些磨损应用。或者，包含烯烃的聚合物的较高百分比可产生性能更象包含烯烃的聚合物而不是包含聚苯醚或苯乙烯的原料聚合物的组合物，这与优选的组合物相比，对磨损应用不是更理想的，并可能产生不合需要的机械性能。
根据组合物中包含烯烃的聚合物的量和组合物中使用的具体原料聚合物或多种聚合物，增容剂在组合物中的存在量优选为组合物总重量的约1-约20wt％，更优选约3-约10wt％。引入较高量的增容剂往往增加组合物的粘度，这可能是需要的或不需要的，取决于具体应用。包含烯烃的聚合物与增容剂的比优选为约0.5∶1至约10∶1，更优选约1∶1至2∶1。
除了这三种成分外，组合物还可包括标准添加剂。通过这些添加剂获得的典型性能增强包括但不限于增强、阻燃、热和/或电导率、尺寸稳定性、流动性和冲击改进。优选这类添加剂不会实质影响组合物的摩擦性能。典型的添加剂包括填料、增强剂、另外的润滑剂、着色剂如色泽剂(tints)、加工助剂、冲击改性剂、增塑剂、增滑剂(slip agents)、紫外吸收剂或稳定剂、阻燃剂、脱模剂、流动改性剂和/或热稳定剂。这类添加剂的具体例子包括碳纤维、碳粉末、玻璃纤维、玻璃粉末、玻璃珠、芳族聚酰胺纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、不锈钢纤维、陶瓷纤维、陶瓷粉末、硅灰石、滑石粘土、云母、颜料、硬脂酸酯(stearates)、蜡、二硫化钼和各种油，包括硅油。优选地，使添加剂最少化，尤其是可能对组合物的磨损和/或摩擦性能有任何显著不利影响的那些添加剂。
根据本发明的优选组合物包括阻燃剂，并且可使用这种组合物制备阻燃制品。包含在组合物中的阻燃剂可为含卤阻燃剂，如十溴二苯醚、四溴双酚A或溴化低聚物或聚合物；含磷阻燃剂，如红磷、磷酸盐、膦酸盐(酯)、或磷酸酯如二磷酸间苯二酚酯；含氮的阻燃剂如三聚氰胺氰尿酸酯；或这些种类阻燃剂中一种或多种的组合，如三聚氰胺聚磷酸酯。这些具体的阻燃剂仅仅是示例性的，本领域中已知的或开发的其它阻燃剂也适用于根据本发明的组合物。优选的阻燃剂为非卤化的阻燃剂，如二磷酸间苯二酚酯和双酚A二磷酸酯。组合物中优选包括量为组合物总重量约3-30wt％、更优选约5-15wt％的阻燃剂。
为了形成具有改善的摩擦性能的组合物，可按本领域中那些技术人员已知的任何合适方式共混或熔融混合这些成分，如使用任何合适的热塑加工装置、混合机、混合器等熔融混合，或熔融加工。或者，例如，可利用静态或螺杆/螺旋钻型混合完成共混。优选地，在双螺杆混合挤出机中合并成分，挤出机如Werner Pfleiderer市售的或Buss(America)Inc.of Elk GroveVillage，Ill的Buss捏合机。
还可以未加工形式或球粒形式，使用本领域那些技术人员已知的任何合适方法将根据本发明的组合物成型为成型制品，包括挤出成型、压缩成型、注射成型、共挤出、挤出/压缩等。这些成分还可与其它热塑性塑料的其它成型球粒或粉末共混。
可通过按如下评价动态摩擦和磨损值来估计根据本发明的聚合物组合物的摩擦性能。典型地，按照类似于ASTM D3702所述的标准止推垫圈干滑动磨损试验方法(standard thrust washer dry sliding wear test method)确定摩擦和磨损试验。简单地说，在收集连续数据并观察摩擦系统的磨损、摩擦和温度的LRI-la Automated Tribometer(Lewis Research，Inc.)中，使聚合物样品紧靠着(mate against)钢止推垫圈。得到的摩擦系数值将取决于负荷(压力或垂直力)和速度两者，对应于一定的压力-速度(PV)值。这个值对摩擦因子(也称为K因子)有贡献。试验可具有变化的时间长度，但一般进行长于24小时，并可进行7天或更多。
为了分析根据本发明的组合物的摩擦性能，在275.8kPa的接触压力和0.254m/s的试验速度下在室温(大约23℃)下靠着1141冷轧钢的配合(mating)金属表面进行磨损试验。每个样品进行75小时，记录相关的测量。每种组合物的磨耗系数(用K表示，单位为mm5/Pa-m)基于总磨损速率，并表示系统磨损而不是任何一个单独部件的磨损。
按照上述试验测定的根据本发明的组合物的磨损值小于约130×10-11mm5/Pa-m，更优选小于约65×10-11mm5/Pa-m。组合物动摩擦系数一般小于约0.5。相比，未润滑的100％聚苯乙烯和1∶1聚苯乙烯/聚苯醚共混物在相同的条件下都表现出大约3000×10-11mm5/Pa-m的磨损值，动摩擦系数分别为0.73和0.88。但是，可与根据本发明的组合物的磨耗系数相比地，包含传统内部润滑剂PTFE的相同PPE/PS共混物表现出大约130×10-11mm5/Pa-m的磨耗系数。因此可看到本发明的组合物能用作PTFE的良好不含卤素的替代物，来作为包含苯乙烯和/或聚苯醚的体系的内部润滑剂。
除了组合物外，本发明还提供改善包含聚苯醚和/或苯乙烯的原料聚合物的摩擦性能的方法。该方法包括为原料聚合物提供至少一种包含烯烃的聚合物和至少一种增容剂以形成组合物。包含聚苯醚和/或苯乙烯的聚合物、包含烯烃的聚合物和增容剂的性质和相对量可任意如上所述。通过掺入包含烯烃的聚合物和增容剂，得到的组合物表现出小于约130×10-11mm5/Pa-m并更优选小于约65×10-11mm5/Pa-m的磨耗系数。其它成分也可掺入到组合物中，如前述的添加剂，条件是优选对于磨损应用，摩擦性能不受负面影响。可通过任何已知的方法如前述的那些方法制备组合物。
改善根据本发明的包含苯乙烯和/或聚苯醚的原料聚合物的摩擦性能的第二种方法包括为原料聚合物提供至少一种基本不含卤素的内部润滑剂以形成组合物。基本不含卤素的内部润滑剂优选但不限于如前所述的包含烯烃的聚合物，以组合物的总重量计，优选掺入到组合物中的量为组合物的约3-约30wt％，更优选约5-约15wt％。在优选的实施方案中，该方法还包括提供增容剂如上述那些到组合物中。以组合物的总重量计，增容剂的优选量为约1-20wt％，更优选约3-约10wt％，包含烯烃的化合物与增容剂的比优选为约0.5∶1至约10∶1。得到的组合物优选表现出如上所述的磨耗系数。
本发明还提供改善原料聚合物在干的平滑接触滑动摩擦磨损系统中耐磨性的方法，其中原料聚合物的表面靠着引起摩擦和磨损的另一个表面。该方法包括：(a)提供包含聚苯醚和/或苯乙烯的原料聚合物；(b)为原料聚合物提供包含烯烃的聚合物；(c)为原料聚合物提供增容剂；和(d)熔融混合包含聚苯醚和/或苯乙烯的原料聚合物、包含烯烃的聚合物和增容剂以形成组合物。组合物在摩擦系统中具有提高的耐磨性和小于约130×10-11mm5/Pa-m的磨耗系数。组合物的成分和它们在组合物中的优选重量百分比如前所述。这里意指的摩擦系统也如上所述。耐磨性在本方法中得到改善，也提高了组合物的摩擦性能超过单独原料聚合物(低K因子和低摩擦系数)。
最后，本发明涉及为包含苯乙烯和/或聚苯醚的原料聚合物提供内部润滑剂的方法。该方法包括为原料聚合物提供至少一种包含烯烃的聚合物和至少一种增容剂。包含苯乙烯和/或聚苯醚的聚合物、包含烯烃的聚合物和增容剂和它们的优选量和比例如前所述。得到的磨耗系数优选小于约130×10-11mm5/Pa-m，并更优选小于约65×10-11mm5/Pa-m。
现在将结合下面的非限制性实施例更详细地描述本发明。
实施例A-H
通过共混包含1∶1聚苯醚/苯乙烯的共混物的原料聚合物、聚烯烃和增容剂制备8种组合物。原料聚合物为Noryl731或NorylEN185(GeneralElectric出售)，其中“EN 185”共混物包含阻燃剂。对于增容剂，包括聚苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯(SEBS)级KratonTM G2705或G1651(Kraton Polymer出售)。最后，聚烯烃为线性低密度聚乙烯(LLPDE)(Petrothene GA818-07，Equistar出售)或聚乙烯/聚丙烯(PE/PP)共聚物(C105-02，Dow Chemical出售)。每种组合物包含7.5wt％或15wt％的全部聚烯烃和增容剂，聚烯烃和增容剂的比为2∶1。用A-H表示的每种组合物的成分的相对量示于表1。
通过用手共混制备组合物，使用Werner Pfleiderer ZSK-40TM双螺杆挤出机挤出，然后造粒。将挤出的组合物注射成型成3.175mm厚的板，由其加工用于试验的零件。加工的零件外径大约28.6mm，并具有内径为大约22.9mm的外环形区域，其是用于试验的接触表面。按照止推垫圈干滑动磨损试验方法使用上述参数确定每个试样的摩擦和磨损试验。摩擦和磨损损失试验的结果以及组合物的其它物理性能列于表1。
从数据可看出，每种组合物的总磨耗系数范围为41-157×10-11mm5/Pa-m，动摩擦系数从0.309到0.443。使用LLDPE而不是聚乙烯/聚丙烯(PE/PP)共聚物作为聚烯烃得到较低的磨耗系数(41-56×10-11mm5/Pa-m)。相比，纯Noryl731的磨耗系数为3900×10-11mm5/Pa-m，这说明了根据本发明的聚烯烃内部润滑剂的效力。
LRI-1a Automated Tribometer另外能实时绘制组合物的磨损性能曲线。使用线的斜率(slop)计算磨耗系数，如前面引用的那些。得到的磨损数据图形化示于图1。
实施例I
使用100％的聚苯乙烯作为原料聚合物、15％SEBS(Kraton G1651)作为增容剂和10％LLDPE作为聚烯烃通过上述方法制备组合物。得到的组合物的磨损数据示于表1和图1。与纯聚苯乙烯的3900×10-11mm5/Pa-m相比，组合物I的磨耗系数为59×10-11mm5/Pa-m。这说明纯聚苯乙烯的摩擦性能可通过掺入合适的聚烯烃和增容剂改善。
实施例J-Q
使用1∶1聚苯醚/苯乙烯共混物作为原料聚合物(Noryl731)、SEBS(KratonTM G1651)作为增容剂和LLDPE(Petrothene GA818-07)作为聚烯烃通过上述方法制备8个另外的组合物。每种组合物包含2和30wt％之间的聚烯烃，0-6wt％的增容剂，聚烯烃与增容剂的比为从30∶0至2∶1。每种组合物的成分的相对量示于表2。如前所述评价性能，并列于表2中，图形化示于图2中。
样品J、L、M和N均包含10％的聚烯烃，并提高增容剂的浓度从0到5wt％，全部表现出在16和105×10-11mm5/Pa-m之间的有利磨耗系数。这些样品还说明，增容剂浓度的增加改善了冲击强度，这由切口悬臂梁式值的增加证实。具体地说，Noryl731的切口悬臂梁式冲击值为215J/m。相比，不包含增容剂的样品J具有106.8J/m的切口悬臂梁式冲击值。但是，当增容剂的浓度增加时，切口悬臂梁式冲击值也增加，从而包含5％增容剂的样品N表现出184.2J/m的冲击值，达到原料聚合物的冲击值。因此，组合物中增容剂的存在有助于保持原料聚合物的性质。
实施例R
使用NorylPPE(不包含苯乙烯)作为原料聚合物、SEBS(KratonTM G1651)作为增容剂和LLDPE(Petrothene GA818-07)作为聚烯烃通过上述方法制备阻燃剂组合物“R”。Noryl材料包含阻燃剂(二磷酸间苯二酚酯(RDP)，AkzoNobel以Fyrolfex出售)。每种成分的重量百分比示于表2。如前所述评价性能，并包括在表2中。可看出，得到29×10-11mm5/Pa-m的有利磨耗系数，说明聚烯烃能有效地为仅仅基于聚苯醚的聚合物组合物提供内部润滑。另外，这个实施例说明，在某些情况下，可能希望在组合物中包括比包含烯烃的聚合物多的增容剂。这个实施例还说明，掺入添加剂如阻燃剂可获得额外的性能，不会降低烯烃润滑剂的效力。
对比实施例1
作为对比，在相同条件下评价聚丙烯/聚苯醚共混物的样品，其中聚丙烯为主要成分(General Electric以NorylPPX 7110出售)，发现表现出234×10-11mm5/Pa-m的磨耗系数和0.599的动摩擦系数。在图2中还可图形化地观察到聚丙烯/聚苯醚共混物的斜率高于本发明的实施例，表明磨耗系数较高。
实施例S和T
如前所述制备包含Noryl731作为苯乙烯聚合物、LLDPE(PetrotheneGA818-07)和SEBS(KratonTM G1651)的两个样品。在这些对比实施例中，只包括2％的聚烯烃。得到的组合物表现出1239和1386×10-11mm5/Pa-m的较高磨耗系数，说明较低的聚烯烃浓度不能象较大的量一样改善摩擦性能。但是，与纯聚苯乙烯的3900×10-1lmm5/Pa-m的相比，性能仍然是有利的。
从全部实施例可看出，包含烯烃的聚合物的选择显著影响组合物的磨损性能。尽管这些样品磨损性能不同，但显然在包含PE/PP共聚物的组合物和包括LLDPE的那些组合物之间存在性能差异。令人感兴趣的是，在其它共混物中，尤其是尼龙复合材料中，观察到PE/PP共聚物提供了优异的性能，磨耗系数低于根据本发明的样品观察到的那些。但是，如这些实施例所示，LLDPE为用于包含聚苯醚和/或苯乙烯的系统的优良内部润滑剂。
还可观察到添加剂水平的增加不会必然导致性能改善。例如，在样品A和C中，7.5％的总添加剂载量获得与包含15％添加剂的样品相同的磨耗系数，并还给出较低的动摩擦系数。在考虑图1时，尽管可能乍一看呈现出样品A优良，但是是曲线的斜率而不是位置用于确定磨耗系数，样品C在初始磨合期(intial berak-in period)后表现同样良好，这在许多材料中是常见的。另外，包含仅7.5％添加剂的样品R与具有较高添加剂载量的那些样品表现一样好，即使存在阻燃剂也一样。
本领域那些技术人员应认识到，只要不脱离本发明的广泛发明思想，可对上述实施方案进行改变。因此，应认识到本发明不限制于公开的具体实施方案，而是旨在覆盖在附加权利要求限定的本发明精神和范围内的变化。
表1
  样品号   A   Ba   C   Db   E   Fa   G   Hb   I   对比1
  PPE/PS比SEBS类型SEBSwt％烯烃类型烯烃wt％   1∶1G16515LLDPE10   1∶1G16515PE/PP共聚物10   1∶1G27052.5LLDPE5   1∶1G16512.5LLDPE5   1∶1G27055PE/PP共聚物10   1∶1G27055LLDPE10   1∶1G16512.5PE/PP共聚物5   1∶1G27052.5PE/PP共聚物5   100％PS15LLDPE10 PP100
  摩擦性能
  总磨耗系数(10-11mm5/Pa-m)动力COF   560.349   950.443   550.309   420.409   1090.365   440.338   1570.329   1300.422   590.328   2340.599
  物理性能
  吸水，％比重抗拉强度，MPa拉伸伸长率，％挠曲强度，MPa弯曲模量，MPa切口悬壁梁式值，J/m未切口悬壁梁式值，J/mHDT@1.8MPa℃毛细管流变测定@500l/s，Pa-s@1000l/s，Pa-s@2000l/s，Pa-s@3000l/s，Pa-s@4000l/s，Pa-s   0.0621.0539.318.565.91910210.8nb*100.3434.6280.3176.5141.3113.1   0.0581.0732.58.159.41868116.9437.7240.4159.8101.480.465.4   0.0691.0644.620.277.12358239.7nb99.8395.1253.9161.6129104.1   0.0591.0841.4＞5069.12248371.5nb79.3260175.7113.189.673.2   0.0481.0435.42.460.72048126.0266.9285.2181.6116.292.974.6   0.0481.0629.08.451.11765235.9699.3222.9146.595.57762.7   0.0641.0645.120.578.72330207.1nb412.2261.6166.2132.7109.5   0.0581.0836.819.966.92199227.91324240.8156.3102.882.667.3
*nb＝未断裂(有利结果)
HDT＝热变形温度
a还包含10.6％的阻燃剂(丁基化磷酸三苯酯)
b还包含11.6％的阻燃剂(丁基化磷酸三苯酯)
表2
  样品号   J   K   L   M   N   O   P   Q   Ra   S   T
  PPE/PS比SEBS类型SEBSwt％烯烃类型烯烃wt％   1∶1G16510LLDPE10   1∶1G16510LLDPE30   1∶1G16511LLDPE10   1∶1G16512LLDPE10   1∶1G16515LLDPE10   1∶1G16514LLDPE20   1∶1G16512LLDPE20   1∶1G16516LLDPE30   1∶0G16517.4LLDPE5.8   1∶1G16510.4LLDPE2   1∶1G16511LLDPE2
  摩擦性能
  总磨耗系数(10-11mm5/Pa-m)动力COF   520.281   1050.399   960.433   160.509   340.512   310.445   29   13860.294   12390.301
  物理性能
  比重抗拉强度，MPa拉伸伸长率，％挠曲强度，MPa弯曲模量，MPa切口悬壁梁式值，J/m未切口悬壁梁式值，J/mHDT@1.8MPa℃可燃性，1.6mm分层性(1～6)熔体稳定性@1000t/s@5.2min，Pa-s@10.4min，Pa-s@15.6min，Pa-s@20.8min，Pa-s@26min，Pa-s   1.0340.011.371.82213106.8443.0109.83.5218222.9227.6223.6235.3   1.0125.13.442.5145566.7384.3108.92184.8191.3189.3188.8196.2   1.0339.18.871.42220137.7472.9105.74236.6242240.2237.4246   1.0339.77.472.22241140.4478.3107.83265.4278271.4276.3276.6   1.0341.010.474.92255184.2709.9119.82.5286.4293.4287.1286.3297.5   1.0131.911.354.61634103.6617.1108.62.5266274.5267.2268.8278.6   1.0229.62.853.6171068.9453.7112.93229.4248.6243.7243.4252.3   1.0127.610.346.01372105.7110594.83261.9269.1266.7264.4273.7   1.0958.58.791.82241341.6nb*118.3V-02   1.05--85.92303209.8nb113.73294.8304.3300.8298.2300.3   1.0550.62788.32606224.2nb1081294.8300.6299.7293.4304.1
*nb＝未断裂(有利结果)
a还包含11.9％的阻燃剂(二磷酸间苯二酚酯)
HDT＝热变形温度

Claims (48)

1.一种组合物，包括：
(a)选自包含苯乙烯的聚合物和包含聚苯醚的聚合物的原料聚合物；
(b)用于提供内部润滑的包含烯烃的聚合物；和
(c)增容剂；
其中与单独原料聚合物相比，该组合物表现出改善的摩擦性能。
2.根据权利要求1的组合物，其中以组合物的总重量计，包含烯烃的聚合物占组合物的约5-约30wt％。
3.根据权利要求2的组合物，其中以组合物的总重量计，包含烯烃的聚合物占组合物的约5-约25wt％。
4.根据权利要求1的组合物，其中原料聚合物选自苯乙烯的均聚物和共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯和苯乙烯-丙烯腈。
5.根据权利要求1的组合物，其中原料聚合物为苯乙烯聚合物和聚苯醚的共混物。
6.根据权利要求1的组合物，其中包含烯烃的聚合物选自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚丙烯和乙烯-丙烯共聚物。
7.根据权利要求1的组合物，其中增容剂包括苯乙烯/烯烃共聚物。
8.根据权利要求7的组合物，其中苯乙烯/烯烃共聚物选自聚苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯、苯乙烯-乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯橡胶和聚苯乙烯-乙烯-丙烯。
9.根据权利要求1的组合物，其中组合物的磨耗系数小于约130×10-11mm5/Pa-m。
10.根据权利要求9的组合物，其中组合物的磨耗系数小于约65×10-11mm5/Pa-m。
11.根据权利要求1的组合物，其中以组合物的总重量计，增容剂占组合物的约1-约20wt％。
12.根据权利要求11的组合物，其中以组合物的总重量计，增容剂占组合物的约3-约10wt％。
13.根据权利要求1的组合物，其中包含烯烃的聚合物与增容剂的比为约0.5∶1至约10∶1。
14.根据权利要求1的组合物，其中原料聚合物包括聚苯醚和聚苯乙烯的共混物，包含烯烃的聚合物包括线性低密度聚乙烯，增容剂包括聚苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯或聚苯乙烯和丙烯的共聚物。
15.根据权利要求1的组合物，还包括：
(d)至少一种添加剂，所述添加剂选自填料、增强剂、辅助润滑剂、着色剂、加工助剂、冲击改性剂、增塑剂、增滑剂、紫外吸收剂、紫外稳定剂、阻燃剂、脱模剂、流动改性剂和热稳定剂。
16.根据权利要求15的组合物，其中所述至少一种添加剂选自碳纤维、碳粉末、玻璃纤维、玻璃珠、芳族聚酰胺纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、不锈钢纤维、陶瓷纤维、陶瓷粉末、硅灰石、滑石、粘土、云母、颜料、硬脂酸酯、蜡、二硫化钼和油。
17.根据权利要求15的组合物，其中所述至少一种添加剂包括阻燃剂。
18.一种由组合物制备的成型制品，组合物包括：
(a)选自包含苯乙烯的聚合物和包含聚苯醚的聚合物的原料聚合物；
(b)用于提供内部润滑的包含烯烃的聚合物；和
(c)增容剂；
其中与单独原料聚合物相比，该组合物表现出改善的摩擦性能。
19.一种由组合物制备的阻燃制品，组合物包括：
(a)选自包含苯乙烯的聚合物和包含聚苯醚的聚合物的原料聚合物；
(b)用于提供内部润滑的包含烯烃的聚合物；
(c)增容剂；和
(d)阻燃剂；
其中与单独原料聚合物相比，该组合物表现出改善的摩擦性能。
20.根据权利要求19的阻燃制品，其中组合物还包括：
(e)至少一种添加剂，所述添加剂选自填料、增强剂、辅助润滑剂、着色剂、加工助剂、冲击改性剂、增塑剂、增滑剂、紫外吸收剂、紫外稳定剂、脱模剂、流动改性剂和热稳定剂。
21.一种改善原料聚合物摩擦性能的方法，其中原料聚合物选自包含苯乙烯的聚合物和包含聚苯醚的聚合物；该方法包括为原料聚合物提供至少一种包含烯烃的聚合物和至少一种增容剂以形成组合物。
22.根据权利要求21的方法，其中至少一种包含烯烃的聚合物选自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚丙烯和乙烯-丙烯共聚物。
23.根据权利要求21的方法，其中至少一种增容剂包括苯乙烯/烯烃共聚物。
24.根据权利要求21的方法，其中以组合物的总重量计，至少一种包含烯烃的聚合物占组合物的约3-约30wt％。
25.根据权利要求21的方法，其中以组合物的总重量计，至少一种增容剂占组合物的约1-约20wt％。
26.根据权利要求21的方法，其中组合物的磨耗系数小于约130×10-11mm5/Pa-m。
27.一种改善原料聚合物摩擦性能的方法，原料聚合物选自包含苯乙烯的聚合物和包含聚苯醚的聚合物；该方法包括为原料聚合物提供至少一种基本不含卤素的内部润滑剂以形成组合物。
28.根据权利要求27的方法，其中至少一种基本不含卤素的内部润滑剂包括包含烯烃的聚合物。
29.根据权利要求28的方法，其中以组合物的总重量计，所述至少一种基本不含卤素的内部润滑剂占组合物的约3-约30wt％。
30.根据权利要求27的方法，还包括为组合物提供至少一种增容剂。
31.根据权利要求30的方法，其中所述至少一种增容剂包括苯乙烯/烯烃共聚物。
32.根据权利要求30的方法，其中以组合物的总重量计，所述至少一种增容剂占组合物的约1-约20wt％。
33.根据权利要求27的方法，其中组合物的磨耗系数小于约130×10-11mm5/Pa-m。
34.一种改善原料聚合物在干的平滑接触滑动摩擦磨损系统中耐磨性的方法，其中原料聚合物的表面靠在引起磨损和摩擦的另一个表面上，该方法包括：
(a)提供选自包含苯乙烯的聚合物和包含聚苯醚的聚合物的原料聚合物；
(b)为原料聚合物提供包含烯烃的聚合物；
(c)为原料聚合物提供增容剂；和
(d)熔融混合原料聚合物、包含烯烃的聚合物和增容剂以形成组合物，其中与原料聚合物相比，组合物具有改善的耐磨性，组合物在摩擦系统中的磨耗系数小于约130×10-11mm5/Pa-m。
35.根据权利要求34的方法，其中原料聚合物选自苯乙烯的均聚物和共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯和苯乙烯-丙烯腈。
36.根据权利要求34的方法，其中原料聚合物为苯乙烯聚合物和聚苯醚的共混物。
37.根据权利要求34的方法，其中包含烯烃的聚合物选自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚丙烯和乙烯-丙烯共聚物。
38.根据权利要求34的方法，其中增容剂包括苯乙烯/烯烃共聚物。
39.根据权利要求38的方法，其中苯乙烯/烯烃共聚物选自聚苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯、苯乙烯-乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯橡胶和聚苯乙烯-乙烯-丙烯。
40.根据权利要求34的方法，其中组合物具有小于约65×10-11mm5/Pa-m的磨耗系数。
41.根据权利要求34的方法，其中以组合物的总重量计，增容剂占组合物的约1-约20wt％。
42.根据权利要求34的方法，其中以组合物的总重量计，增容剂占组合物的约3-约10wt％。
43.根据权利要求34的方法，其中包含烯烃的聚合物与增容剂的比为约0.5∶1至约10∶1。
44.一种为原料聚合物提供内部润滑剂的方法，其中原料聚合物选自包含苯乙烯的聚合物和包含聚苯醚的聚合物，该方法包括为原料聚合物提供至少一种包含烯烃的聚合物和至少一种增容剂以形成组合物。
45.根据权利要求44的方法，其中所述至少一种包含烯烃的聚合物选自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚丙烯和乙烯-丙烯共聚物。
46.根据权利要求44的方法，其中所述至少一种增容剂包括苯乙烯/烯烃共聚物。
47.根据权利要求44的方法，其中以组合物的总重量计，所述至少一种包含烯烃的聚合物占组合物的约3-约30wt％。
48.根据权利要求44的方法，其中以组合物的总重量计，所述至少一种增容剂占组合物的约1-约20wt％。
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