DE69619241T2

DE69619241T2 - Polyimidzusammensetzungen mit erhöhter abriebfestigkeit

Info

Publication number: DE69619241T2
Application number: DE69619241T
Authority: DE
Inventors: Sawyer Bloom; Paul Feist; Eugene George
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1995-07-11
Filing date: 1996-07-10
Publication date: 2002-08-14
Anticipated expiration: 2016-07-11
Also published as: EP0837898B1; DE69619241D1; JPH11510835A; EP0837898A1; WO1997003116A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Polyimid-Zusammensetzungen, wie sie beispielsweise in der US-P-3179614 beschrieben wurden, können in einer großen Vielzahl von kommerziellen Anwendungen verwendet werden. Durch ihre einzigartigen Leistungsmerkmale unter Belastung und bei hohen Temperaturen sind Polyimid- Zusammensetzungen nützlich geworden in Form von Lagerbüchsen, Dichtungen, elektrischen Isolierungen, Kompressorflügeln und Impellern, Kolben und Kolbenringen, Getrieberädern, Gewindeführungen, Nocken, Bremsbelägen, Kupplungsbelägen und Druckstopfen. Darüber hinaus ist das Compoundieren von Polyimid- Zusammensetzungen mit Polyamid- und Polyesterharz-Zusammensetzungen, wie sie beispielsweise beschrieben wurden in der US-P-5346969, zur Erzeugung von Teilen anwendbar, die über einen größeren Bereich von physikalischen Eigenschaften verfügen, wie beispielsweise verbessertes Hochtemperaturverhalten, und zwar mit dem zusätzlichen Vorteil, dass sie durch Spritzgießen hergestellt werden können.
Darüber hinaus ist es oftmals wünschenswert, vor der Verarbeitung zu ihrer endgültigen Form verschiedene Additive einzuarbeiten, wie beispielsweise Polyimid-Zusammensetzungen und -Blends. Dementsprechend ist in die Polyimide zur Verbesserung der Verschleißmerkmale derartiger Zusammensetzungen bei Anwendungen für Lager Graphit eingearbeitet worden, Diamant ist bei Anwendungen für Schleifmittel eingearbeitet worden und Fluorpolymere sind für die Gleitfähigkeit beim Formen und Extrudieren von Profilen eingearbeitet worden.
Trotz der Vielzahl von Polyimid-Zusammensetzungen und Additiven, die bisher verfügbar waren, gibt es einen weiterbestehenden Bedarf nach Polyimid-Zusammensetzungen und -Blends, die eine verbesserte Verschleißfestigkeit und Reibung bei Bedingungen von hohem Druck und hoher Geschwindigkeit zeigen, speziell wenn sie zu Profilen von Büchsen und Lagern verarbeitet sind. Insbesondere kann selbst bei Einbau von Graphit als ein Gleitmittel in einem Polyimid dessen Reibung bei hohen PV-Bedingungen (Druck · Geschwindigkeit) zu hoch sein, um den Einsatz ohne übermäßigen Verschleiß oder katastrophalem Versagen zu erlauben.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde festgestellt, dass eine Polyimid-Zusammensetzung, die anorganisches, thermisch stabiles Phyllosilicat geringer Härte enthalten, selbst bei geringen Konzentrationen bei mäßigen PV-Werten gegen eine Reibfläche aus Stahl ihr Verschleiß und ihre Reibung im Vergleich zu der gleichen Zusammensetzung stark verringern, die kein Phyllosilicat als Additiv enthielt. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass die "PV-Grenze", d. h. der maximale PV-Wert, den eine Zusammensetzung ohne katastrophalen Ausfall tolerieren kann, um das mehrfache im Vergleich zu der gleichen Zusammensetzung zunahm, die kein Phyllosilicat enthielt. In ähnlicher Weise wurde festgestellt, dass Blends aus Polyimid mit Polyamid- und Polyesterharzen stark verringerte Verschleiß- und Reibungseigenschaften zeigten, wenn in die Zusammensetzung ein Phyllosilicat eingearbeitet war.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung beruht auf der Entdeckung, dass der Verschleiß Widerstand und der Reibungskoeffizient bei Bedingungen von hohem Druck · Geschwindigkeit einer Polyimid- Zusammensetzung erheblich verbessert werden kann, indem in die Zusammensetzung etwa 0,1 Gew.-% bis zu etwa 30 Gew.-% mindestens ein anorganisches, thermisch stabiles Phyllosilicat geringer Härte einbezogen ist. Die vorliegende Erfindung gewährt daher eine verbesserte Polyimid-Zusammensetzung wesentlich verbessert werden können, indem in die Zusammensetzung etwa 0,1% bis etwa 30 Gew.-% mindestens ein anorganisches, thermisch stabiles Phyllosilicat geringer Härte eingearbeitet wird. Die vorliegende Erfindung gewährt daher eine verbesserte Polyimid-Zusammensetzung, die (a) etwa 70% bis 99,9 Gew.-% mindestens ein Polyimid und (b) etwa 0,1% bis 30 Gew.-% mindestens ein anorganisches, thermisch stabiles Phyllosilicat geringer Härte enthält. Die vorliegende Erfindung gewährt ferner eine verbesserte Polyimid-Zusammensetzung, die ein Blend von mindestens einem Polyimid mit mindestens einem anderen Polymer ist, das in der Schmelze bei einer Temperatur von mindestens 400ºC verarbeitungsfähig ist und ausgewählt wird aus Polyamid- und Polyesterharzen und einem Blend, das 0,1% bis 30 Gew.-% mindestens ein anorganisches, thermisch stabiles Phyllosilicat mit geringer Härte enthält.
Nach einem anderen Aspekt ist die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Verbessern von Verschleißbeständigkeit und zur Verringerung des Reibungskoeffizienten einer Polyamid- Zusammensetzung oder einer Polyimid-Zusammensetzung, die ein Blend aus einem Polyimid mit mindestens einem Polymer ist, wie vorstehend festgelegt wurde und ausgewählt aus Polyamid- und Polyesterharzen, wobei das Verfahren das Einarbeiten von 0,1% bis 30 Gew.-% eines anorganischen, thermisch stabilen Phyllosilicats geringer Härte in die Zusammensetzung umfasst. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt das Phyllosilicat in der Zusammensetzung im Bereich von 1% bis 20 Gew.-% vor, wobei das Silicat ausgewählt wird aus der Gruppe, bestehend aus Muscovit-Glimmer, Talcum und Kaolinit.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthält: (a) etwa 70% bis 99,9 Gew.-% mindestens ein Polyimid, im Allgemeinen jedoch etwa 90% bis 99 Gew.-%, und (b) von 0,1% bis 30 Gew.-% mindestens ein anorganisches, thermisch stabiles Phyllosilicat geringer Härte, wobei sich Gewichtsprozent lediglich auf das Gewicht der Komponenten (a) und (b) bezieht. Die vorliegende Erfindung enthält ferner eine Polyimid-Zusammensetzung, die ein Blend von 20% bis 30 Gew.-% mindestens eines Polyimids, 45% bis 79,9 Gew.-% mindestens eines Polymers ist, das in der Schmelze bei einer Temperatur von weniger als etwa 400ºC verarbeitungsfähig ist und ausgewählt wird aus Polyamid- und Polyesterharzen, und 0,1% bis 30 Gew.-% mindestens ein anorganisches, thermisch stabiles Phyllosilicat geringer Härte.
Zur Verwendung gemäß der Erfindung ist eine große Vielzahl von Polyimiden geeignet, einschließlich solche wie sie in der US-P-3179614 beschrieben wurden, deren Lehren hiermit als Fundstelle einbezogen sind. Die hierin beschriebenen Poylimide werden aus mindestens einem Diamin und mindestens einem Anhydrid hergestellt. Bevorzugte Diamine, die verwendet werden können, schließen ein: m- Phenylendiamin (MPD), p-Phenylendiamin (PPD), Oxydianilin (ODA), Methylendianilin (MDA) und Toluoldiamin (TDA). Bevorzugte Anhydride, die verwendet werden können, schließen ein: Benzophenontetracarbonsäuredianhydrid (BTDA), Biphenyldianhydrid (BPDA), Trimellitsäureanhydrid (TMA), Pyromellitsäuredianhydrid (PMDA), Maleinsäureanhydrid (MA) und Nadic-Anhydrid (NA).
Bevorzugte Polyimide schließen solche ein, wie sie aus den folgenden Kombinationen von Anhydrid und Diamin hergestellt werden: BTDA-MPD, MA-MDA, BTDA-TDA-MPD, BTDA-MDA-NA, TMA-MPD&TMA-ODA, BPDA-ODA, BPDA-MPD, BPDA-PPD, BTDA-4,4'Diaminobenzophenon und BTDA-Bis(p-phenoxy)-pp'-biphenyl. Ein besonders zufriedenstellendes Polyimid, das in der vorliegenden Erfindung verwendbar ist, ist das aus Pyromellitsäuredianhydrid und 4,4'-Oxydianilin (PMDA-ODA) hergestellt wird.
Die Polyimid-Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung enthalten etwa 0,1% bis 30 Gew.-% anorganisches, thermisch stabiles Phyllosilicat geringer Härte, wie beispielsweise Muscovit-Glimmer [KAl&sub3;Si&sub3;O&sub1;&sub0;(OH)&sub2;], Talcum [Mg&sub3;Si&sub4;O&sub1;&sub0;(OH)&sub2;] und Kaolinit [Al&sub2;Si&sub2;O&sub5;(OH)&sub4;] sowie Mischungen davon. Phyllosilicate dieser Art haben starke zweidimensionale Bindung im Inneren der Silicatschichten, jedoch schwache Zwischenschichtbindung, die zu den gleitfähig machenden Merkmalen einer Plättchenverbindung führt, wie beispielsweise Graphit. Im Sinne der vorliegenden Erfindung soll der Begriff "anorganisch" Phyllosilicate mit einbeziehen, die sowohl in der Natur vorkommen, als auch solche, die im Laboratorium synthetisch dargestellt werden können. Geringe Härte ist wünschenswert, um Abriebwirkung an der Reibfläche auszuschließen. Härte ist die Fähigkeit eines Minerals, einem Ritzen auf seiner glatten Oberfläche zu widerstehen. Die Mohssche-Härteskala ist dem Fachmann als eine Skala bekannt, bei der Talcum eine Härte von 1 (kleinste Härte) hat und Diamant eine Härte 10 (höchste Härte) hat. Bei den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen wird davon ausgegangen, dass "geringe Härte" kleiner als 5 ist. Darüber hinaus ist die Bewahrung der Phasenstabilität der Kristallstruktur der Phyllosilicate entscheidend, was auch für die Bewahrung der thermischen Stabilität des Kristallwasser der Phyllosilicate bei Temperaturen bis zu 450ºC gilt, wie mit Hilfe der thermogravimetrischen Analyse (TGA) gezeigt wird. Ein Wärmeverlust des Kristallwassers während der Verarbeitung der Polyimid-Zusammensetzung kann dazu führen, dass der Zusammenhalt des Polyimids zerstört wird und die Kristallstruktur des Phyllosilicats sich möglicherweise verändert und einer härtere, stärker abreibende Verbindung ergibt. Beispiele für Phyllosilicate, die nicht ausreichend stabil sind, um in die vorliegende Erfindung einbezogen zu werden, sind Montmorillonit [(1/2Ca,Na)0,35(Al,Mg)&sub2;(Si,Al)&sub4;O&sub1;&sub0;(OH)&sub2;·nH&sub2;O], Vermiculit [(Mg,Ca)0,35(Mg,Fe,Al)&sub3;(Al,Si)&sub4;O&sub1;&sub0;(OH)&sub2;·4H&sub2;O] sowie Pyrophyllit [Al&sub2;Si&sub4;O&sub1;&sub0;(OH)&sub2;]. Außerdem verfügen anorganische Verbindungen, die eher eine dreidimensionale Struktur als eine Schichtstruktur haben, wie beispielsweise Siliciumdioxid (SiO&sub2;), Baryt (BaSO&sub4;) und Calcit (CaCO&sub3;), nicht über die vorteilhaften Einflüsse der in die vorliegende Erfindung einbezogenen Verbindungen.
Drastische Verbesserungen der Verschleiß- und Reibungseigenschaften des Polyimids haben sich mit etwa 1 Gew.-% von einem der Phyllosilicate gezeigt. Bei Mengen oberhalb von etwa 30 Gew.-% kann die Verschleißbeständigkeit aufgrund einer Gesamtverschlechterung der physikalischen Eigenschaften beeinträchtigt werden. Die Zusammensetzungen weisen bevorzugt etwa 0,1% bis 20 Gew.-% Phyllosilicat auf. Am meisten bevorzugt weisen die Zusammensetzungen 1% bis 10 Gew.-% Phyllosilicat auf.
Die Polyimid-Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können auch ein Blend von mindestens einem Polyimid mit mindestens einem anderen Polymer enthalten, das in der Schmelze bei einer Temperatur von weniger als etwa 400ºC verarbeitungsfähig ist und ausgewählt wird aus Polyamid- und Polyesterharzen und in einer Konzentration von etwa 45% bis 79,9 Gew.-% vorliegen kann. "In der Schmelze verarbeitungsfähig" wird in seinem konventionellen Sinn verwendet, dass das Polymer in einem Extrusionsapparat bei den angegebenen Temperaturen ohne wesentlichen Abbau des Polymers verarbeitet werden kann. Diese Polymere schließen Polyamide und Polyester ein.
Mit den Polyimiden kann eine große Vielzahl von Polyamiden und/oder Polyestern compoundiert werden. Beispielsweise enthalten Polyamide, die verwendet werden können, Nylon 6, Nylon 6, 6, Nylon 610 und Nylon 612. In die Polyester, die verwendet werden können, sind Polybutylenterephthalat und Polyethylenterephthalat einbezogen.
Ein schmelzbares oder in der Schmelze verarbeitungsfähiges Polyamid oder Polyester kann in Form eines flüssigkristallinen Polymers (LCP) vorliegen, was vorzugsweise der Fall ist. Bei den LCP handelt es sich in der Regel um Polyester, einschließlich Polyesteramide und Polyesterimide, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. LCP wurden von Jackson et al., beispielsweise in den US-P-4169933, 4242496 und 4238600 sowie in "Liquid Crystal Polymers: VI Liquid Crystalline Polyesters of Substituted Hydroquinones" (("Flüssigkristalline Polymere: VI. Flüssigkristalline Polyester von substituierten Hydrochinonen")) beschrieben. Das spezielle LCP, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist solange nicht entscheidend, wie der zugrunde liegende Amid- oder Ester-Teil vorhanden ist.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann darüber hinaus andere Additive, Füllstoffe und trockene Gleitmittel enthalten, die die Gesamtmerkmale der fertigen Polyimid-Teile nicht verschlechtern, was für den Fachmann auf dem Gebiet offensichtlich ist. Die Additive können in einer Menge bis zu etwa 60 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung vorliegen. Insbesondere kann der Einbau von Graphit in die Zusammensetzung den Anwendungsbereich als verschleißbeständiges Material erweitern. Ein weiteres vorteilhaftes Additiv ist Kohlenstoff-Faser zum Zwecke der Verringerung des Wärmeausdehnungskoeffizienten.
Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen ist die Reihenfolge der Zugabe der Komponenten nicht entscheidend. Die zwei zugrunde liegenden Komponenten, das Polyimid und das anorganische Phyllosilicat können in den benötigten Mengen unter Anwendung konventioneller Mahlmethoden compoundiert werden. Als eine Alternative zum Mahlen kann das Phyllosilicat konventionell auch durch Compoundieren in eine Polymerlösung von Polyimid-Präkursoren vor der Ausfällung des Polyimids eingearbeitet werden. Die letztere Herstellungsmethode ist bevorzugt. Ähnliche Methoden zur Herstellung können unter Verwendung von Blends des Polyimids, Phyllosilicats und von Polyamid- oder Polyesterharz angewendet werden.
Die Polyimid-Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung sind, sofern sie zu Formteilen weiterverarbeitet werden, für die Bereitstellung von Reibflächen in Form von Lagerbüchsen, Dichtungen, Druckscheiben, Kompressorflügeln und Impellern, Kolben und Kolbenringen, Zahnrädern und Nocken geeignet, speziell wo Arbeitsbedingungen mit hohem PV (Druck · Geschwindigkeit) auftreten. Die Zugabe von 1% bis 8 Gew.-% eines Phyllosilicats zu einem Polyimid verringert dessen Verschleiß bei einem PV von 3,5 MPa m/s (100.000 psi-fpm) um mindestens das 10-fache und bis zum 35-fachen im Vergleich zu dem gleichen Polyimid ohne die Phyllosilicate. Diese Zusammensetzungen zeigten außerdem eine stark verringerte Reibung bei diesem PV und darüber, so dass der maximale PV-Wert, den reines Polyimid ohne Versagen tolerieren könnte, um mindestens das 6-fache erhöht ist.
Die Blends der vorliegenden Erfindung sind in einer großen Vielzahl von physikalischen Konfigurationen verwendbar, einschließlich beispielsweise Formartikeln, Folien und Fasern. Die Blends können unter Anwendung konventioneller Methoden im Spritzgießen verarbeitet werden, was die Einsatzfähigkeit der Polyimide wesentlich vergrößert.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der folgenden speziellen "Beispiele und Vergleichsbeispiele" weiter veranschaulicht.

BEISPIELE

In jedem der nachfolgenden Beispiele wurden Polyimidharze aus Pyromellitsäuredianhydrid und 4,4'-Oxydianilin entsprechend den Prozeduren der US-P-3179614 oder 4622384 hergestellt. Die angegebene Menge an anorganischem Phyllosilicat und anderen Additiven wurde in die Polymerlösung vor der Ausfällung als das Polyimid eingearbeitet.
Das resultierende gefüllte Polyimidharz-Pulver wurde zu Prüfkörpern durch direktes Pressen bei einem Druck von 689 MPa (100.000 psi) bei Raumtemperatur verarbeitet. Die resultierenden Teile wurden für 3 Stunden bei 400ºC unter Stickstoff bei Atmosphärendruck gesintert. Nach dem Kühlen auf Raumtemperatur wurden die Teile auf die Endabmessungen für die Prüfkörper bearbeitet. Es wurde die 6,35 mm (0,25") breite Kontaktfläche des Verschleiß/Reib-Prüfblockes auf eine solche Krümmung bearbeitet, dass sie an dem Außenumfang des Metallringes als Gegenstück mit einem Durchmesser von 34,9 mm (1,375") und einer Breite von 9,5 mm (0,375") formangepasst war. Die Blöcke wurden ofengetrocknet und über einem Sikkativ trocken gehalten, bis sie geprüft wurden.
Es wurden Verschleißprüfungen ausgeführt, indem ein "Falex No. 1 Ring and Block Wear and Friction Tester" als Prüfmaschine verwendet wurde. Die Anlage wurde in dem Standard "ASTM Test Method D2714" beschrieben. Nach dem Abwiegen wurde der trockene Polyimid-Block an dem rotierenden Metallring befestigt und mit dem ausgewählten Prüfdruck beaufschlagt. Die Drehgeschwindigkeit des Ringes wurde auf die gewünschte Drehzahl eingestellt. Zwischen den Reibflächen wurde kein Gleitmittel verwendet. Die Ringe bestanden aus SAE 4620-Stahl, Rc 58-63, 6-12 RMS. Für jeden Test wurde ein neuer Ring verwendet. Die Prüfdauer betrug in der Regel 24 Stunden mit der Ausnahme, wenn Reibung und Verschleiß hoch waren und in einem solchen Fall die Prüfung vorzeitig abgebrochen wurde. Die Reibkraft wurde kontinuierlich aufgezeichnet. Nach Ablauf der Prüfzeit wurde der Block abgenommen, gewogen und nach der folgenden Rechnung der Verschleiß berechnet:
Verschleißvolumen (cm³/h) = Gewichtsverlust (Gramm)/Materialdichte (g/cm²) · Prüfdauer (h)
Die PV (Aufdruck · Geschwindigkeit)-Grenzprüfungen wurden unter Verwendung der gleichen Falex-Prüfmaschine "Falex No. 1 Ring and Block Wear and Friction Tester" ausgeführt. Bei diesen Prüfungen wurde mit bereits bei einem PV-Wert von 3,5 MPa m/s (100.000 psi-fpm) geprüfte Verschleißblöcke und -ringe erneut mit diesem PV-Wert geprüft. In Abständen von 15 bis 20 Minuten wurde der PV-Wert in Schritten durch Erhöhung der Geschwindigkeit bis zu einem Maximum von 6,93 m/s (1365 fpm) erhöht, wonach die Last solange erhöht wurde, bis ein Versagen erzielt wurde. Ein "Versagen" wurde als die rasche und unkontrollierbare Zunahme der Reibung definiert. Die Reibkraft wurde kontinuierlich aufgezeichnet.

BEISPIEL 1 BIS 15 UND VERGLEICHSBEISPIELE A UND B

In den Beispielen 1 bis 15 wurde ein Polyimidharz aus Pyromellitsäuredianhydrid und 4,4'- Oxydianilin entsprechend der Beschreibung in der US-P-4360626 hergestellt und in Gegenwart des Phyllosilicats als Additiv ausgefällt, das in einer solchen Menge vorlag, um den in Tabelle I gezeigten prozentualen Anteil an Phyllosilicat zu ergeben. Andere Additive waren nicht vorhanden. In den Vergleichsbeispielen A und B wurde ein Polyimidharz aus Pyromellitsäureanhydrid und 4,4'-Oxydianilin hergestellt, das jedoch kein Phyllosilicat oder andere Additive enthielt.
Die Proben wurden auf Verschleiß und Reibung entsprechend der vorstehend beschriebenen Prozedur bei PV-Werten (Druck · Geschwindigkeit) von 3,5 MPa m/s (100.000 psi-fpm) und 1,75 MPa m/s (50.000 psi-fpm) geprüft. Bei 3,5 MPa m/s enthielten die Beispiele 1 bis 9 Mengen von Phyllosilicat im Bereich von 1,0% bis 7,4 Gew.-% und zeigten im Vergleich zu Vergleichsbeispiel A, das kein Phyllosilicat enthielt und bei den gleichen Bedingungen geprüft wurde, eine Verbesserung der Verschleißrate von 10 bis 35-fach. Der Reibungskoeffizient der Beispiele 1 bis 9 ist kleiner als die Hälfte dessen in Vergleichsbeispiel A. Darüber hinaus ist der Bereich des Reibungskoeffizienten sehr viel kleiner, d. h. konstanter als der von Vergleichsbeispiel A.
In ähnlicher Weise zeigten bei einem. PV-Wert von 1,75 MPa m/s die Beispiele 10 bis 15, die Phyllosilicat in Mengen von 1,0% bis 3,8 Gew.-% enthielten, eine Verbesserung der Verschleißrate von 6 bis 20-fach im Vergleich zu Vergleichsbeispiel B, das kein Phyllosilicat enthielt und unter den gleichen Bedingungen geprüft wurde. Wiederum war der Reibungskoeffizient der Beispiele 10 bis 15 kleiner als der von Vergleichsbeispiel B und der Reibungsbereich sehr viel geringer.
Die Prüfergebnisse sind in Tabelle I zusammengefasst. TABELLE I

BEISPIELE 16 BIS 29 UND VERGLEICHSBEISPIELE C BIS H

Die Prozedur für die Herstellung der Beispiele 1 bis 15 und Vergleichsbeispiele A und B wurde für die Beispiele 16 bis 29 und Vergleichsbeispiele C bis H beginnend mit Pyromellitsäuredianhydrid und 4,4'- Oxydianilin-Monomeren und einschließlich bei einigen Beispielen zusätzlich zu den Phyllosilicaten Graphit- und Kohlenstoff-Faser wiederholt.
Die Beispiele wurden auf die PV-Grenze (Druck · Geschwindigkeit) (in den Tabellen nachfolgend bezeichnet als "PV-Versagen") entsprechend der vorstehend beschriebenen Prozedur geprüft. Das Polyimid, das keine Additive enthielt, wurde als Vergleichsbeispiel nicht einbezogen, da bei der Prüfung bei 3,5 MPa m/s (100.000 psi-fpm) seine hohe unveränderliche Reibung; zeigte, das es sich bereits bei oder oberhalb seiner PV-Grenze befand. Die Beispiele 16 bis 20 zeigten, dass die Einbeziehung eines der Phyllosilicate, Kaolinit, Talcum und Muscovit, eine zuverlässig geringe Reibung bei hohen PV-Werten und einer PV- Grenze von mindestens 24,5 MPa m/s (700.000 psi-fpm) lieferte. Die mit Vergleichsbeispiel C verglichenen Beispiele 21 und 22 zeigten, dass der Zusatz von Phyllosilicat zu einer Zusammensetzung, die 15 Gew.-% Graphit enthielt, ihre PV-Grenze um etwa das 2-fache erhöhte. Die mit Vergleichsbeispiel D verglichenen Beispiele 23 bis 27 zeigten, dass eine Zugabe von Phyllosilicat zu einer Zusammensetzung, die 37 Gew.-% Graphit enthielt, ihre PV-Grenze um mindestens das 3-fache erhöhte. Die mit Vergleichsbeispiel E verglichenen Beispiele 28 und 29 zeigten, dass bei Einbeziehung von Kohlenstoff- Faser als eine der Komponenten gemeinsam mit Graphit die PV-Grenze um etwa das 2-fache durch Einbeziehung eines Phyllosilicats erhöht wurde. Ein Vergleich der Beispiele 23 bis 27 mit den Vergleichsbeispielen F bis H zeigte, dass die Leistungsfähigkeit von Zusammensetzungen, die thermisch stabile Phyllosilicate, Kaolinit, Talcum oder Muscovit, enthielten, dem der Zusammensetzungen weit überlegen waren, die eines der weniger stabilen Phyllosilicate, Pyrophyllit und Montmorillonit, enthielten.
Die Prüfergebnisse sind in Tabelle II zusammengestellt. TABELLE II

BEISPIEL 30 UND VERGLEICHSBEISPIELE I BIS K

Bei Beispiel 30 und bei den Vergleichsbeispielen I bis K wurde ein flüssigkristalliner Polyester (d. h., Zenite 6000, vertrieben von der E. I. du Pont de Nemours und Company) mit einem Phyllosilicat- Additiv und/oder Polyimidharz compoundiert, hergestellt aus Pyromellitsäuredianhydrid und 4,4'- Oxydianilin-Monomeren (vorliegend als deren Präkursor, Polyaminsäure), und zwar in einer solchen Menge, dass die in Tabelle III angegebenen Prozentangaben erreicht wurden.
Die Zusammensetzung wurde zu einem Strang unter Verwendung eines 30 ml- Doppelschneckenextruders geformt, dessen Zylinder auf 290ºC und dessen Düse auf 335ºC eingestellt waren. Der Strang wurde unter Verwendung eines Wasserstrahls gequencht. Der gequenchte Strang wurde sodann unter Verwendung eines Standard-Rotationsschaufelgranulators zu Pellets geschnitten. Die Pellets wurden zu standardgemäßen 6,4 mm dicken Zugprüfstäben geformt, wie sie in dem Standard ASTM D63 8 vorgeschrieben werden, indem eine 160t-Spritzgießmaschine mit einer Zylindergröße filz ein Fassungsvermögen von 170 g verwendet wurde. Das Formpressprofil war folgendes:
Hinten 313ºC
Mitte 334ºC
Vorn 335ºC
Düse 332ºC
Aufladung 1 s
Einspritzen 20s
Halten 20s
Einspritzdruck 3,4 MPa
Spritzkolbengeschwindigkeit - schnell
Schneckendrehzahl 107 U/min
Gegendruck minimal
Die Proben wurden entsprechend der vorstehenden Beschreibung zu Prüfproben verarbeitet. Das Prüfen auf Reibung und PV(Druck x Geschwindigkeit)-Grenzwert wurde wie in der vorstehend beschriebenen Prozedur mit der Ausnahme ausgeführt, dass die Proben nicht zuvor getestete Prüfkörper waren und die Prüfung bei einem PV-Wert von 12.500 psi-fpm begonnen wurde. Beispiel 30 zeigt, dass die Einbeziehung eines Phyllosilicats in das Polyimid-/Polyesterblend einen stark verbesserten (mindestens 2- fach) Reibungskoeffizienten gegenüber Polyester allein (Vergleichsbeispiel I), der Polyester/Phyllosilicat- Zusammensetzung (Vergleichsbeispiel J) und dem Polyester-/Polyimidblend ohne Phyllosilicat (Vergleichsbeispiel K) lieferte. Zusätzlich ist der PV-Grenzwert von 1,51 MPa m/s (43.000 psi-fpm) von Beispiel 30 näherungsweise um das 2-fache besser als der der Vergleichsbeispiele. TABELLE III

Claims

1. Polyimid-Zusammensetzung, aufweisend:

(a) 70% bis 99, 9 Gewichtsprozent mindestens ein Polyimid, wobei sich Gewichtsprozent lediglich auf das Gewicht der Komponenten (a) und (b) bezieht;

(b) 0,1% bis 30 Gewichtsprozent mindestens ein anorganisches, thermisch stabiles Phyllosilicat geringer Härte (weniger als 5 auf der Mohsschen Härteskala), wobei sich Gewichtsprozent lediglich auf das Gewicht der Komponenten (a) und (b) bezieht;

(c) bis zu 5 Gewichtsprozent Kohlenstoff-Faser, wobei sich Gewichtsprozent auf das Gewicht auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung bezieht.

2. Polyimid-Zusammensetzung, aufweisend ein Blend aus:

(a) 20% bis 30 Gewichtsprozent mindestens ein Polyimid;

(b) 45% bis 79, 9 Gewichtsprozent mindestens ein anderes Polymer, das in der Schmelze bei einer Temperatur von weniger als 400ºC verarbeitungsfähig ist und ausgewählt wird aus Polyamid- und Polyesterharzen; und

(c) 0,1% bis 30 Gewichtsprozent mindestens ein anorganisches, thermisch stabiles Phyllosilicat geringer Härte (weniger als 5 auf der Mohsschen Härteskala).

3. Polyimid-Zusammensetzung, aufweisend:

(a) 70% bis 99,9 Gewichtsprozent mindestens ein Polyimid, wobei sich Gewichtsprozent lediglich auf das Gewicht der Komponenten (a) und (b) bezieht;

(b) 0,1% bis 30 Gewichtsprozent mindestens ein anorganisches, thermisch stabiles Phyllosilicat geringer Härte (weniger als 5 auf der Mohsschen Härteskala), wobei das Phyllosilicat innerhalb der Silicat-Schichten über starke zweidimensionale Bindung, jedoch schwache Zwischenschichtbindung verfügt, wobei sich Gewichtsprozent auf das Gewicht der Komponenten (a) und

(b) bezieht.

4. Zusammensetzung nach einem der vorgenannten Ansprüche, worin das Phyllosililcat in einer Menge von 1% bis 20 Gewichtsprozent der Zusammensetzung vorliegt und ausgewählt wird aus der Gruppe, bestehend aus Muskovit-Glimmer, Talcum und Kaolinit.

5. Zusammensetzung nach einem der vorgenannten Ansprüche 1 bis 3, ferner aufweisend mindestens einen Vertreter von Additiven, Füllstoffen oder trockenen Gleitmitteln.

6. Formartikel, der eine verbesserte Verschleißbeständigkeit und einen verringerten Reibungskoeffizienten hat und aus der Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 gefertigt ist.

7. Spritzgussteil, der eine verbesserte Verschleißbeständigkeit und einen verringerten Reibungskoeffizienten hat und aus der Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 gefertigt ist.

8. Formartikel, der eine verbesserte Verschleißbeständigkeit und einen verringerten Reibungskoeffizienten hat und aus der Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 gefertigt ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Lagerbüchse, Dichtung, elektrischer Isolator, Druckscheibe, Kompressorflügel, Impeller, Kolben, Kolbenring, Getriebrad, Gewindeführung, Nocke, Bremsbelag und Druckstopfen.