TWI567309B - 具有一聚醯亞胺基質之複合軸承 - Google Patents

具有一聚醯亞胺基質之複合軸承 Download PDF

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Description

具有一聚醯亞胺基質之複合軸承
本發明有關複合材料，且特別是指用來構造軸承和密封組件的複合材料。
軸承和密封組件係廣泛的運用在工業上作為介於一可動的表面和一固定的表面間的介面。傳統上，期望增加該軸承裝置的耐磨性同時亦具有一理想的低摩擦係數。然而，多數要改善耐磨性的嘗試相反的影響摩擦係數且反之亦然。因此，需要開發一種新的軸承和密封組件，其中的複合材料能同時展現改進的耐磨性和改善的摩擦係數。
此外，製造複合軸承，且尤其是複合軸承結合一聚醯亞胺基質的方法具有缺點。特別是，一種即時或連續形成聚醯亞胺基質的方法係被期望。這樣的在複合材料，軸承和密封組件中直接的醯亞胺化反應和與分散填料或熱塑性塑膠一起形成聚醯亞胺基質的方法尚未被揭露或提出。
本發明提供一種複合組件滿足這樣和其他需 求，將在以下詳細說明。
20‧‧‧襯底
22‧‧‧表面
30‧‧‧第一層
40‧‧‧中間層
100‧‧‧複合材料
105‧‧‧第一襯底，如離形層
110‧‧‧聚醯亞胺基層
120‧‧‧粘合劑層
130‧‧‧第二襯底，如一金屬襯底
實施例係藉由範例的方法來舉例說明且不限於附圖。
圖1根據本發明的一實施例包括一複合材料的實例。
圖2根據本發明的另一實施例包括一複合材料的實例。
圖3根據ASTM G-77測試規範包括耐磨率和磨擦係數的一測試組件的實例。
圖4說明樣品1的磨耗和溫度隨時間變化函數的一記錄。
圖5說明樣品1的摩擦係數隨時間變化函數的一記錄。
圖6說明樣品2的磨耗和溫度隨時間變化函數的一記錄。
圖7說明樣品2的摩擦係數隨時間變化函數的一記錄。
圖8說明樣品3的磨耗和溫度隨時間變化函數的一記錄。
圖9說明樣品3的摩擦係數隨時間變化函數的一記錄。
圖10和11說明樣品1的掃描式電子顯微鏡圖例。
圖12和13說明樣品2的掃描式電子顯微鏡圖例。
圖14和15說明樣品3的掃描式電子顯微鏡圖例。
圖16說明樣品3乾燥的摩擦係數。
圖17說明樣品3潤滑的摩擦係數。
圖18根據一實施例說明一軸承預複合。
圖19根據另一實施例說明一軸承預複合。
圖20根據一實施例說明圖19中之與該離形層剝離的軸承預複合。
本領域技術人員應理解在圖中的元件係簡化和清楚的說明且不一定按比例繪製。例如，在圖中一些元件的尺寸係可相對其他的元件被誇大以幫助增進本發明實施例的理解。
下文的描述結合附圖係幫助理解本文所揭露的 教導。以下的討論將集中在特定的實作和教導的實施例中。 這樣的聚焦係提供幫助描述該教導且不應解釋為一種範圍或教導的應用性的一限制。然而，其它的實施例係可基於如本申請揭露的教導被使用。
關於文中所用"包括"，"包含"，"組成"，"構成"， "具有"等名詞，或其他變形係用來涵蓋一非排他性的包含。例如，一方法，物件，或裝置其包含一特徵(功能)的列表係不一定僅限於那些特徵(功能)，而是可能包含其他沒有列表說明或那些固有的方法，物件，裝置。此外，除非明確有相反的說明，“或”指的是一種包含性的或，而不是互斥或。舉例來說，一條件A或B係滿足下列中的任一：A為真(或存在)且B為假(或不存在)，A為假(或不存在)且B為真(或存在)，和A與B係為真(或存在)。
同樣，"一"和"一個"的使用係用來描述本文所述 的元件和組成。這僅是為了方便和提供一本發明範圍的一般 意義。這樣的描述應被解讀成包括一個，至少一個，或單數應包含複數之意，反之亦然，除非很明顯，是指以其他方式。例如，在本文中描述的單一項目，一個以上的項目係可用來代替單個項目。類似地，在本文中描述的一個以上的設備，一個單一項目係可代表一個以上的項目。
除非另有定義，否則本文使用的所有技術和科學 術語具有由使用本發明所屬的技術領域中普通技術人員通常理解的相同的含義。材料，方法和實施例僅是說明性的並且不旨在進行限制。延伸來說不在本文中所描述，關於具體材料和處理方法的許多細節係為慣用的，並且可以在複合材料，軸承和密封組件技藝內的教科書和其他來源中找到。
以下的揭露描述了複合材料，和尤其是具有聚醯 亞胺基質填充材料，如熱塑性塑膠，分散在聚醯亞胺基質中的複合軸承。還描述了一種形成一個複合物，其中含有聚醯亞胺前驅物或醯亞胺單體的混合物沉積在基材上和在基材上醯亞胺化的方法。這樣在複合材料，軸承和密封組件中即時醯亞胺化與分散填料或熱塑性塑膠形成聚醯亞胺基體的方法尚未公開或提出。該概念係由以下說明所述的實施例更好地理解，並且不限於本發明的範圍。
圖1說明一複合材料100包含一襯底20和一配 置在襯底20上的第一層30。如圖所示，該第一層30可以被配置直接相鄰在襯底20之上使得第一層30直接接觸該襯底20。然而，如下面更詳細的討論，該複合材料可包含設置在襯底和第一層30之間的(多層)中間層。
該襯底20可以由能夠被形成為軸承或密封組件 的任何材料構造出。在特定的實施例中，該襯底可以含有一金屬，如鋼，鋁，青銅，銅，或它們的組合。
相鄰第一層30之襯底20的表面22係可機械處 理，以提高該襯底和第一層30之間的附著力。例如，機械處理該襯底20的表面22可包括噴砂或機械蝕刻襯底20的表面22。襯底20的表面22係可機械處理，使得在襯底20的表面22具有一有利的表面粗糙度。
再次參考圖1，相鄰該襯底20係可為一第一層 30。該第一層30係可由材料的組合形成。在特別的實施例中，該第一層30可以包含聚醯亞胺基質和一分散在該聚醯亞胺基質內的填料。
本文所使用的“聚醯亞胺基質”指的是聚醯亞 胺的交聯網絡，其中，該聚醯亞胺基於該第一層30的總重量係至少佔約該第一層的25%重量百分比。
如在下面更詳細地討論的，該聚醯亞胺基質係可 從在襯底上沉積一聚醯亞胺前驅物醯亞胺化而形成。合適的聚醯亞胺前驅物可以包括，例如，聚(醯胺)酸(PAA)。聚(醯胺)酸(PAA)係可是一含有至少兩種不同單體的單體混合物的反應產物。在特定的實施例中，至少兩種不同的單體可選自以下的群組：焦蜜石酸二酐(PMDA)，3,3',-4,4'-聯苯四羧酸二酐(BPDA)，2,2-雙(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐(6FDA)，2,2'-雙[4-(3,4-二羧基)苯基]丙烷二酐(BPADA)，二苯酮四甲酸二酐(BTDA)，和4,4'-二氨基二苯醚(ODA)，或間苯二胺 (m-PDA)，4，4'-二氨基二苯碸(4,4'-DDS)，對苯二胺(p-PDA)和二氨基二苯甲烷(MDA)。這樣，在特殊的實施例中，該聚醯亞胺基質可以是上面列出的至少兩種不同的單體形成的交聯反應產物。在特殊的實施例中，該聚醯亞胺基質可以是純的聚醯亞胺基質。如本文所使用的，純的聚醯亞胺基質這個片語係指一聚醯亞胺基質基本上不含有醯亞胺單體的共聚物。 換言之，在特定的實施例中，該聚醯亞胺基質係基本上不含未醯亞胺化的單體。
此外，在特定的實施例中，該聚醯胺酸係可衍生 自一第一單體和一第二單體。該第一單體係可選自包含以下的群體：焦蜜石酸二酐(PMDA)，3,3',4,4'-聯苯四羧酸二酐(BPDA)，2,2-雙(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐(6FDA)，2,2'-雙[4-(3,4-二羧基)苯基]丙烷二酐(BPADA)，二苯酮四甲酸二酐(BTDA)，和4,4'-二氨基二苯醚(ODA)，或間苯二胺(m-PDA)，4，4'-二氨基二苯碸(4,4'-DDS)，對苯二胺(p-PDA)和二氨基二苯甲烷(MDA)，以及它們的任意組合。
在特殊的實施例中，該聚醯亞胺基質係可衍生自 聚醯胺酸鹽。例如，聚醯胺酸可以溶解在溶劑如N-甲基吡咯烷酮(NMP)，並與例如，一三級胺反應，以形成水溶性聚醯胺酸鹽溶液。該聚醯胺酸鹽溶液然後可以與填料的水性分散液摻合，而且由於該聚醯胺酸鹽溶液是與水互溶的，係可製造出在聚醯亞胺基質內一更均勻的填料分散液。應用到襯底上及固化後，在固化過程中，該第一層中出現揮發性物質，包括作為醯亞胺鍵之聚醯胺酸鹽的鹽部分體係形成。
如上所討論的，第一層30還可以含有一分散在 該聚醯亞胺基質內的填料。填料可包括，但不限於，碳石墨，石墨烯，碳納米管，聚苯酯(ekonol)，玻璃纖維，聚合物化合物如熱塑性塑膠，有機化合物，無機化合物，或它們的組合。
在具體的實施例中，該填料係可為一種熱塑性塑 膠材料。在特定的實施例中，該熱塑性塑膠係可為一氟聚合物，例如全氟聚合物。在甚至更具體的實施例中，熱塑性塑膠係可為聚四氟乙烯(PTFE)，聚氟乙烯(PVF)，聚偏二氟乙烯(PVDF)，聚三氟氯乙烯(PCTFE)，聚四氟乙烯(PFA)，聚全氟乙丙烯(FEP)，乙烯-四氟化乙烯聚酯物(ETFE)，或它們的組合。在非常具體的實施例中，熱塑性塑膠可包括聚四氟乙烯(PTFE)或甚至基本上由聚四氟乙烯(PTFE)製成。此外，熱塑性塑膠，例如聚四氟乙烯(PTFE)，係可為一回收料的熱塑性塑膠。
在其它具體的實施例中，該填料係可為有機填 料。例如，在特定的實施例中，該有機填料可包括芳族聚酯，回收聚醯亞胺，聚醯胺醚醯亞胺，聚醯胺醯亞胺，聚醚醚酮(PEEK)，聚芳香族聚醚醚酮狀聚合物，液晶聚合物(LCP)，聚苯并咪唑，或它們的組合。
該填料基於該熱塑性塑膠，聚醯亞胺前驅物，和 填料的總重量，按重量計算係可以大於0%的重量百分比至80%的重量百分比存在於該混合物中。例如，在具體的實施例中，該填料基於該熱塑性塑膠，聚醯亞胺前驅物，和填料的總重量係可為至少1%重量百分比，至少3%重量百分比，至 少5%重量百分比，至少7%重量百分比，至少有8%重量百分比，至少10%重量百分比，至少12%重量百分比，至少14%重量百分比，至少16%重量百分比，至少18%重量百分比，至少20%重量百分比，至少22%重量百分比，至少24%重量百分比，至少26%重量百分比，至少28%重量百分比，或甚至至少30%重量百分比的數量存在於該混合物中。而且，在具體的實施例中，該填料基於該熱塑性塑膠，聚醯亞胺前驅物，和填料的總重量係可以不大於80%重量百分比，不大於78%重量百分比，不大於76%重量百分比，不大於74%重量百分比，不大於72%重量百分比，不大於70%重量百分比，不大於68%重量百分比，不大於66%重量百分比，不大於64%重量百分比，不大於62%重量百分比，甚至不大於60%重量百分比的數量存在於該混合物中。此外，在具體的實施例中，該填料基於該熱塑性塑膠，聚醯亞胺前驅物，和填料的總重量係可以在上面提供的任一最小和最大值的一範圍內存在於該混合物中，例如在一個1%重量百分比到80%重量百分比，或甚至10%重量百分比到70%重量百分比的範圍內。
吾人應理解該混合物可包括上面提供的填料的 任何組合。在具體的實施例中，該混合物可包括一熱塑性塑膠填料和一有機填料。
第一層30亦可含有任何所需的添加劑。例如， 某些添加劑可包括一增稠劑或穩定劑。例如，穩定劑可包括表面活性劑如全氟烷氧基化合物(perfluoroalkoxy compounds)，增粘劑。增稠劑可以包括，例如，algocel和乙 二醇或它們的組合。該添加劑可以以任何所需的量加入以誘發其所需的添加劑的效果。
在具體的實施例中，第一層30可具有一不大於 約1毫米，不大於約800微米，不大於約500微米，不大於約300微米，不大於約250微米，不大於約200微米，或甚至不大於約175微米的厚度。而且，在特定的實施例中，第一層30可具有一至少約0.01微米，至少約1微米，至少約50微米，或甚至至少約100微米的厚度。吾人應該理解，該第一層30可以含有一層或多於一層。在具體的實施例中，第一層30可以包含多次通過一個塗佈操作所形成的一個以上的層。
第一層30可具有一定的孔隙率。例如，在特定 的實施例中，第一層30可具有一至少約0.01%，至少約0.05%，或甚至至少約0.1%的孔隙率。
在特定的實施例中，特別是在圖2中說明，一或 多層附加的中間層40可以被佈置在襯底20和第一層30之間。一中間層40係可用作，例如，提高第一層30和襯底20之間的黏著力。中間層40的具體選擇將取決於襯底20和第一層30的組合物上，可以理解為在本技藝中的一個技巧。在具體的實施例中，該中間層40可以含有鋅或含有鋅的化合物。該附加的中間層係可替代或增加於上述機械處理襯底20的表面22上。
本發明所揭露的一個特別的優點係實現某些性 能特性，例如平均摩擦係數，平均耐磨性，並且有通過層壓 附著力試驗(埃里克森)的能力。迄今尚未有人知道如何實現如本文所述的性能特徵，以及性能特徵的特別組合。
量化一軸承性能的一個特徵係可為其平均摩擦 係數(COF)。該平均摩擦係數(COF)係一個工業標準的術語，係可按照ASTM G-77標準量測。
在特定實施例中，根據在此揭露的一個軸承係可 具有一根據ASTM G-77規範測量的平均摩擦係數(COF)不大於約1，不大於約0.8，不大於約0.7，不大於約0.6，不大於約0.5，不大於約0.4，不大於約0.3，不超過約0.25，不大於約0.2，大於不大於約0.18，不大於約0.15，或甚至不大於約0.12。而且，在特定實施例中，根據在此揭露的一個軸承係可具有一根據ASTM G-77測得的平均摩擦係數(COF)不小於約0.001，不小於約0.01，或甚至不小於約0.05。而且，在特別的實施例中，根據在此揭露的一個軸承可具有一介於上述任何最小和最大值之間的平均摩擦係數的範圍，例如在一個0.001至1，或甚至0.01至0.7的範圍。
可量化一軸承性能的另一個特徵係為其平均耐 磨性。該耐磨性係為根據ASTM G-77規範，軸承進行磨損試驗過程中被除去的材料量的一測量值。
在特定實施例中，根據在此揭露的一個軸承係可 具有一根據ASTM G-77規範測量的平均耐磨性不大於約10立方毫米，不大於約8立方毫米，不大於約5立方毫米，不大於約4立方毫米，不大於約3立方毫米，不大於約2.9立方毫米，不大於約2立方毫米，不大於約1.5立方毫米，不大於 約1.3立方毫米，不大於約1.1立方毫米，不大於約1立方毫米，不大於約0.8立方毫米，不大於約0.6立方毫米，不大於約0.5立方毫米，不大於約0.3立方毫米，或甚至不大於約0.2立方毫米。而且，在特定的實施例中，根據在此揭露的一個軸承係可具有一根據ASTM G-77規範測量的平均耐磨性不小於約0.001立方毫米，不小於約0.01立方毫米，或甚至不小於約0.05立方毫米。而且，在特定的實施例中，根據在此揭露的一個軸承係可具有一介於上述任何最小和最大值之間的平均耐磨性的範圍，例如在一0.001立方毫米至10立方毫米，或甚至0.01立方毫米至4立方毫米的範圍。
可量化一軸承性能的第三個特徵係為軸承通過 層壓附著力試驗(埃里克森)的能力。該層壓附著力試驗係為在軸承組件中第一層與第二層中的附著力的量度且在本領域中是公知的。
在特定的實施例中，根據在此揭露的一個軸承係 可以通過層壓附著力試驗(埃里克森)。
根據本發明的另一個方面，係描述了用於形成一 複合片料，並形成一個複合軸承的方法。在一個實施例中，該方法可以包括：提供聚醯亞胺前驅物或醯亞胺單體；提供一種填料；提供一種溶劑；摻合該填料，一溶劑，以及聚醯亞胺前驅物或醯亞胺單體以形成一混合物；沉積該混合物在一襯底上；以及熱固化該襯底和沉積的混合物。要形成一複合軸承，該方法可以進一步包括從複合片材形成複合軸承。
在特定的實施例中，該複合物的形成係可為一連 續的過程。例如，該醯亞胺化可以直接的進行，這樣該混合物與一聚醯亞胺前驅物或單體和填料的混合物係可混合並外加到襯底上，然後沉積在襯底上之後直接的醯亞胺化。
該方法可以形成具有如上所述的一摩擦係數和 一耐磨性之一軸承。例如，在具體的實施例中，該方法可以形成一具有摩擦係數小於約1，和一耐磨性小於2.9立方毫米之軸承。
聚醯亞胺前驅物可以包含未交聯的聚醯亞胺或醯亞胺單體。例如，該聚醯亞胺前驅物可含有一聚(醯胺酸)。該聚(醯胺酸)可以衍生自至少兩種不同單體的反應。在具體的實施例中，該至少兩種不同單體選自包含以下的群組：焦蜜石酸二酐(PMDA)，3,3',4,4'-聯苯四羧酸二酐(BPDA)，2,2-雙(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐(6FDA)，2,2'-雙[4-(3,4-二羧基)苯基]丙烷二酐(BPADA)，二苯酮四甲酸二酐(BTDA)，和4,4'-二氨基二苯醚(ODA)，或間苯二胺(m-PDA)，4，4'-二氨基二苯碸(4,4'-DDS)，對苯二胺(p-PDA)和二氨基二苯甲烷(MDA)。
在進一步具體的實施例中，該第一單體可以包含一單體選自以下群組：焦蜜石酸二酐(PMDA)，3,3',4,4'-聯苯四羧酸二酐(BPDA)2,2-雙(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐(6FDA)，2,2'-雙[4-(3,4-二羧基)苯基]丙烷二酐(BPADA)，二苯酮四甲酸二酐(BTDA)，和它們的任意組合；且第二單體可以包含一單體選自以下群組：4,4'-二氨基二苯醚(ODA)，或間苯二胺(m-PDA)，4，4'-二氨基二苯碸(4,4'-DDS)，對苯二胺 (p-PDA)和二氨基二苯甲烷(MDA)，以及它們的任意組合。
在特別的實施例中，如上詳細描述的該聚(醯胺 酸)係可為鹽的形式。因此，在具體的實施例中，該方法可包括提供，或甚至形成，一聚(醯胺酸)的鹽。例如，在特定的實施例中，聚醯胺酸可以結合在溶劑中且，例如，與一三級胺反應以形成水溶性聚醯胺酸鹽混合物。含有填料的一水分散液可以加入到聚醯胺酸鹽的混合物中，並且由於該聚醯胺酸鹽的混合物是水溶性的，該填料在醯亞胺化之後的固化過程中能均勻地分散在整個聚醯胺酸鹽和保持其分散性。
在具體的實施例中，該聚醯亞胺前驅物係可基於 熱塑性塑膠和該聚醯亞胺前驅物的總重量按重量計從20%至99%的數量存在於該混合物中。例如，在特定的實施例中，聚醯亞胺前驅物可基於該熱塑性塑膠和聚醯亞胺前驅物的總重量以一至少20%重量百分比，至少22%重量百分比，至少24%重量百分比，至少26%重量百分比，至少28%重量百分比，至少30%重量百分比，至少32%重量百分比，至少34%重量百分比，至少36%重量百分比，至少38%重量百分比，至少40%重量百分比的數量存在於該混合物中。而且，在特定的實施例中，聚醯亞胺前驅物可基於該熱塑性塑膠和聚醯亞胺前驅物的總重量以一至少不大於99%重量百分比，不大於97%重量百分比，不大於95%重量百分比，不大於93%重量百分比，不大於91%重量百分比，不大於99%重量百分比，不大於99%重量百分比，不大於99%重量百分比，不大於99%重量百分比，不大於99%重量百分比的數量存於該混合物中。
如上所討論的，該方法可包括在醯亞胺化和固化 過程中提供一填料和摻入填料到混合物中並保持在聚醯亞胺基質內。
如上所討論的，該填料係可為不同的材料，並在 具體的實施例中可以包括一熱塑性塑膠，一有機填料，其他，或它們的組合。在特定的實施例中，當填料的組合被使用時，如熱塑性及/或有機填料，該組合填料可在與其他成分結合之前組合。
在具體的實施例中，混入溶劑前，該填料係可為 顆粒形式。在這樣的實施例中，該填料，特別是熱塑性填料，甚至更特別為聚四氟乙烯(PTFE)，可具有一至少約1微米，至少約3微米，至少約5微米，至少約10微米，至少約15微米，或甚至至少約20微米的平均粒徑(D50)。此外，在特定的實施例中，該填料可具有一不大於約1000微米，不大於約500微米，不大於約50微米，不大於約30微米，不大於約20微米，或甚至不大於約10微米的平均粒徑(D50)。此外，填料可具有一在上述任一最大值和最小值的範圍內的平均粒徑(D50)，例如在一範圍為約1微米至50微米，約3微米至約30微米，或者甚至約5微米至約20微米。
而且，該填料，在與聚醯亞胺前驅物或醯亞胺單 體結合之前可以是，例如，以粉末形式，或在其他實施例中，以一個分散相在溶劑中，例如水。在進一步的實施例中，該混合物可以與粉狀填料和分散在溶劑中的填料一起形成。
在特定的實施例中，該填料，如熱塑性填料，係 可基於填料和聚醯亞胺前驅物的總重量按重量計以一自大於0%至80%的數量存在於該混合物中。例如，在具體的實施例中，該填料係可基於填料和聚醯亞胺前驅物的總重量以一至少1%重量百分比，至少3%重量百分比，至少5%重量百分比，至少7%重量百分比，至少8個%重量百分比，至少10%重量百分比，至少12%重量百分比，至少14%重量百分比，至少16%重量百分比，至少18%重量百分比，至少20%重量百分比，至少22%重量百分比，至少24%重量百分比，至少26%重量百分比，至少28%重量百分比，或甚至至少30%重量百分比的數量存在於該混合物中。此外，在具體的實施例中，該填料可以係可基於填料和聚醯亞胺前驅物的總重量以一不大於80%重量百分比，不大於78%重量百分比，不大於76%重量百分比，不大於74%重量百分比，不大於72%重量百分比，不大於70%重量百分比，不大於68%重量百分比，不大於66%重量百分比，不大於64%重量百分比，不大於62%重量百分比，或甚至不大於60%重量百分比的數量存在於混合物中。此外，在具體的實施例中，該填料係可基於填料和聚醯亞胺前驅物的總重量以如上所述的任一最大最小值的範圍內，例如在一1%重量百分比至80%重量百分比，或甚至10%重量百分比至70%重量百分比的範圍內存在於該混合物中。
在特定的實施例中，一溶劑係可與填料，聚醯亞 胺前驅物或醯亞胺單體一起，或者可以單獨的加到成分中或在該填料和聚醯亞胺前驅物或醯亞胺單體結合之後提供。在特定的實施例中，該溶劑可與填料和聚醯亞胺前驅物或醯亞 胺單體混合之前混合。此外，溶劑可以加入到該混合物中。 在具體的實施例中，該溶劑可包括N-甲基吡咯烷酮(NMP)，二甲基甲醯胺，二甲基乙醯胺，二甘二甲醚，二甲基亞碸，二甲苯，或它們的任意組合。
在具體的實施例中，該溶劑可包括水性成分。在 非常具體的實施例中，該溶劑可以包括，至少，水和N-甲基吡咯烷酮(NMP)。
如上所討論的，該方法可包括摻合聚醯亞胺前驅物或醯亞胺單體，填料和選擇的溶劑以形成一混合物。
在特定的實施例中，該成分可以共混一段時間至少約1分鐘，至少約5分鐘，或甚至至少約15分鐘。
如上所討論的，該方法可以包括在一襯底上沉積該混合物。襯底可以是上述討論的任何物質，尤其是一金屬如鋼，鋁，青銅，銅，或它們的組合。
該混合物可以藉由任何合適的方法沉積在襯底上。例如，在具體的實施例中，混合物可以通過浸塗，噴塗，刮塗，或者任何其他有用的方法沉積在襯底上。在具體的實施例中，混合物可以通過浸塗沉積在襯底上。但是應當理解的是，第一層30可以包含多個層，例如，經由多個沉積操作而形成。該混合物可以在層之間進行熱固化。
本發明的特定實施例中一個特別的優點是藉由塗覆操作來形成第一層30的能力，而不是，例如，藉由切削或擠壓。從塗覆作業形成的傳統的滑動層一直無法實現本文中所描述的性能特點。另外，藉由使用一個塗覆操作，該填 料材料，如熱塑性塑膠材料，可保持它們的形態，不同於擠出或切削操作會影響該填料的形態。
該混合物係可沉積，使得第一層30具有所需的 厚度。例如，第一層30的厚度可以是上述的任何厚度。此外，在特定的實施例中，該方法可以進一步包括調節該混合物的黏度以得到該混合物在基板上塗佈時的期望厚度。例如，在一些實施例中，混合物的黏度也可以根據需要，藉由改變各成分的百分比及/或添加黏度調整劑來調整。
第一層的沉積之後，該方法可包括熱固化聚醯亞 胺前驅物或醯亞胺單體，熱塑性塑膠，和溶劑的沉積混合物。 熱固化當趕出溶劑時導致形成聚醯亞胺(在使用醯亞胺單體的情況下)，並交聯該聚醯亞胺前驅物。在特定的實施例中，熱固化可以包括一個分段的熱固化過程。例如，該分段的熱固化可包括持續介於約10分鐘和6小時之間的複數個步驟，且其中的步驟具有一介於前後步驟間約10攝氏度和50攝氏度之間的溫升。在具體的實施例中，在任何及/或所有的步驟之溫度係可介於約80攝氏度至不大於約450攝氏度之間。
熱固化係可引導以獲得第一層30所期望的孔隙 率。例如，熱固化可以引導，使得第一層30的孔隙率係至少約0.1%。
在特定的實施例中，該方法可以進一步包括沉積 一中間層90在襯底和第一層30之間。例如，一中間層90係可被提供，以改善第一層30和襯底之間的附著力。可以理解為在本技藝中的一個技巧，中間層90的特定選擇將取決於襯 底和第一層30組成上。在具體的實施例中，該中間層90可以含有鋅或含有鋅的化合物。
在特定的實施例中，該方法可以包括機械處理相 鄰第一層30的襯底之表面，以提高第一層30和襯底之間的附著力。在這樣的實施例中，該襯底可以直接接觸該第一層30。機械處理該襯底的表面可以包括，例如，噴砂或機械蝕刻該襯底的表面。事實上，本發明的特定實施例的一個特別的優點是如本文所述在襯底和第一層之間的優良的黏合力，特別是金屬襯底，例如鋼。例如，一般認為，黏附會是困難的，因為第一層與襯底的熱膨脹差。然而，不希望受理論的束縛，發明人能夠仔細地控制固化條件，並從直接的，連續的，複合的形成過程中產生一個具有襯底和第一層之間優良附著力的複合材。
在特定的實施例中，該方法可以進一步包括提供 一種催化劑並在該混合物中混合該催化劑與其他成分。在具體的實施例中，催化劑係可先與熱塑性塑膠結合且該結合物係可與該混合物中的其它成分混合。該催化劑可以促進聚醯胺酸的醯亞胺化。
在具體的實施例中，催化劑可以包括強三脂族 基，諸如，例如，1,4-二氮雜二環[2.2.2]辛烷(DABCO)；1,8-二氮雜二環[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)；含氮基團；苯酚；或酸鹼兩性材料。
該方法還可以包括提供和摻合所需的添加劑到 該混合物中。例如，一些添加劑可包括增稠劑或穩定劑。
在特定的實施例中，並特別參考圖18，該聚醯亞 胺層可以與襯底分別被形成和固化，然後與，例如，一層壓合黏劑層壓到襯底上。例如，如圖18中所示，該複合材料前驅物100可包括一第一襯底105，諸如離形層，以及佈置在相鄰該第一襯底105之固化的聚醯亞胺基層110。接著，參照圖19，該複合材料前驅物101可以包括一配置在相鄰的聚醯亞胺基層110之黏合劑層120，然後是一被配置在相鄰該黏合劑層120之第二襯底130，諸如一金屬襯底，並且更特別是一鋼的襯底。該離形層然後可從該複合材料除去如圖20所示使得該聚醯亞胺基層110形成複合材料100的外主表面。
在具體的實施例中，離形層可以是薄膜，例如聚 醯亞氨薄膜(Kapton film)。離形層可被加工，例如用UV光游離。
該聚醯亞胺前驅物溶液然後可以藉由，例如，噴 塗，浸塗，刮塗，輥塗，或它們的組合施加到離形層。
該塗佈的離形層之後可以固化以醯亞胺化該聚 醯亞胺前驅物和填料的混合物。
一黏合劑層可以接著被施加到暴露的聚醯亞胺 層，或者到襯底上，和該固化的塗佈的離形層可被層壓到該襯底上。該黏合劑層可以包括，例如，改良的乙烯-四氟化乙烯聚酯膜(ETFE)，和環氧樹脂，或它們的組合。
在具體的實施例中，黏合劑層可包括一薄膜，如 改性的乙烯-四氟化乙烯聚酯膜(ETFE)，且藉由例如，層壓，如熱壓在複合材料內附著。
本發明特定實施例的一個特別的優點是具有一 個基本上無裂縫的聚醯亞胺層的複合材料的形成。例如，用於形成複合軸承的一些製程直接沉積未固化的溶液在基板上，並在襯底上固化。然而，聚醯亞胺具有與典型金屬基材一個非常不同的熱膨脹係數，這會導致該直接施加和固化的金屬基材上的聚醯亞胺層，當固化過程中收縮和裂開。相反的，藉由形成和固化在離形襯墊的聚醯亞胺，然後層壓到金屬基片可製造出一複合材料基本上無應力誘發微裂並且不會分層。
要從複合片材形成複合軸承，該片狀材料係可 至少部分地切割和捲繞，以形成一具有內層(襯底)和一外層(第一層30)的軸承。
本發明表示出與現有技藝的一差距。特別是，迄 今一直未知如何形成一個複合軸承，可以提供性能特徵，尤其是本文中所描述的性能特徵的結合。例如，本發明說明具有一交聯的聚醯亞胺基質與分散的在該聚醯亞胺基質中的特定填料，如熱塑性塑膠或有機填料的各種軸承，密封組件，和類似物。在此詳細描述的這種構造已經意外地發現可顯示出以前不可能達到的的顯著優越的摩擦係數和耐磨性。
下面的實施例說明這些和其它未預期的和優越 的特性，以任何方式，在此描述的實施例僅是示例性的，而不是限制性的。
範例1
一個兩升反應器配有機械攪拌器，一熱電偶，Dean-Stark分水轉接器，和回流冷凝器，裝入填料F4PN40和二甲苯(425克)。在攝氏60度以150rpm攪拌該混合物得到一均勻分散在二甲苯溶劑中的聚四氟乙烯(PTFE)。然後，加入二氨基二苯醚(ODA，70克，0.350莫耳)和N-甲基吡咯烷酮(NMP，433克)。將溶液混合物在氮氣下攪拌(150rpm)和加熱至160℃，並使用Dean-Stark分水轉接器以除去殘留的水作為二甲苯共沸物。將該混合物冷卻到攝氏60度，在反應條件下以1.0000：1.0085二氨基二苯醚(ODA)對焦蜜石酸二酐(PMDA)的比率加入焦蜜石酸二酐(PMDA，76.9克，0.353莫耳)到該混合物中。加入後，該反應混合物會加溫至約89攝氏度，並成為極其粘稠。溫度升高證實的聚(醯胺酸)形成時的放熱性質。將反應混合物攪拌，並在攝氏70度下加熱2小時，然後將攪拌速度減慢至60rpm下，且將溶液冷卻至室溫。由此形成一15%的聚(醯胺酸)溶液。將溶液儲存在清潔和預乾燥的玻璃瓶中。
加熱該聚(醯胺酸)的溶液至攝氏60度，並以12rpm攪拌。然後將溶液澆鑄在鋁襯底上。該塗佈的襯底係在氮氣流動下的真空烘箱中以攝氏70度1小時，攝氏100度1小時，攝氏120度1小時，攝氏140度1小時，攝氏160度約30分鐘，並以攝氏250度過夜加熱固化。然後該複合薄片逐漸冷卻超過約6小時，然後從爐中取出。
製備3個樣品並測試其摩擦係數和磨損率。樣品 1係由上述方法形成具有30%重量百分比聚四氟乙烯(PTFE)充填和一大約175微米的塗層厚度。樣品2所形成方法和樣品1相同，只是用50%重量百分比的聚四氟乙烯(PTFE)充填和一大約70微米的塗層厚度。樣品3所形成方法和樣品2相同，除了具有約285微米的塗層厚度。從聖戈班公司(Saint-Gobain Corporation)取得的對比樣品4-6亦提供和測試。
每個樣品皆根據ASTM G-77規範測試摩擦係數 和磨損率。測試配置的一示意圖係示於圖3。在測試過程中，塊上的環幾何形狀係用於確定該塑膠材料的滑動磨耗。一靜止塊狀樣品係以一恆定力在該轉環旋轉軸線的90度的位置按壓在一旋轉環狀測試樣品上。在該環狀和塊狀的滑動表面間的磨擦導致兩個樣品的材料損耗。磨耗係用該塊狀的體積損失和環狀的重量損失來計算。各樣品的溫度也被測量以說明在測試過程中的熱積聚。試驗的結果係在以下和在圖4-9提供。圖4說明樣品1的磨耗和溫度隨時間變化函數的一記錄。 圖5說明樣品1的摩擦係數隨時間變化函數的一記錄。圖6說明樣品2的磨耗和溫度隨時間變化函數的一記錄。圖7說明樣品2的摩擦係數隨時間變化函數的一記錄。圖8說明樣品3的磨耗和溫度隨時間變化函數的一記錄；和圖9說明樣品3隨時間的摩擦係數函數的一記錄。
樣品1-3也在顯微鏡下觀察和用掃描電子顯微鏡 評價了它的微觀結構。其結果表示於圖10-15，在其中圖10和11表示樣品1的掃描電鏡圖。圖12和13表示了樣品2的 掃描電鏡圖；以及圖14和15表示了樣品3的掃描電鏡圖。該掃描電鏡圖像顯示出了在所有三個樣品中PTFE填料的不均勻分佈。
如表1中所示的結果，樣品1-3顯示出在磨耗體積和摩擦係數結合的意想不到和令人驚訝的顯著改善。迄今尚不知道如何創造一個軸承具有在樣本1-3中展現出的合併的優越的磨耗量和摩擦係數。
範例2-聚醯胺酸鹽
製備3個樣品並在乾燥和潤滑狀態下測試其摩擦係數和磨損率，並與取得自聖戈班高功能塑膠製品事業部(Saint Gobain Performance Plastic)的市售NORGLIDE材料相比。根據本發明特定實施例製備的三個樣品如下：二氨基二苯醚(ODA)溶解於N-甲基吡咯烷酮(NMP)和二甲苯的混合物。在攪拌下，相同莫耳量的焦蜜石酸 二酐(PMDA)在攝氏60度時加入到二氨基二苯醚(ODA)溶液，兩個小時後，得到一聚醯胺酸溶液。相同莫耳量的三乙胺係慢慢加入到上述聚醯胺酸溶液以形成均勻黏稠的聚醯胺酸的鹽溶液。一定量的聚四氟乙烯(PTFE)懸浮液係與上述聚醯胺酸的鹽溶液混合，以用於形成一襯底。
摩擦係數(COF)的測試係在一個PLINT磨擦測試 機上進行，也被稱為一個球-對-平面滑動試驗。該試驗係在兩種不同的條件下進行：潤滑和乾燥。潤滑的試驗中，樣品在整個測試期間係在室溫下浸潤在油浴中。乾試驗中，球直接與樣品接觸，除了由塗層本身提供的潤滑外，沒有任何形式的潤滑。根據本發明實施例的三個樣品分別區分如下：
●25%的聚四氟乙烯(PTFE)和一塗層厚度約為50微米，由以下組成製備：
●35%的聚四氟乙烯(PTFE)和一塗層厚度約為90微米，由以下組成製備：
●45%的聚四氟乙烯(PTFE)和一塗層厚度約為130微米，由以下組成製備：
球的振盪頻率係為0.11赫茲，在一周期間行進的距離為3厘米(往返)，施力係為25牛頓和試驗持續時間為5分鐘。在測試過程中施加於該塗層的壓力應為53兆帕，試驗1亦是在列出的相同的條件下測試。該塗層和球之間的接觸面積係約5×10-5平方米，所以壓力(用25牛頓加載)接近50百萬帕斯卡(MPa)。
在潤滑試驗中，所有的聚四氟乙烯/聚醯亞胺樣品具有大致相同的磨擦係數如下表8所示。他們都比市售NORGLIDE材料的磨擦係數為低。
在乾燥試驗中，摩擦係數的值表現出更大的差 異，並在塗層中(表9)隨著聚四氟乙烯(PTFE)重量百分比的增加而減少。再次，所有的聚四氟乙烯/聚醯亞胺樣品係皆優於市售NORGLIDE材料。
許多不同的方向和實施例是可能的。其中的一些 方向和實施例係描述如下。閱讀本說明後，本領域技術人員將理解，這些方向和實施例係僅僅是說明性的，並不限制本發明的範圍。實施例可以根據任意一個或多個項目，列出如下。
範例3：層合
根據本發明特定實施例中的樣品係由塗佈上述範例2之25%的聚四氟乙烯(PTFE)混合物到經過電暈處理的Kapton®離形膜上和固化。該塗層具有一厚度約70至130微米。該複合物然後層壓到一個鍍鋅鋼材襯底上而非在範例2中所做的直接塗佈到鋼材基底上。在一範例中，在鋼基材和固化的複合與固化塗層之間使用一層改性的ETFE膜的與修 改後的ETFE膜直接接觸。在另一個範例中，一層環氧樹脂使用在鋼材襯底和固化的複合物之間。軸承樣品然後熱壓制以固化該改性的ETFE層或環氧樹脂層。然後在PLINT測試機中以如上所述的乾燥條件使用以下參數測試磨擦係數(COF)：球的振盪頻率係為5赫茲，在一周期間行進的距離為3厘米(往返)，施力係為82牛頓和試驗持續時間為18分鐘。在測試過程中施加於該塗層的壓力應為53兆帕，試驗1亦是在列出的相同的條件下測試。該塗層和球之間的接觸面積係約5×10-5平方米，所以壓力(用82牛頓加載)接近53百萬帕斯卡(MPa)。
上述的兩個樣品的乾試驗的結果係如圖16報告。如圖所示，兩種樣品皆獲得同樣優異的磨擦係數COF值。
然後含有改性的ETFE樣品將樣品與市售NORGLIDE材料和一JBT樣品取得自德國聖戈班帕姆皮斯，商品名稱NORGLIDE T進行測試。其結果係在圖17中報告。如圖所示，根據本公開的某些實施例中，樣品顯著優於NORGLIDE樣本且基本上匹配該JBT樣品。
範例3上述說明中，至少，該樣品可以通過塗佈到離形膜和固化然後層壓到一襯底上製備，而不會承受因為在鋼材襯底和塗層之間的熱膨脹的不同的收縮。因此，一個優越的和更持久的軸承係可獲得。
項目1。一軸承包括：a.一基板；和b.設置在襯底上的一層，其中該層包括 i.聚醯亞胺基質；和ii.一填料分散在該聚醯亞胺基質中，其中該填料包括熱塑性塑膠或一有機填料。
項目2。一軸承包括：a.一基板；和b.設置在襯底上的一層，其中該層包括i.從聚醯胺酸鹽衍生的聚醯亞胺基質；和ii.一熱塑性塑膠及/或有機填料分散在該聚醯亞胺基質中。
項目3。一軸承包括：a.一基板；和b.一設置在襯底上的第一層，其中該第一層包括一聚醯亞胺基質和一填料分散在該聚醯亞胺基質中；c.其中該軸承具有一磨擦係數小於約1，和一耐磨性小於約2.9立方毫米。
項目4。具有小於約1的摩擦係數的軸承，以及小於2.9立方毫米一耐磨損性。
項目5。項目1-3中任一項所述的軸承，其中該襯底包括一金屬。
項目6。項目4所述的軸承，其中該金屬包括鋼，鋁，青銅，或銅。
項目7。項目1-3中任一項所述的軸承，其中該軸承具有一平均摩擦係數(COF)根據ASTM G-77標準測量不大於約1，不大於約0.8，不大於約0.7，不大於約0.6，不大 於約0.5，不大於約0.4，不大於約0.3，不大於約0.25，不大於約0.2，不大於約0.18，不大於約0.15，或甚至不大於約0.12。
項8。項目1-3中任一項所述的軸承，其中該軸 承具有一平均摩擦係數(COF)根據ASTM G-77標準測量不小於約0.001，不小於約0.01，或甚至不小於約0.05。
項9。項目1-3中任一項所述的軸承，其中該軸 承具有一耐磨性根據ASTM G-77標準測量不大於約10立方毫米，不大於約8立方毫米，不大於約5立方毫米，不大於約4立方毫米，不大於約3立方毫米，不大於約2.9立方毫米，不大於約2立方毫米，不大於約1.5立方毫米，不大於約1.3立方毫米，大於約1.1立方毫米，不大於約1立方毫米，不大於約0.8立方毫米，不大於約0.6立方毫米，不大於約0.5立方毫米，不大於約0.3立方毫米，或甚至不大於約0.2立方毫米。
項10。項目1-3中任一項所述的軸承，其中該軸 承具有一耐磨性根據ASTM G-77標準測量不小於約0.001立方毫米，不小於約0.01立方毫少，或甚至不小於約0.05立方毫米。
項11。項目1-3中任一項所述的軸承，其中，設 置在襯底上的該層通過層壓附著力試驗(埃里克森)。
項12。項目1-3中任一項所述的軸承，其中設置 在襯底上該層具有一厚度不大於約1毫米，不大於約800微米，不大於500微米，不大於300微米，不大於約250微米，不大於約200微米，或甚至不大於約175微米。
項13。項目1-3中任一項所述的軸承，其中設置 在襯底上該層具有一厚度至少約0.01微米，至少約1微米，至少約50微米，或甚至至少約100微米。
項目14。項目1-3中任一項所述的軸承，其中設 置在襯底上的該層具有-孔隙率至少約0.01%，至少約0.05%，或甚至至少約0.1%。
項目15。項目1-3中任一項所述的軸承，其中， 該聚醯亞胺基質包括交聯的和醯亞胺化的聚醯胺酸。
項目16。項目14所述的軸承，其中，所述聚醯 胺酸或聚醯胺酸的鹽包括從下組中選出兩種不同單體的反應產物：焦蜜石酸二酐(PMDA)，3,3',4,4'-聯苯四羧酸二酐(BPDA)，2,2-雙(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐(6FDA)，2,2'-雙[4-(3,4-二羧基)苯基]丙烷二酐(BPADA)，二苯酮四甲酸二酐(BTDA)，和4,4'-二氨基二苯醚(ODA)，或間苯二胺(m-PDA)，4，4'-二氨基二苯碸(4,4'-DDS)，對苯二胺(p-PDA)和二氨基二苯甲烷(MDA)。
項目17。項目14所述的軸承，其中所該聚醯胺 酸或聚醯胺酸的鹽包括第一單體和第二單體的反應產物，其中該第一和第二單體是不同。
項目18。項目16所述的軸承，其中所述第一單 體包含以下的群組：焦蜜石酸二酐(PMDA)，3,3',4,4'-聯苯四羧酸二酐(BPDA)，2,2-雙(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐(6FDA)，2,2'-雙[4-(3,4-二羧基)苯基]丙烷二酐(BPADA)，二苯酮四甲酸二酐(BTDA)，和4,4'-二氨基二苯醚(ODA)，或間 苯二胺(m-PDA)，4，4'-二氨基二苯碸(4,4'-DDS)，對苯二胺(p-PDA)和二氨基二苯甲烷(MDA)，以及它們的任意組合。
項目19。上述任一前述項目的軸承，其中所述聚 醯亞胺基質係從聚醯胺酸鹽衍生而來。
項目20。如前述項目中任一項所述的軸承，其 中，所述聚醯亞胺基質包括聚醯胺酸鹽的醯亞胺化的反應產物。
項目21。項目1-3中任一項所述的軸承，其中該 熱塑性塑膠包含一氟聚合物。
項目22。項目18所述的軸承，其中該熱塑性塑 膠包括一全氟聚合物。
項目23。項目18所述的軸承，其中該熱塑性塑 膠包括聚四氟乙烯。
項目24。項目20所述的軸承，其中該熱塑性塑 膠包括聚四氟乙烯的回收次料。
項目25。項目1-3中任一項所述的軸承，其中該 熱塑性塑料基於該熱塑性塑料與該聚醯亞胺基質的組合重量以一重量計自大於0至80%的數量存在於層中。
項目26。項目1-3中任一項所述的軸承，其中該 聚醯亞胺基質基於該熱塑性塑料與該聚醯亞胺基質的組合重量以一重量計約大於20至100%的數量存在於層中。
項目27。項目1-3中任一項所述的軸承，其中， 設置在襯底上的該層進一步包括一有機填料。
項目28。項目24所述的軸承，其中，該有機填 料基於該熱塑性塑料，該聚醯亞胺基質和有機填料的組合重量以一重量計自大於0%至80%的數量存在於層中。
項目29。項目1-3中任一項所述的軸承，其中該軸承還包括一佈置在該襯底和該層之間的中間層。
項目30。項目26所述的軸承，其中該中間層包括鋅或一含鋅化合物。
項目31。一種形成複合軸承的方法包括：a.提供一聚醯亞胺前驅物或醯亞胺單體；b.提供一熱塑性塑膠；c.調合該熱塑性塑膠，該聚醯亞胺前驅物或醯亞胺單體和一溶劑以形成一混合物；d.沉積該混合物在一襯底上；e.熱固化該襯底和沉積的混合物，從而醯亞胺化該聚醯亞胺前驅物和形成一複合片材。
項目32。一種形成複合軸承的方法，該方法包括：
a.提供一聚醯亞胺前驅物或醯亞胺單體；
b.提供一有機填料；
c.調合該填料，該聚醯亞胺前驅物或醯亞胺單體和一溶劑以形成一混合物；
d.沉積該混合物在一襯底上；
e.熱固化該襯底和沉積的混合物，從而醯亞胺化該聚醯亞胺前驅物和形成一複合片材。
f.自該複合片材形成一軸承。
項目33。一種形成複合軸承的方法，該方法包括：
a.提供一聚醯亞胺前驅物或醯亞胺單體；
b.提供一有機填料及/或熱塑性塑膠；
c.調合該填料及/或熱塑性塑膠，該聚醯亞胺前驅物或醯亞胺單體和一溶劑以形成一混合物；
d.沉積該混合物在一襯底上；
e.熱固化該襯底和沉積的混合物，從而醯亞胺化該聚醯亞胺前驅物和形成一複合片材。
f.自該複合片材形成一軸承。
g.其中該軸承具有一小於約1的摩擦係數，和一小於2.9立方毫米的耐磨性。
項目34。項目28-30中任一項所述的方法，其中熱固化包括一個階梯式熱固化的方法。
項目35。項目31的方法，其中該階梯式熱固化包括複數個步驟，其中，每個步驟持續介於約10分鐘至6小時之間，且其中，每個步驟具有一溫升在步驟之間介於約10度攝氏度到50攝氏度間。
項目36。項目28-30中任一項所述的方法，其中所述溶劑包括N-甲基吡咯烷酮(NMP)，二甲基甲醯胺，二甲基乙醯胺，二甘醇二甲醚，二甲基亞碸，二甲苯，或它們的任意組合。
項目37。項目28-30中任一項所述的方法，其中該聚醯亞胺前驅物包括聚醯胺酸。
項目38。如前述項目中任一項所述的方法，其中該聚醯亞胺前驅物包括聚醯胺酸鹽。
項目39。項目34所述的方法，其中該聚醯胺酸或聚醯胺酸鹽係衍生自至少兩種不同的單體從包含下的群組：焦蜜石酸二酐(PMDA)，3,3',4,4'-聯苯四羧酸二酐(BPDA)，2,2-雙(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐(6FDA)，2,2'-雙[4-(3,4-二羧基)苯基]丙烷二酐(BPADA)，二苯酮四甲酸二酐(BTDA)，和4,4'-二氨基二苯醚(ODA)，或間苯二胺(m-PDA)，4，4'-二氨基二苯碸(4,4'-DDS)，對苯二胺(p-PDA)和二氨基二苯甲烷(MDA)。
項目40。項目34所述的方法，其中該聚醯胺酸或聚醯胺酸鹽係衍生自一第一單體和一第二單體，且其中該第一和第二單體係不同的。
項目41。項目36所述的方法，其中所述第一單體包括選自焦蜜石酸二酐(PMDA)，3,3',4,4'-聯苯四羧酸二酐(BPDA)，2,2-雙(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐(6FDA)，2,2'-雙[4-(3,4-二羧基)苯基]丙烷二酐(BPADA)，二苯酮四甲酸二酐(BTDA)，以及它們的任意組合。並且其中第二單體包括4,4'-二氨基二苯醚(ODA)，或間苯二胺(m-PDA)，4，4'-二氨基二苯碸(4,4'-DDS)，對苯二胺(p-PDA)和二氨基二苯甲烷(MDA)，以及它們的任意組合。
項目42。項目28-30中任一項的方法，其中該熱塑性塑膠包括氟聚合物。
項目43。項目28-30中任一項的方法，其中該熱 塑性塑膠包括全氟聚合物。
項目44。項目28-30中任一項的方法，其中該熱 塑性塑膠包括聚四氟乙烯。
項目45。項目28-30中任一項的方法，其中該熱 塑性塑膠包括聚四氟乙烯的回收次料。
項目46。項目28-30中任一項的方法，其中該熱 塑性塑膠具有一平均粒徑(D50)至少約1微米，至少約3微米，至少約5微米，至少約10微米，至少約15微米，或甚至至少約20微米。
項目47。項目28-30中任一項的方法，其中該熱 塑性塑膠具有一平均粒徑(D50)不大於約50微米，不大於約30微米，不大於約20微米，或甚至不大於約10微米。
項目48。項目28-30中任一項所述的方法，其中 該熱塑性塑膠具有一平均粒徑(D50)介於約1微米和50微米，約3微米至約30微米，或甚至約5微米至約20微米的範圍內。
項目49。項目28-30中任一項的方法，其中該熱 塑性塑膠係為一粉末的形式。
項目50。項目28-30中任一項的方法，其中該熱 塑性塑膠係為一分散相。
項目51。項目28-30中任一項的方法，其中所該 熱塑性塑膠具有一平均粒徑至少0.05微米，至少約0.1微米，或甚至至少約2微米。
項52.項28-30中任一項的方法，其中所述熱塑 性具有不大於約1000微米，不大於約500微米，或甚至不大於約100微米的平均粒度。
項目53。項目28-30中任一項的方法，其中該混 合物的黏度係調整以形成預定厚度之混合物沉積在該襯底上。
項目54。項目28-30中任一項的方法，其中該熱 塑性塑膠基於該熱塑性塑料，和該聚醯亞胺前驅物的組合重量以一重量計自大於0%至80%的數量存在於該混合物中。
項55.項目28-30中任一項所述的方法，其中該 聚醯亞胺前驅物基於該熱塑性塑料與該聚醯亞胺前驅物的組合重量以一重量計約大於20至100%的數量存在於該混合物中。
項目56。項目28-30中任一項所述的方法，還包 括提供一有機填料，該有機填料並與熱塑性塑膠混合。
項目57。項目52的方法，其中該有機填料基於 該熱塑性塑膠，和聚醯亞胺前驅物的和有機填料總重量以一重量計自大於0%至80%的數量存在於該混合物中。
項目58。項目28-30中任一項的方法，其中該襯 底包括一金屬。
項目59。項目54所述的方法，其中的金屬包括 鋼，鋁，青銅，銅，或它們的組合。
項目60。項目28-30中任一項所述的方法，還包 括在沉積混合物到襯底之前處理該襯底，以改善該沉積混合物和襯底之間的附著力。
項目61。項目56所述的方法，其中處理包括在 沉積混合物到襯底之前化學處理相鄰於該層之襯底的一表面。
項目62。項目57所述的方法，其中化學處理包 括用一種含有鋅或含有鋅化合物的組合物塗覆到該基板的表面。
項目63。項目56的方法，其中處理包括在沉積 混合物到襯底之前機械的處理相鄰於該層之襯底的一表面。
項目64。項目59的方法，其中機械處理包括噴 砂或機械蝕刻襯底的表面。
項目65。項目28-30中任一項的方法，還包括形 成多個層，其包括在襯底上的聚酰亞胺基質。
項目66。項目28-30中任一項的方法，還包括增 加一第二填料到混合物中。
項目67。項目62的方法，其中該第二填料係選 自包含以下的群體：自由碳石墨，石墨烯，碳納米管，聚苯酯基聚合物(EKONOL)，玻璃纖維，聚合物化合物，無機化合物，以及它們的組合。
項目68。項目28-30中任一項所述的方法，其中， 熱固化包括控制溫度，使得該複合材料具有一孔隙率至少約0.1%。
項目69。項目28-30中任一項所述的方法，還包 括提供一催化劑並且該催化劑與熱塑性塑膠混合。
項目70。項目65所述的方法，其中該催化劑加 速該聚酰胺酸的醯亞胺化。
項目71。項目65所述的方法，其中該催化劑包 括一強叔脂族基。
項目72。項目65所述的方法，其中該催化劑包 括1,4-二氮雜二環[2.2.2]辛烷(DABCO)；1,8-二氮雜二環[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)；含氮基團；苯酚；或酸鹼兩性材料。
項目73。項目28-30中的任一項所述的方法，其 中該方法係為連續方法。
項目74。項目28-30中任一項所述的方法，還包 括至少部分地切割該塗覆的襯底。
項目75。軸承或前述項目中任一項的方法，其中 該填料包括芳族聚酯，回收聚醯亞胺，聚醯胺醚醯亞胺，聚醯胺醯亞胺，聚醚醚酮(PEEK)，聚芳香族聚醚醚酮狀聚合物，液晶聚合物(LCP)，聚苯并咪唑，或它們的組合。
項目76。軸承或前述項目的方法，其中該有機填 料包括族聚酯，回收聚醯亞胺，聚醯胺醚醯亞胺，聚醯胺醯亞胺，聚醚醚酮(PEEK)，聚芳香族聚醚醚酮狀聚合物，液晶聚合物(LCP)，聚苯并咪唑，或它們的組合。
項目77。任一前述項目的方法，其中該襯底係為 一離形膜，並且其中該方法還包括在離形膜上固化該混合物，之後，與一鋼襯底形成複合材。
項目78。項目77所述的方法，其中該方法進一 步包括與第二襯底形成之複合材料移除離形膜的方法，使得該固化的混合物形成所述軸承的外表面。
項目79。項目78所述的方法，其中該第二襯底包括金屬襯底。
項目80。項目79所述的方法，其中該第二襯底包括鋼。
項目81。任一前述項目的方法，其中該離形膜係在該混合物的沉積之前被表面處理。
項目82。上任一前述項目的方法，其中該第二襯底係為一鍍鋅鋼襯底。
注意，並非所有上文一般性描述或範例中描述的活動的都需要，一特定活動的一部分係可能不需要，並且除了所描述的活動之外，一個或多個其它活動係可被執行。更進一步地，將這些活動列出的順序並不一定是它們被執行的順序。
好處，其他優點和對問題的解決方案已經在上面有關的特定實施例描述了。然而，這些益處，優點，問題的解決方案，以及任何特徵(複數)表示，可能會導致發生任何益處，優點或解決方案或變得更顯著的方法不應被解釋為關鍵的，必需的或必要的任何特徵或所有的主張。
本說明書和本文所描述的實施例的說明旨在提供對各種實施例的結構的一般理解。本說明書和圖示並非旨在提供所有元件和設備的特徵和使用在此描述的結構或方法的系統之一詳盡和全面的描述。個別的的實施例係亦可由單獨也可以由單個實施例組合提供，而且相反的，那些，為了簡潔，在單個實施例的上下文中描述的各種特徵，也可以單 獨地或以任何的子組合提供。另外，參考範圍表示的值包括每個與該範圍內的每個值。本領域技術人員只有在閱讀本說明書之後許多其它實施例可能是顯而易見的。其他實施方案中，係可使用和衍生自本公開內容，使得結構替代，邏輯替換，或另一種變化可以做出而不脫離本公開的範圍。因此，本公開係可視為是說明性而非限制性的。
105‧‧‧第一襯底，如離形層
110‧‧‧聚醯亞胺基層
120‧‧‧粘合劑層
130‧‧‧第二襯底，如金屬襯底

Claims (12)

  1. 一種軸承，其包括：a.襯底；以及b.配置在該襯底上的第一層，其中該層包括：i.聚醯亞胺基質，其包括經交聯且醯亞胺化的聚醯胺酸或聚醯胺酸鹽；以及ii.分散於該聚醯亞胺基質中的填料，其中該填料包括熱塑性塑膠及/或有機填料。
  2. 如申請專利範圍第1項之軸承，其中該襯底包括金屬襯底。
  3. 如申請專利範圍第1項之軸承，其中該襯底包括鋼、鋁、青銅或銅。
  4. 如申請專利範圍第1項之軸承，其中該經交聯且醯亞胺化的聚醯胺酸或聚醯胺酸鹽包括兩個不同的單體分子的反應物，該單體分子係選自包含自以下的群組：焦蜜石酸二酐(PMDA)，3,3',-4,4'-聯苯四羧酸二酐(BPDA)，2,2-雙(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐(6FDA)，2,2'-雙[4-(3,4-二羧基)苯基]丙烷二酐(BPADA)，二苯酮四甲酸二酐(BTDA)，和4,4'-二氨基二苯醚(ODA)，或間苯二胺(m-PDA)，4，4'-二氨基二苯碸(4,4'-DDS)，對苯二胺(p-PDA)和二氨基二苯甲烷(MDA)。
  5. 如申請專利範圍第1項之軸承，其中該填料包括熱塑性塑膠氟聚合物。
  6. 如申請專利範圍第1項之軸承，其中該填料包括熱塑性塑膠全氟聚合物。
  7. 如申請專利範圍第1項之軸承，其中該填料包括聚四氟乙烯(PTFE)。
  8. 如申請專利範圍第1項之軸承，其中該填料包括有機填料。
  9. 如申請專利範圍第1項之軸承，其中該填料包括熱塑性塑膠填料及有機填料。
  10. 如申請專利範圍第1項之軸承，其中該填料係以0到80重量%的量存在於該第一層中，基於該填料及該聚醯亞胺基質之總重量。
  11. 如申請專利範圍第1項之軸承，其中該填料包括聚四氟乙烯(PTFE)。
  12. 一種軸承，其包括：a.金屬襯底；以及b.第一層，其中該第一層包括聚醯亞胺基質及分散於 該聚醯亞胺基質中的填料；c.其中該軸承更包括配置於介於該金屬襯底與該第一層之間的黏著層；d.其中該軸承更包括配置於相鄰於該第一層的離形層，從而將該第一層和該黏著層夾於該離形層和該金屬襯底之間；e.其中該軸承具有小於約1的磨擦係數，及小於約2.9立方毫米的耐磨性。
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