包含聚醯胺-聚(亞芳基醚)組合物的活塞導向環的製作方法

2023-09-14 06:37:25 5

包含聚醯胺-聚(亞芳基醚)組合物的活塞導向環的製作方法
【專利摘要】用於活塞-圓筒組件的活塞導向環包括相容的聚醯胺-聚(亞芳基醚)共混物。所述相容的聚醯胺-聚(亞芳基醚)共混物包括約35重量份至約95重量份的聚醯胺和約5重量份至約65重量份的聚(亞芳基醚)，基於100重量份的總的聚醯胺和聚(亞芳基醚)。所述活塞導向環與由聚醯胺製備的活塞導向環相比，提供了在升高的工作溫度的改進的壓縮強度、更為各向同性的模塑收縮率、和降低的吸溼率。
【專利說明】包含聚醯胺-聚(亞芳基醚)組合物的活塞導向環
[0001]發明背景
[0002]活塞導向環是廣泛用於液壓裝置(如工具機、卡車、吊車、叉式起重車、裝卸機械和農業裝置)中的組件，以為了最佳滑動性能防止金屬與金屬的接觸和集中活塞和杆。活塞導向環是緊密公差(tight tolerance)零件，所以它們通常以兩步法製造，所述兩步法包括注塑和後模塑加工成所需的尺寸。活塞導向環還需要具有在升高溫度對於長期使用的良好尺寸穩定性、低熱膨脹係數、低吸溼率、高壓縮強度、抗疲勞性、以及與石油和基於礦物的液壓系統工作液的良好相容性。
[0003]聚醯胺也稱為尼龍，其為常用於形成中型和中到重型液壓活塞的活塞導向環的材料之一。聚醯胺是較低成本的工程熱塑性樹脂，其具有對液壓系統工作液的優異耐化學性、良好的表面潤滑性和當採用玻璃纖維填充時的高機械強度和壓縮強度。然而，聚醯胺在儲存和航運期間會吸收來自環境空氣的溼氣。可能在一個國家製造活塞導向環，將其航運到一個或多個不同的國家以用於液壓裝置的組裝。已觀察到在較低溼度地點製造和在較高溼度地點安裝的活塞導向環可能經歷尺寸變化和翹曲，這導致了在裝置組裝過程期間活塞導向環的高廢品率。增加的廢品率降低了製造效率和增加了廢物。因此，需要改進的活塞導向環材料，其保留了聚醯胺的優勢，而同時降低了吸水性。還需要活塞導向環顯示出更各向同性的模塑收縮率，從而減少對於在輕型和輕到中型液壓活塞中的後模塑加工的需要。
[0004]本發明實施方式的簡要說明
[0005]一種實施方式是包含相容的聚醯胺-聚(亞芳基醚)共混物的活塞導向環；其中所述相容的聚醯胺-聚(亞芳基醚)共混物包括約35重量份至約95重量份的聚醯胺和約5重量份至約65重量份的聚(亞芳基醚)，基於100重量份的總的聚醯胺和聚(亞芳基醚)。
[0006]另一實施方式是活塞-圓筒(cylinder)組件,其包含:包含圓筒內壁的圓筒,所述圓筒內壁限定了圓筒內腔；可滑動地安置於所述圓筒內腔之內的活塞，所述活塞包含活塞外壁，活塞外壁限定了在活塞中的至少一個槽；和安裝在所述至少一個槽中的至少一個活塞導向環，其包含可滑動地鄰接於所述圓筒內壁的外表面和鄰接於限定了所述槽的所述活塞外壁的內表面；其中所述活塞導向環包含相容的聚醯胺-聚(亞芳基醚)共混物；其中所述相容的聚醯胺-聚(亞芳基醚)共混物包括約35重量份至約95重量份的聚醯胺和約5重量份至約65重量份的聚(亞芳基醚)，基於100重量份的總的所述聚醯胺和所述聚(亞芳基醚)。
[0007]以下詳述了這些實施方式和其它實施方式。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1描繪了包含兩個活塞導向環的活塞-圓筒組件。
[0009]圖2 描繪了具有(a)直切口 (straight cut)、(b)斜切口 (angled cut)和(c)「S」切口的導向環。
[0010]圖3是通過2，6- 二甲基苯酚的氧化聚合以得到聚(2，6- 二甲基_1，4_亞苯基醚)和3，3』，5，5』 -四甲基聯苯醌來製備聚(亞芳基醚)的化學示意圖；該反應混合物的再平衡可以產生具有所引入的聯苯醌的末端殘基和內部殘基的聚(亞芳基醚)。
[0011]圖4是對比例I和實施例1-8的組合物在23°C和50%相對溼度的應力與應變的曲線，其顯示了 0-10%應變的數據。
[0012]圖5是對比例I和實施例1-8的組合物在100°C和50%相對溼度的應力與應變的曲線，其顯示了 0-10%應變的數據。
[0013]圖6是對比例I和實施例1-8的組合物在130°C和50%相對溼度的應力與應變的曲線，其顯示了 0-10%應變的數據。
[0014]圖7是對比例I和實施例1-8的組合物在23°C和50%相對溼度的應力與應變的曲線，其顯示了 0-50%應變的數據。
[0015]圖8是對比例I和實施例1-8的組合物在100°C和50%相對溼度的應力與應變的曲線，其顯示了 0-50%應變的數據。
[0016]圖9是對比例I和實施例1-8的組合物在130°C和50%相對溼度的應力與應變的曲線，其顯示了 0-50%應變的數據。
[0017]圖10由對比例I (不同放大率的圖像(a)和(b))和實施例1 (不同放大率的圖像(C)和(d))的掃描電子顯微圖組成。
[0018]本發明的具體說明
[0019]本發明人已確定相對於由玻璃填充的聚醯胺形成的活塞導向環，由特殊的相容的聚醯胺-聚(亞芳基醚)共混物形成的活塞導向環提供了優勢。具體地，本發明的活塞導向環提供了在升高的工作溫度的改進的壓縮強度、更各向同性的模塑收縮率、和降低的吸溼率。
[0020]一種實施方式是包含相容的聚醯胺-聚(亞芳基醚)共混物的活塞導向環；其中所述相容的聚醯胺-聚(亞芳基醚)共混物包含約35重量份至約95重量份的聚醯胺和約5重量份至約65重量份的聚(亞芳基醚)，基於100重量份的總的聚醯胺和聚(亞芳基醚)。儘管本申請中出於簡化使用術語「導向環」，但是應理解相容的聚醯胺-聚(亞芳基醚)共混物還適合用於形成意圖在圓筒中促進活塞的滑動和/或密封的磨損環和其它組件。還應理解儘管在術語「導向環」之中的詞「環」通常指環形的截面形狀，但是也可以使用包括橢圓的其它截面形狀。
[0021]圖1描繪了包含圓筒2的活塞-圓筒組件1，所述圓筒2具有圓筒內壁3，所述圓筒內壁限定了圓筒內腔4。活塞-圓筒組件I還包括可滑動地安置於圓筒內腔4之內的活塞5，活塞5具有活塞外壁6，活塞外壁6限定了在活塞5中的至少一個槽7。至少一個活塞導向環8安裝在至少一個槽7中。活塞導向環8具有可滑動地鄰接於圓筒內壁3的外表面9和鄰接於限定了槽7的活塞外壁6的內表面10。
[0022]圖2說明了導向環結構的三種實施方式，各自在導向環中具有不同類型的切口。在(a)中切口是直的，其對於活塞的往復運動可能是優選的；在(b)中切口是成角度的，其對於活塞的旋轉運動可能是優選地；在(C)中切口是「S」形的，當導向環提供密封時其可能是優選的。
[0023]活塞導向環包含相容的聚醯胺-聚(亞芳基醚)共混物。本申請中所使用的短語「相容的聚醯胺-聚(亞芳基醚)共混物」指已用增容劑物理增容和/或化學增容的聚醯胺和聚(亞芳基醚)的共混物，以及在沒有該增容劑時(例如，由促進相容性的聚(亞芳基醚)上的二丁基氨基甲基取代基導致的)物理相容的聚醯胺和聚(亞芳基醚)的共混物。
[0024]相容的聚醯胺-聚(亞芳基醚)共混物包含聚醯胺。聚醯胺也稱為尼龍，其特徵在於多個醯胺(-C(O)NH-)基團的存在，並且在美國專利4，970，272 (Gallucci)中有所描述。聚醯胺可選自脂族聚醯胺、芳族聚醯胺、半芳族聚醯胺、聚醯胺彈性體和它們的混合物。具體的聚醯胺包括聚醯胺_6、聚醯胺_6，6、聚醯胺-4、聚醯胺-4，6、聚醯胺-12、聚醯胺-6，10、聚醯胺-6，9、聚醯胺-6，12、無定形聚醯胺、三胺含量低於0.5重量百分數的聚醯胺_6，6/6T和聚醯胺6/6T、聚醯胺-9T和它們的組合。在一些實施方式中，聚醯胺包括聚醯胺_6、聚醯胺_6，6、或它們的混合物。在一些實施方式中，聚醯胺包括聚醯胺-6，6。在一些實施方式中，聚醯胺包括聚醯胺-6和聚醯胺-6，6。在一些實施方式中，聚醯胺或聚醯胺的組合的熔融溫度(Tm)大於或等於171°C。如下所述，相容的聚醯胺-聚(亞芳基醚)共混物還可以任選地含有抗衝改性劑。當聚醯胺包含超韌聚醯胺(即橡膠增韌的聚醯胺)時，相容的聚醯胺-聚(亞芳基醚)共混物還可以任選地含有單獨的抗衝改性劑。如下所述，可以通過多種公知的方法，如在美國專利2，071，250、2，071，251、2,130,523 和 2, 130, 948 (Carothers) ；2, 241, 322(Hanford)和 2, 312, 966(Hanford)；和2，512，606 (Bolton等)中描述的那些方法，來獲得聚醯胺。聚醯胺可商購自多種來源。
[0025]在一些實施方式中，可以使用的聚醯胺具有至多400毫升每克(mL/g)的特性粘度，或更特別地，其具有90mL/g至350mL/g的粘度，或甚至更特別地，其具有110mL/g至240mL/g的粘度，各粘度根據IS0307在96重量百分數硫酸中的0.5重量百分數溶液中測得。聚醯胺的相對粘度可以為至多6、或更特別地為1.89至5.43、或甚至更特別地為2.16至3.93。根據DIN53727在96重量百分數硫酸中的I重量百分數溶液中測定相對粘度。
[0026]在一些實施方式中，聚醯胺包含胺端基濃度大於或等於35微當量胺端基每克聚醯胺(P eq/g)(通過使用HCl滴定確定)的聚醯胺。胺端基濃度可以大於或等於40 μ eq/g、或更特別地大於或等於45 μ eq/g。可以通過任選地在加熱下，使聚醯胺溶解於合適的溶劑中來確定胺端基含量。採用0.01當量濃度鹽酸(HCl)溶液使用合適的指示方法來滴定聚醯胺溶液。基於加入樣品的HCl溶液的體積、用作空白的HCl的體積、HCl溶液的摩爾濃度、和聚醯胺樣品的重量，來計算胺端基的量。
[0027]相容的聚醯胺-聚(亞芳基醚)共混物包含的聚醯胺的量為約35重量份至約95重量份，基於100重量份的總的聚醯胺和聚(亞芳基醚)。在該範圍內，聚醯胺的量可以為約40重量份至約85重量份、特別地為約45重量份至約75重量份。
[0028]除聚醯胺之外，相容的聚醯胺-聚(亞芳基醚)共混物包含聚(亞芳基醚)。
[0029]相容的聚醯胺-聚(亞芳基醚)共混物包含聚(亞芳基醚)。合適的聚(亞芳基醚)包括包含具有下式的重複結構單元的那些聚(亞芳基醚)
[0030]
【權利要求】
1.包含相容的聚醯胺-聚(亞芳基醚)共混物的活塞導向環，其中所述相容的聚醯胺-聚(亞芳基醚)共混物包含約35重量份至約95重量份的聚醯胺和約5重量份至約65重量份的聚(亞芳基醚)，基於100重量份的總的所述聚醯胺和所述聚(亞芳基醚)。
2.權利要求1的活塞導向環，其中所述相容的聚醯胺-聚(亞芳基醚)共混物顯示出 在5%應變和100°C的至少25兆帕的壓縮強度；和 至少2，000兆帕的撓曲模量，根據ASTM D790-10在23°C測定。
3.權利要求1的活塞導向環，其中所述相容的聚醯胺-聚(亞芳基醚)共混物在5%應變和130°C顯示出至少17兆帕的壓縮強度。
4.權利要求1的活塞導向環，其中所述聚醯胺包含聚醯胺_6、聚醯胺-6，6、或它們的混合物。
5.權利要求1的活塞導向環，其中所述聚(亞芳基醚)包含2，6-二甲基苯酚的均聚物、2，6-二甲基苯酚和2，3，6-三甲基苯酚的共聚物、或它們的混合物。
6.權利要求1的活塞導 向環，其中所述聚(亞芳基醚)包含2，6-二甲基苯酚和2，3，6-三甲基苯酚的共聚物。
7.權利要求1-6的任一項的活塞導向環，其中所述相容的聚醯胺-聚(亞芳基醚)共混物還包含約I重量百分數至約50重量百分數的玻璃纖維，基於所述相容的聚醯胺-聚(亞芳基醚)共混物的總重量。
8.權利要求1-6的任一項的活塞導向環，其中所述相容的聚醯胺-聚(亞芳基醚)共混物不包括玻璃纖維。
9.權利要求1-6的任一項的活塞導向環，其中所述相容的聚醯胺-聚(亞芳基醚)共混物包括包含所述聚醯胺的連續相和包含所述聚(亞芳基醚)的分散相，其中所述連續相不包括抗衝改性劑。
10.權利要求1-6的任一項的活塞導向環，其中所述相容的聚醯胺-聚(亞芳基醚)共混物不包括抗衝改性劑。
11.權利要求1-6的任一項的活塞導向環，其中所述相容的聚醯胺-聚(亞芳基醚)共混物不包括導電填料。
12.權利要求1-6的任一項的活塞導向環，其中所述相容的聚醯胺-聚(亞芳基醚)共混物不包括阻燃劑。
13.權利要求1-6的任一項的活塞導向環，其中所述相容的聚醯胺-聚(亞芳基醚)共混物不包括聚烯烴。
14.權利要求1-6的任一項的活塞導向環，其具有約20釐米至約200釐米的直徑、約3毫米至約30毫米的寬度、和約I毫米至約10毫米的厚度。
15.權利要求1的活塞導向環，其中所述相容的聚醯胺-聚(亞芳基醚)共混物包含 約25重量份至約45重量份的所述聚(亞芳基醚)，基於100重量份的總的所述聚醯胺和所述聚(亞芳基醚)，其中所述聚(亞芳基醚)選自2，6-二甲基苯酚的均聚物、2，6-二甲基苯酚和2，3，6-三甲基苯酚的共聚物、和它們的混合物； 約40重量份至約60重量份的所述聚醯胺，基於100重量份的總的所述聚醯胺和所述聚(亞芳基醚)，其中所述聚醯胺選自聚醯胺_6、聚醯胺_6，6、和它們的混合物；和 約20重量百分數至約40重量百分數的玻璃纖維，基於所述相容的聚醯胺-聚(亞芳基醚)共混物的總重量。
16.權利要求15的活塞導向環，其中所述相容的聚醯胺-聚(亞芳基醚)共混物在5%應變和100°C顯示出至少35兆帕的壓縮強度。
17.權利要求15的活塞導向環，其中所述相容的聚醯胺-聚(亞芳基醚)共混物在5%應變和130°C顯示出至少30兆帕的壓縮強度。
18.權利要求15的活塞導向環，其中所述聚(亞芳基醚)包含2，6-二甲基苯酚和2，3，6-三甲基苯酚的共聚物。
19.權利要求15-18的任一項的活塞導向環，其中所述相容的聚醯胺-聚(亞芳基醚)共混物不包括聚烯烴、抗衝改性劑、導電填料和阻燃劑。
20.權利要求1的活塞導向環，其中所述相容的聚醯胺-聚(亞芳基醚)共混物包含 約40重量份至約60重量份的所述聚(亞芳基醚)，基於100重量份的總的所述聚醯胺和所述聚(亞芳基醚)，其中所述聚(亞芳基醚)選自2，6-二甲基苯酚的均聚物、2，6-二甲基苯酚和2，3，6-三甲基苯酚的共聚物、和它們的混合物；和 約40重量份至約60重量份的所述聚醯胺，基於100重量份的總的所述聚醯胺和所述聚(亞芳基醚)，其中所述聚醯胺選自聚醯胺_6、聚醯胺_6，6、和它們的混合物； 其中所述相容的聚醯胺-聚(亞芳基醚)共混物不包括玻璃纖維。
21.權利要求20的活塞導向環，其中所述相容的聚醯胺-聚(亞芳基醚)共混物在5%應變和100°C顯示出至少20兆帕的壓縮強度。
22.權利要求20的活塞導向環，其中所述相容的聚醯胺-聚(亞芳基醚)共混物在5%應變和130°C顯示出至少17兆帕的壓縮強度。
23.權利要求20的活塞導向環，其中所述聚(亞芳基醚)包含2，6-二甲基苯酚和2，3，6-三甲基苯酚的共聚物。
24.權利要求20-23的任一項的活塞導向環，其中所述相容的聚醯胺-聚(亞芳基醚)共混物不包括聚烯烴、抗衝改性劑、導電填料和阻燃劑。
25.活塞-圓筒組件，其包含: 包含圓筒內壁的圓筒，所述圓筒內壁限定了圓筒內腔； 可滑動地安置於所述圓筒內腔之內的活塞，所述活塞包含限定了在所述活塞中的至少一個槽的活塞外壁；和 安裝在所述至少一個槽中的至少一個活塞導向環，其包含可滑動地鄰接於所述圓筒內壁的外表面和鄰接於限定了所述槽的所述活塞外壁的內表面； 其中所述活塞導向環包含相容的聚醯胺-聚(亞芳基醚)共混物；其中所述相容的聚醯胺-聚(亞芳基醚)共混物包括約35重量份至約95重量份的聚醯胺和約5重量份至約65重量份的聚(亞芳基醚)，基於100重量份的總的所述聚醯胺和所述聚(亞芳基醚)。
26.權利要求25的活塞-圓筒組件，其中所述相容的聚醯胺-聚(亞芳基醚)共混物包含 約25重量份至約45重量份的所述聚(亞芳基醚)，基於100重量份的總的所述聚醯胺和所述聚(亞芳基醚)，其中所述聚(亞芳基醚)選自2，6-二甲基苯酚的均聚物、2，6-二甲基苯酚和2，3，6-三甲基苯酚的共聚物、和它們的混合物； 約40重量份至約60重量份的所述聚醯胺，基於100重量份的總的所述聚醯胺和所述聚(亞芳基醚)，其中所述聚醯胺選自聚醯胺-6、聚醯胺_6，6、和它們的混合物；和 約20重量百分數至約40重量百分數的玻璃纖維，基於所述相容的聚醯胺-聚(亞芳基醚)共混物的總重量。
27.權利要求25的活塞-圓筒組件，其中所述相容的聚醯胺-聚(亞芳基醚)共混物包含 約40重量份至約60重量份的所述聚(亞芳基醚)，基於100重量份的總的所述聚醯胺和所述聚(亞芳基醚)，其中所述聚(亞芳基醚)選自2，6-二甲基苯酚的均聚物、2，6-二甲基苯酚和2，3，6-三甲基苯酚的共聚物、和它們的混合物；和 約40重量份至約60重量份的所述聚醯胺，基於100重量份的總的所述聚醯胺和所述聚(亞芳基醚)，其中所述聚醯胺選自聚醯胺_6、聚醯胺-6，6、和它們的混合物； 其中所述相容 的聚醯胺-聚(亞芳基醚)共混物不包括玻璃纖維。
【文檔編號】F16J9/26GK103748388SQ201280040292
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2012年6月6日 優先權日:2011年6月27日
【發明者】丁綏北, 郭樺 申請人:沙伯基礎創新塑料智慧財產權有限公司