包含聚酰胺-聚(亞芳基醚)組合物的活塞導(dǎo)向環(huán)的制作方法
【專利摘要】用于活塞-圓筒組件的活塞導(dǎo)向環(huán)包括相容的聚酰胺-聚(亞芳基醚)共混物。所述相容的聚酰胺-聚(亞芳基醚)共混物包括約35重量份至約95重量份的聚酰胺和約5重量份至約65重量份的聚(亞芳基醚)，基于100重量份的總的聚酰胺和聚(亞芳基醚)。所述活塞導(dǎo)向環(huán)與由聚酰胺制備的活塞導(dǎo)向環(huán)相比，提供了在升高的工作溫度的改進(jìn)的壓縮強(qiáng)度、更為各向同性的模塑收縮率、和降低的吸濕率。
【專利說明】包含聚酰胺-聚(亞芳基醚)組合物的活塞導(dǎo)向環(huán)
[0001]發(fā)明背景
[0002]活塞導(dǎo)向環(huán)是廣泛用于液壓裝置(如機(jī)床、卡車、吊車、叉式起重車、裝卸機(jī)械和農(nóng)業(yè)裝置)中的組件，以為了最佳滑動(dòng)性能防止金屬與金屬的接觸和集中活塞和桿?；钊麑?dǎo)向環(huán)是緊密公差(tight tolerance)零件，所以它們通常以兩步法制造，所述兩步法包括注塑和后模塑加工成所需的尺寸?；钊麑?dǎo)向環(huán)還需要具有在升高溫度對(duì)于長(zhǎng)期使用的良好尺寸穩(wěn)定性、低熱膨脹系數(shù)、低吸濕率、高壓縮強(qiáng)度、抗疲勞性、以及與石油和基于礦物的液壓系統(tǒng)工作液的良好相容性。
[0003]聚酰胺也稱為尼龍，其為常用于形成中型和中到重型液壓活塞的活塞導(dǎo)向環(huán)的材料之一。聚酰胺是較低成本的工程熱塑性樹脂，其具有對(duì)液壓系統(tǒng)工作液的優(yōu)異耐化學(xué)性、良好的表面潤(rùn)滑性和當(dāng)采用玻璃纖維填充時(shí)的高機(jī)械強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度。然而，聚酰胺在儲(chǔ)存和航運(yùn)期間會(huì)吸收來自環(huán)境空氣的濕氣?？赡茉谝粋€(gè)國(guó)家制造活塞導(dǎo)向環(huán)，將其航運(yùn)到一個(gè)或多個(gè)不同的國(guó)家以用于液壓裝置的組裝。已觀察到在較低濕度地點(diǎn)制造和在較高濕度地點(diǎn)安裝的活塞導(dǎo)向環(huán)可能經(jīng)歷尺寸變化和翹曲，這導(dǎo)致了在裝置組裝過程期間活塞導(dǎo)向環(huán)的高廢品率。增加的廢品率降低了制造效率和增加了廢物。因此，需要改進(jìn)的活塞導(dǎo)向環(huán)材料，其保留了聚酰胺的優(yōu)勢(shì)，而同時(shí)降低了吸水性。還需要活塞導(dǎo)向環(huán)顯示出更各向同性的模塑收縮率，從而減少對(duì)于在輕型和輕到中型液壓活塞中的后模塑加工的需要。
[0004]本發(fā)明實(shí)施方式的簡(jiǎn)要說明
[0005]一種實(shí)施方式是包含相容的聚酰胺-聚(亞芳基醚)共混物的活塞導(dǎo)向環(huán)；其中所述相容的聚酰胺-聚(亞芳基醚)共混物包括約35重量份至約95重量份的聚酰胺和約5重量份至約65重量份的聚(亞芳基醚)，基于100重量份的總的聚酰胺和聚(亞芳基醚)。
[0006]另一實(shí)施方式是活塞-圓筒(cylinder)組件,其包含:包含圓筒內(nèi)壁的圓筒,所述圓筒內(nèi)壁限定了圓筒內(nèi)腔；可滑動(dòng)地安置于所述圓筒內(nèi)腔之內(nèi)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(gè)槽；和安裝在所述至少一個(gè)槽中的至少一個(gè)活塞導(dǎo)向環(huán)，其包含可滑動(dòng)地鄰接于所述圓筒內(nèi)壁的外表面和鄰接于限定了所述槽的所述活塞外壁的內(nèi)表面；其中所述活塞導(dǎo)向環(huán)包含相容的聚酰胺-聚(亞芳基醚)共混物；其中所述相容的聚酰胺-聚(亞芳基醚)共混物包括約35重量份至約95重量份的聚酰胺和約5重量份至約65重量份的聚(亞芳基醚)，基于100重量份的總的所述聚酰胺和所述聚(亞芳基醚)。
[0007]以下詳述了這些實(shí)施方式和其它實(shí)施方式。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1描繪了包含兩個(gè)活塞導(dǎo)向環(huán)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(dǎo)向環(huán)。
[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(lián)苯醌來制備聚(亞芳基醚)的化學(xué)示意圖；該反應(yīng)混合物的再平衡可以產(chǎn)生具有所引入的聯(lián)苯醌的末端殘基和內(nèi)部殘基的聚(亞芳基醚)。
[0011]圖4是對(duì)比例I和實(shí)施例1-8的組合物在23°C和50%相對(duì)濕度的應(yīng)力與應(yīng)變的曲線，其顯示了 0-10%應(yīng)變的數(shù)據(jù)。
[0012]圖5是對(duì)比例I和實(shí)施例1-8的組合物在100°C和50%相對(duì)濕度的應(yīng)力與應(yīng)變的曲線，其顯示了 0-10%應(yīng)變的數(shù)據(jù)。
[0013]圖6是對(duì)比例I和實(shí)施例1-8的組合物在130°C和50%相對(duì)濕度的應(yīng)力與應(yīng)變的曲線，其顯示了 0-10%應(yīng)變的數(shù)據(jù)。
[0014]圖7是對(duì)比例I和實(shí)施例1-8的組合物在23°C和50%相對(duì)濕度的應(yīng)力與應(yīng)變的曲線，其顯示了 0-50%應(yīng)變的數(shù)據(jù)。
[0015]圖8是對(duì)比例I和實(shí)施例1-8的組合物在100°C和50%相對(duì)濕度的應(yīng)力與應(yīng)變的曲線，其顯示了 0-50%應(yīng)變的數(shù)據(jù)。
[0016]圖9是對(duì)比例I和實(shí)施例1-8的組合物在130°C和50%相對(duì)濕度的應(yīng)力與應(yīng)變的曲線，其顯示了 0-50%應(yīng)變的數(shù)據(jù)。
[0017]圖10由對(duì)比例I (不同放大率的圖像(a)和(b))和實(shí)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(fā)明的具體說明
[0019]本發(fā)明人已確定相對(duì)于由玻璃填充的聚酰胺形成的活塞導(dǎo)向環(huán)，由特殊的相容的聚酰胺-聚(亞芳基醚)共混物形成的活塞導(dǎo)向環(huán)提供了優(yōu)勢(shì)。具體地，本發(fā)明的活塞導(dǎo)向環(huán)提供了在升高的工作溫度的改進(jìn)的壓縮強(qiáng)度、更各向同性的模塑收縮率、和降低的吸濕率。
[0020]一種實(shí)施方式是包含相容的聚酰胺-聚(亞芳基醚)共混物的活塞導(dǎo)向環(huán)；其中所述相容的聚酰胺-聚(亞芳基醚)共混物包含約35重量份至約95重量份的聚酰胺和約5重量份至約65重量份的聚(亞芳基醚)，基于100重量份的總的聚酰胺和聚(亞芳基醚)。盡管本申請(qǐng)中出于簡(jiǎn)化使用術(shù)語“導(dǎo)向環(huán)”，但是應(yīng)理解相容的聚酰胺-聚(亞芳基醚)共混物還適合用于形成意圖在圓筒中促進(jìn)活塞的滑動(dòng)和/或密封的磨損環(huán)和其它組件。還應(yīng)理解盡管在術(shù)語“導(dǎo)向環(huán)”之中的詞“環(huán)”通常指環(huán)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(nèi)壁3，所述圓筒內(nèi)壁限定了圓筒內(nèi)腔4。活塞-圓筒組件I還包括可滑動(dòng)地安置于圓筒內(nèi)腔4之內(nèi)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(gè)槽7。至少一個(gè)活塞導(dǎo)向環(huán)8安裝在至少一個(gè)槽7中。活塞導(dǎo)向環(huán)8具有可滑動(dòng)地鄰接于圓筒內(nèi)壁3的外表面9和鄰接于限定了槽7的活塞外壁6的內(nèi)表面10。
[0022]圖2說明了導(dǎo)向環(huán)結(jié)構(gòu)的三種實(shí)施方式，各自在導(dǎo)向環(huán)中具有不同類型的切口。在(a)中切口是直的，其對(duì)于活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)可能是優(yōu)選的；在(b)中切口是成角度的，其對(duì)于活塞的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可能是優(yōu)選地；在(C)中切口是“S”形的，當(dāng)導(dǎo)向環(huán)提供密封時(shí)其可能是優(yōu)選的。
[0023]活塞導(dǎo)向環(huán)包含相容的聚酰胺-聚(亞芳基醚)共混物。本申請(qǐng)中所使用的短語“相容的聚酰胺-聚(亞芳基醚)共混物”指已用增容劑物理增容和/或化學(xué)增容的聚酰胺和聚(亞芳基醚)的共混物，以及在沒有該增容劑時(shí)(例如，由促進(jìn)相容性的聚(亞芳基醚)上的二丁基氨基甲基取代基導(dǎo)致的)物理相容的聚酰胺和聚(亞芳基醚)的共混物。
[0024]相容的聚酰胺-聚(亞芳基醚)共混物包含聚酰胺。聚酰胺也稱為尼龍，其特征在于多個(gè)酰胺(-C(O)NH-)基團(tuán)的存在，并且在美國(guó)專利4，970，272 (Gallucci)中有所描述。聚酰胺可選自脂族聚酰胺、芳族聚酰胺、半芳族聚酰胺、聚酰胺彈性體和它們的混合物。具體的聚酰胺包括聚酰胺_6、聚酰胺_6，6、聚酰胺-4、聚酰胺-4，6、聚酰胺-12、聚酰胺-6，10、聚酰胺-6，9、聚酰胺-6，12、無定形聚酰胺、三胺含量低于0.5重量百分?jǐn)?shù)的聚酰胺_6，6/6T和聚酰胺6/6T、聚酰胺-9T和它們的組合。在一些實(shí)施方式中，聚酰胺包括聚酰胺_6、聚酰胺_6，6、或它們的混合物。在一些實(shí)施方式中，聚酰胺包括聚酰胺-6，6。在一些實(shí)施方式中，聚酰胺包括聚酰胺-6和聚酰胺-6，6。在一些實(shí)施方式中，聚酰胺或聚酰胺的組合的熔融溫度(Tm)大于或等于171°C。如下所述，相容的聚酰胺-聚(亞芳基醚)共混物還可以任選地含有抗沖改性劑。當(dāng)聚酰胺包含超韌聚酰胺(即橡膠增韌的聚酰胺)時(shí)，相容的聚酰胺-聚(亞芳基醚)共混物還可以任選地含有單獨(dú)的抗沖改性劑。如下所述，可以通過多種公知的方法，如在美國(guó)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，來獲得聚酰胺。聚酰胺可商購自多種來源。
[0025]在一些實(shí)施方式中，可以使用的聚酰胺具有至多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(jù)IS0307在96重量百分?jǐn)?shù)硫酸中的0.5重量百分?jǐn)?shù)溶液中測(cè)得。聚酰胺的相對(duì)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(jù)DIN53727在96重量百分?jǐn)?shù)硫酸中的I重量百分?jǐn)?shù)溶液中測(cè)定相對(duì)粘度。
[0026]在一些實(shí)施方式中，聚酰胺包含胺端基濃度大于或等于35微當(dāng)量胺端基每克聚酰胺(P eq/g)(通過使用HCl滴定確定)的聚酰胺。胺端基濃度可以大于或等于40 μ eq/g、或更特別地大于或等于45 μ eq/g?？梢酝ㄟ^任選地在加熱下，使聚酰胺溶解于合適的溶劑中來確定胺端基含量。采用0.01當(dāng)量濃度鹽酸(HCl)溶液使用合適的指示方法來滴定聚酰胺溶液?；诩尤霕悠返腍Cl溶液的體積、用作空白的HCl的體積、HCl溶液的摩爾濃度、和聚酰胺樣品的重量，來計(jì)算胺端基的量。
[0027]相容的聚酰胺-聚(亞芳基醚)共混物包含的聚酰胺的量為約35重量份至約95重量份，基于100重量份的總的聚酰胺和聚(亞芳基醚)。在該范圍內(nèi)，聚酰胺的量可以為約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]除聚酰胺之外，相容的聚酰胺-聚(亞芳基醚)共混物包含聚(亞芳基醚)。
[0029]相容的聚酰胺-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復(fù)結(jié)構(gòu)單元的那些聚(亞芳基醚)
[0030]
【權(quán)利要求】
1.包含相容的聚酰胺-聚(亞芳基醚)共混物的活塞導(dǎo)向環(huán)，其中所述相容的聚酰胺-聚(亞芳基醚)共混物包含約35重量份至約95重量份的聚酰胺和約5重量份至約65重量份的聚(亞芳基醚)，基于100重量份的總的所述聚酰胺和所述聚(亞芳基醚)。
2.權(quán)利要求1的活塞導(dǎo)向環(huán)，其中所述相容的聚酰胺-聚(亞芳基醚)共混物顯示出 在5%應(yīng)變和100°C的至少25兆帕的壓縮強(qiáng)度；和 至少2，000兆帕的撓曲模量，根據(jù)ASTM D790-10在23°C測(cè)定。
3.權(quán)利要求1的活塞導(dǎo)向環(huán)，其中所述相容的聚酰胺-聚(亞芳基醚)共混物在5%應(yīng)變和130°C顯示出至少17兆帕的壓縮強(qiáng)度。
4.權(quán)利要求1的活塞導(dǎo)向環(huán)，其中所述聚酰胺包含聚酰胺_6、聚酰胺-6，6、或它們的混合物。
5.權(quán)利要求1的活塞導(dǎo)向環(huán)，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(quán)利要求1的活塞導(dǎo) 向環(huán)，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(quán)利要求1-6的任一項(xiàng)的活塞導(dǎo)向環(huán)，其中所述相容的聚酰胺-聚(亞芳基醚)共混物還包含約I重量百分?jǐn)?shù)至約50重量百分?jǐn)?shù)的玻璃纖維，基于所述相容的聚酰胺-聚(亞芳基醚)共混物的總重量。
8.權(quán)利要求1-6的任一項(xiàng)的活塞導(dǎo)向環(huán)，其中所述相容的聚酰胺-聚(亞芳基醚)共混物不包括玻璃纖維。
9.權(quán)利要求1-6的任一項(xiàng)的活塞導(dǎo)向環(huán)，其中所述相容的聚酰胺-聚(亞芳基醚)共混物包括包含所述聚酰胺的連續(xù)相和包含所述聚(亞芳基醚)的分散相，其中所述連續(xù)相不包括抗沖改性劑。
10.權(quán)利要求1-6的任一項(xiàng)的活塞導(dǎo)向環(huán)，其中所述相容的聚酰胺-聚(亞芳基醚)共混物不包括抗沖改性劑。
11.權(quán)利要求1-6的任一項(xiàng)的活塞導(dǎo)向環(huán)，其中所述相容的聚酰胺-聚(亞芳基醚)共混物不包括導(dǎo)電填料。
12.權(quán)利要求1-6的任一項(xiàng)的活塞導(dǎo)向環(huán)，其中所述相容的聚酰胺-聚(亞芳基醚)共混物不包括阻燃劑。
13.權(quán)利要求1-6的任一項(xiàng)的活塞導(dǎo)向環(huán)，其中所述相容的聚酰胺-聚(亞芳基醚)共混物不包括聚烯烴。
14.權(quán)利要求1-6的任一項(xiàng)的活塞導(dǎo)向環(huán)，其具有約20厘米至約200厘米的直徑、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(quán)利要求1的活塞導(dǎo)向環(huán)，其中所述相容的聚酰胺-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)，基于100重量份的總的所述聚酰胺和所述聚(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重量份的所述聚酰胺，基于100重量份的總的所述聚酰胺和所述聚(亞芳基醚)，其中所述聚酰胺選自聚酰胺_6、聚酰胺_6，6、和它們的混合物；和 約20重量百分?jǐn)?shù)至約40重量百分?jǐn)?shù)的玻璃纖維，基于所述相容的聚酰胺-聚(亞芳基醚)共混物的總重量。
16.權(quán)利要求15的活塞導(dǎo)向環(huán)，其中所述相容的聚酰胺-聚(亞芳基醚)共混物在5%應(yīng)變和100°C顯示出至少35兆帕的壓縮強(qiáng)度。
17.權(quán)利要求15的活塞導(dǎo)向環(huán)，其中所述相容的聚酰胺-聚(亞芳基醚)共混物在5%應(yīng)變和130°C顯示出至少30兆帕的壓縮強(qiáng)度。
18.權(quán)利要求15的活塞導(dǎo)向環(huán)，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(quán)利要求15-18的任一項(xiàng)的活塞導(dǎo)向環(huán)，其中所述相容的聚酰胺-聚(亞芳基醚)共混物不包括聚烯烴、抗沖改性劑、導(dǎo)電填料和阻燃劑。
20.權(quán)利要求1的活塞導(dǎo)向環(huán)，其中所述相容的聚酰胺-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)，基于100重量份的總的所述聚酰胺和所述聚(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重量份的所述聚酰胺，基于100重量份的總的所述聚酰胺和所述聚(亞芳基醚)，其中所述聚酰胺選自聚酰胺_6、聚酰胺_6，6、和它們的混合物； 其中所述相容的聚酰胺-聚(亞芳基醚)共混物不包括玻璃纖維。
21.權(quán)利要求20的活塞導(dǎo)向環(huán)，其中所述相容的聚酰胺-聚(亞芳基醚)共混物在5%應(yīng)變和100°C顯示出至少20兆帕的壓縮強(qiáng)度。
22.權(quán)利要求20的活塞導(dǎo)向環(huán)，其中所述相容的聚酰胺-聚(亞芳基醚)共混物在5%應(yīng)變和130°C顯示出至少17兆帕的壓縮強(qiáng)度。
23.權(quán)利要求20的活塞導(dǎo)向環(huán)，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(quán)利要求20-23的任一項(xiàng)的活塞導(dǎo)向環(huán)，其中所述相容的聚酰胺-聚(亞芳基醚)共混物不包括聚烯烴、抗沖改性劑、導(dǎo)電填料和阻燃劑。
25.活塞-圓筒組件，其包含: 包含圓筒內(nèi)壁的圓筒，所述圓筒內(nèi)壁限定了圓筒內(nèi)腔； 可滑動(dòng)地安置于所述圓筒內(nèi)腔之內(nèi)的活塞，所述活塞包含限定了在所述活塞中的至少一個(gè)槽的活塞外壁；和 安裝在所述至少一個(gè)槽中的至少一個(gè)活塞導(dǎo)向環(huán)，其包含可滑動(dòng)地鄰接于所述圓筒內(nèi)壁的外表面和鄰接于限定了所述槽的所述活塞外壁的內(nèi)表面； 其中所述活塞導(dǎo)向環(huán)包含相容的聚酰胺-聚(亞芳基醚)共混物；其中所述相容的聚酰胺-聚(亞芳基醚)共混物包括約35重量份至約95重量份的聚酰胺和約5重量份至約65重量份的聚(亞芳基醚)，基于100重量份的總的所述聚酰胺和所述聚(亞芳基醚)。
26.權(quán)利要求25的活塞-圓筒組件，其中所述相容的聚酰胺-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)，基于100重量份的總的所述聚酰胺和所述聚(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重量份的所述聚酰胺，基于100重量份的總的所述聚酰胺和所述聚(亞芳基醚)，其中所述聚酰胺選自聚酰胺-6、聚酰胺_6，6、和它們的混合物；和 約20重量百分?jǐn)?shù)至約40重量百分?jǐn)?shù)的玻璃纖維，基于所述相容的聚酰胺-聚(亞芳基醚)共混物的總重量。
27.權(quán)利要求25的活塞-圓筒組件，其中所述相容的聚酰胺-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)，基于100重量份的總的所述聚酰胺和所述聚(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重量份的所述聚酰胺，基于100重量份的總的所述聚酰胺和所述聚(亞芳基醚)，其中所述聚酰胺選自聚酰胺_6、聚酰胺-6，6、和它們的混合物； 其中所述相容 的聚酰胺-聚(亞芳基醚)共混物不包括玻璃纖維。
【文檔編號(hào)】F16J9/26GK103748388SQ201280040292
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2012年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月27日
【發(fā)明者】丁綏北, 郭樺 申請(qǐng)人:沙伯基礎(chǔ)創(chuàng)新塑料知識(shí)產(chǎn)權(quán)有限公司