用于评价高温磨损寿命的方法技术

本发明专利技术提供了通过确定不同样品套件作为老化时间的函数的磨损速率并比较对每一套所确定的磨损速率来评价旨在高磨损和高温条件下使用的聚合物样品的相对磨损寿命的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及用于确定聚合物样品的相对磨损寿命的方法，并且更具体地讲涉及用 于确定旨在用于在高度磨损条件下的高温或在高度磨损条件下的化学腐蚀环境的聚酰亚 胺样品和零件的相对磨损寿命的方法。专利技术
技术介绍
需要高度耐磨损，尤其是在高温、压力、速度和/或化学降解或腐蚀条件下的应 用，要求材料能在压力和高温下经受长时间。在航空航天领域，此类应用的实例为飞机发动 机零件和飞机磨损垫。在机动车领域，此类应用的实例为自动传递轴瓦和密封环、拉幅机框 垫和衬套、材料加工设备零件以及泵轴瓦与密封。通常，在上述应用中的组件旨在用作牺牲或消耗的组件。如果其接合到一些其它 组件上，随着时间的过去在应力或氧化应激反应下，其可防止或减少更昂贵的接合或邻近 组件将经历的磨损或损坏。当牺牲磨损降低时，组件丧失功效。然而，当组件磨损时，所得 的间隙增加会导致不良效应，如增加的渗漏(气压或流体)或增加的噪音，因此减少包括已 磨损组件的整个体系的操作有效性。最终其丧失对更昂贵接合或邻近组件的防止或减少磨 损或损坏的能力。将系统恢复其原有的操作有效性将需要用新的、未用过的组件更换已磨 损的组件。更换可能需要系统的拆卸、重新组装、测试和再校准(“检修”)，这对于停机时 间和劳动力而言会导致可观的费用。因此，期望显示较低磨损速率的组件降低更换频率，从 而降低成本。当在候选材料中选择用于具体的应用时，有用的是预测候选的哪一个最可能产生 具有最长磨损寿命的部件。对于这些高温、高磨损应用，评价且比较由不同的材料制成的或 由相同的材料但以不同的方法制成的零件的磨损寿命是困难的。该领域的从业者通常使用 磨损速率，如描述于ASTM标准G133，并且在可能的情况下使用热氧化稳定性(TOS)测量以 比较两种材料。热氧化稳定性测试的局限在于其提供关于在温度下随时间重量损失的信息，但是 没有提供关于在温度下磨损寿命的直接信息。喷气发动机设计者从TOS信息中得出推论， 推理出在VV TOS测试中重量损失越高，在温度下使用寿命可能越短。同样，磨损测试给设 计者提供关于材料磨损速率的信息，但仅在有限的一段时间内，这迫使设计者从在温度下 磨损速率随着时间而变化得出推论。然而，在磨损速率、热氧化稳定性和磨损寿命之间的关 系并非是明确的。对于如通过ASTM G133确定的两种具有相似热氧化稳定性值和相似磨损 速率的材料，但可能具有非常不同的磨损寿命或使用寿命。其他从业者热老化由受关注的 材料制成的零件或样品，然后测量在机械特性上的变化。还有其他从业者热老化材料然后 测量在热氧化稳定性值上的变化。这两种方法都不提供磨损寿命的直接比较。仍有需要提供直接、可靠的比较旨在用于在高温下需要高度耐磨应用的材料相对 磨损寿命的便利方法。附图简述本专利技术的各种特征和/或实施方案示出于如下所述的附图中。这些特征和/或实 施方案仅是代表性的，并且选择将这些特征和/或实施方案包括在附图中不应被认为附图 中未包括的主题不适用于实施本专利技术，或附图中未包括的主题被排除在所附权利要求和它 们的等同内容的范围之外。附图说明图1为在800 T (4270C )下在空气中关于两种不同聚合物样品A和B磨损速率相 对老化时间的图。图2为在900 T (4820C )下在空气中关于三种不同聚合物样品A、B和C磨损速 率相对老化时间的图。图3为在750 °F G82°C)在空气中关于两种不同聚合物样品B和D磨损速率相对 老化时间的图。图4为在750 °F G82°C)在空气中关于两种不同聚合物样品B和E磨损速率相对 老化时间的图。专利技术概述本文所公开的为一种用于评价聚合物样品相对磨损寿命的方法，所述方法包括a)提供至少两套聚合物样品，其中⑴每套中的每个样品由相同的组合物成并且以相同的方式制成，或(ii)每套中的每个样品由与至少另一套相同的组合物制成并且以不同的方式制 成；或(iii)每套中的每个样品由与至少另一套不同的组合物制成并且以相同的方式制 成；或(iv)每套中的每个样品由与至少另一套不同的组合物制成并且以不同的方式制 成；b)确定每一套作为老化时间的函数的磨损速率，方法是(i)保留至少一个样品作为未老化的对照物；(ii)通过在规定的气氛和规定的温度下加热规定的老化时间以老化每个剩下的 样品；(iii)测量随时间未老化和老化的样品的磨损速率；c)比较每套样品在步骤(b)中所确定的磨损速率。专利技术详述本文所述的方法提供了便利的途径来评价在高温、高磨损条件下由相同或不同聚 合材料和/或不同地制备制成的聚合物样品或零件的相对性能。此类材料的评价可用来帮 助技术员预测在应用于其预期用途时聚合材料的性能。适用于本文所述方法的材料为填充的和未填充的高温聚合物，所述高温聚合物选 自聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酮(如聚醚醚酮和聚醚酮酮)、聚苯并Ii恶唑、聚苯并咪唑、聚芳 酰胺、聚芳撑、聚醚砜、聚芳硫醚、聚酰亚胺硫醚、聚乙二酰胺、聚亚胺、聚磺酰胺、聚磺酰亚 胺、聚苯代酰亚胺、聚吡唑、聚异嗯唑、聚噻唑、聚苯并噻唑、聚嗯二唑、聚三唑、聚三唑啉、聚5四唑、聚喹啉、聚蒽唑啉、聚吡嗪、聚喹喔啉、聚喹喔啉酮、聚喹唑酮、聚三嗪、聚四嗪、聚噻唑 酮、聚吡咙、聚邻菲咯啉、聚碳硅烷、聚硅氧烷、聚酰胺酰亚胺、以及它们的共聚物或共混物。聚合材料在应力下，尤其是聚酰亚胺组分在应力和高温下的独特性能已使它们 尤其可用于此类应用。如本文所用，术语“聚酰亚胺”表示其中介于重复单元之间至少约 80%的连接基团为亚胺基团-CONRCO-的聚合物。聚酰亚胺的合成和性能评论于由例如，在 J. I. Kroschwitz 等人编辑的 Encyclopedia of Polymer Science and TechnoloRy,第 3 版, 第 7 卷，529-554 页)中，R. G. Bryant，在“Polyimides，”中。除了聚合材料，添加剂可存在于欲被测试的样品中。例如，可提供的例证性的、非 排他性列表的添加剂为颜料、抗氧化剂、用以控制热膨胀系数的材料、滑润的和/或非滑 润的填料等。这些添加剂的实例包括石墨、高岭石、TiO2、受阻酚、聚四氟乙烯(PTFE)、氮化 硼(BN)等。本文所公开的方法包括在规定的温度下用于确定聚合物样品或聚合物零件的磨 损作为老化时间的函数的方法。对于不可熔化的聚合物，可通过施加热和压力于在受关 注的组合物中各种成分的粉末混合物来由它们制成用于测试的样品，参见例如美国专利 4，360，626。这些粉末混合物可由粉末简单共混制成。可向合成过程中添加无机粉末组分 用于制备聚酰亚胺聚合物以获得聚合物和其它成分的混合物。如果聚合物为热塑性，那么 测试样品或测试零件可通过熔体成形方法来形成，如通常用来成形热塑性零件的挤塑成形 或注塑成形来形成。在本文所述的方法中，对于每个受关注的定义的状态(如组合物、制备方法、后处 理等)，若干个成型的零件或样品被制成试验样品。试验样品可为ASTM G133的圆柱体，或 它们可以为例如拉力试棒。在本文所述的方法中，测试样品的磨损性能通过将已被置于特定条件下老化的聚 合物样品套件与未老化聚合物样品套件比较而确定。在每一套中至少包括一个样品，但从 业者可在每一套中使用与其选择一样多的样品。至少一套聚合物样品被本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于评价聚合物样品的相对磨损寿命的方法，所述方法包括：ａ）提供至少两套聚合物样品，其中（ｉ）每套中的每个样品由相同的组合物并且以相同的方式制成，或（ｉｉ）每套中的每个样品由与至少另一套相同的组合物制成并且以不同的方式制成；或（ｉｉｉ）每套中的每个样品由与至少另一套不同的组合物制成并且以相同的方式制成；或（ｉｖ）每套中的每个样品由与至少另一套不同的组合物制成并且以不同的方式制成；ｂ）确定每一套作为老化时间的函数的磨损速率，方法是：（ｉ）保留至少一个样品作为未老化的对照物；（ｉｉ）通过在规定的气氛和规定的温度下加热规定的老化时间来老化每个剩下的样品；（ｉｉｉ）测量随时间未老化和老化的样品的磨损速率；ｃ）比较每套样品在步骤（ｂ）中所确定的磨损速率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·R·伯奇，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US