Synchroflex聚氨酯同步带弹性体材料的制备
Synchroflex传动带有三种,即同步带、V带和多楔带,具体结构分述如下。1.1同步带典型的Synchroflex同步带(10)结构示于图1,它包括弹性体主带体(12)和沿主带体(12)内圆周设置的带轮接触部分(14)。带轮接触部分为横向带齿(16)和槽沟(18)交替而成,与带有横向沟槽的带轮相啮合。受力层(20)位于主带体(12)里,为胶带(10)提供支承和强度。受力层(20)由多条线绳(22)沿着主带体(12)纵向排列构成。此外,任何合适的材料也都可以用作受力元件,例如棉、人造丝、尼龙、聚酯、芳酰胺、钢、碳、PBO,甚至适用于低载荷能力的取向短纤维。在图1中,Synchroflex同步带受力层(20)是由碳纤维制成的线绳(22),最好是加捻的连续碳长丝纱线。Synchroflex同步带可以使用增强织物(24),沿着胶带(10)的交替带齿(16)和槽沟(18)紧密配合,形成带轮接触部分的覆面层,即带齿覆盖层。这种织物可以呈任何适合的构形,最好用尼龙66织物制造,提供一种无弹性体(聚氨酯/脲)表面,与协同操作的驱动轮相接触。无弹性体表面的织物上可贴合一层聚合物薄膜。1.2Synchroflex齿形V带标准的Synchroflex齿形V带(26)示于图2,它包含类似于图1的弹性体主带体(12)和类似于图1所示线绳(22)形式的受力增强层(20)。胶带(26)的弹性体带体(12)和线绳(22)用与图1所示相同的材料制造。与图1中的传动带一样,V带(26)还包含带轮接触部分(14)。但是,带轮接触部分(14)是胶带的两个并列的侧面,楔进V型带轮。V带(26)的底表面为交替槽沟(28)和带齿(30)形式。交替槽沟(28)和带齿(30)最好遵循图中所示的正弦曲线路线,当带轮接触部分环绕带轮运行时用以分散和尽量减小弯曲应力。1.3多楔带Synchroflex多楔带(32)示于图3,它包含类似于图1和2中胶带的主弹性体带体(12)和线绳(22)形式的受力增强层(20)。带有纵向沟槽的带轮接触部分(14)为多个凸齿(36)与多条槽沟(38)交替的形式。图3按照本研究制造的多楔带部分解剖透视图以上各图中带轮接触部分(14)与主带体12)皆成为一体,并由后面将要详述的相同的弹性体材料构成。2Synchroflex聚氨酯同步带弹性体材料的制备文中的研究使用两步法通过标准模制程序制备聚氨酯/脲弹性体。第一步,多元醇混合物与二异氰酸酯反应,生成聚异氰酸酯预聚体;第二步,聚异氰酸酯预聚体与扩链剂反应,生成最终的聚氨酯/脲弹性体。在预聚体反应之前或之后,再向其添加增塑剂。增塑剂在预聚体中的量可为预聚体总量的大约5%~30%,最好5%~15%。最好选用制备分子量介于约300到700的聚乙二醇二-2-乙基己酸酯作为增塑剂。典型的增塑剂为PEG400(二-2-乙基己酸酯),分子量662,商标TegMeR,HallStar公司生产。2.1聚异氰酸酯预聚体适用于制备聚异氰酸酯预聚体的有机聚异氰酸酯为具有下列特性的聚异氰酸酯:芳族化合物的紧密对称结构或脂族化合物的反式结构,以便使所获弹性体具有更好的相分离,并且与氨基团具有高反应性,从而在配方中无需使用催化剂(高温下催化剂会加速所获弹性体的硫化返原)。用作制备聚异氰酸酯预聚体原始组分的聚异氰酸酯包括紧密对称的芳族二异氰酸酯或反式结构的环脂族二异氰酸酯,比如t-CHDI和反式4,4′-二环己基甲基二异氰酸酯(t,t-HMDI)。用于制备聚异氰酸酯预聚体的多元醇在150℃下是非氧化性的,它包括聚酯多元醇和聚碳酸酯多元醇。聚醚多元醇不适合文中的研究工作,因为它们在150℃下极易氧化。聚硫醚多元醇也不适合,因为它们会使弹性体易于大分子基团偶合,因而在150℃下变脆。这是由于靠近硫原子附近存在着亚甲基质子,在150℃下经历大量的夺氢反应,在两个聚硫醚软链段之间引发偶合。研究所用的聚酯多元醇可以是多元醇(最好是添加一些三元醇或二元醇)和多元羧酸(最好是添加一些三元羧酸或二元羧酸)的反应产物。对于制备聚酯,相应的多元羧酸酐或相应的较低醇的多元羧酸酯或者其混合物优于其游离的多元羧酸对应物。多元羧酸在性质上可以是脂族、环脂族或芳族。适用的聚碳酸酯可通过二醇(如1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、1,10-癸二醇、新戊二醇、二甘醇、三甘醇或四甘醇和其混合物)与二芳基碳酸酯(如二苯基碳酸酯、二烷基碳酸酯)反应制备。最好的多元醇是聚六亚甲基碳酸酯二醇或三醇、聚己酸内酯(PCL)二醇或三醇和聚六亚甲基己二酸酯二醇或三醇。二醇的分子量最好约为1500~2500,三醇约为2500~3500。在与二异氰酸酯反应形成聚异氰酸酯预聚体之前,将多元醇干燥到水分含量少于大约0.03%(质量分数),0.015%更好。制备预聚体所使用的多元醇为选自上述多元醇的至少一种三醇与一种或多种其他多元醇(最好是二醇)的混合物。三醇交联剂在多元醇混合物中的量不做具体限制,有可能使用大约2%~100%三醇。但是,三醇在多元醇混合物中的量最好为预聚体全部多元醇组分的约15%~25%。多元醇混合物的其余组分可为二醇。三醇的量太少,交联就不充分,高温性能几乎没有提高;反之三醇的量太多,由于预聚体的黏度提高或聚氨酯对纺织物增强层的润湿或渗透不足或混合物化学稳定性不足,加工或混炼就会发生困难。预聚体也可以通过二醇基预聚体与三醇基预聚体相混合进行制备。但是,三醇基预聚体黏度较高会使混合困难。因此,预聚体最好是通过二醇与三醇相混合进行制备)