一种高耐寒性机器人履带及其聚氨酯材料的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及涉及一种浇注型聚氨酯弹性体履带及其制备方法，特别是涉及一种高 耐寒性机器人履带及其聚氨酯材料的制备方法。
【背景技术】
[0002] 机器人学是从上世纪60年代诞生以来，从人工智能研究的验证实验系统逐步发 展为对经济和社会发展具有重要影响的应用学科。除工业领域之外，机器人正在加速向国 家安全领域、重大科学工程领域以及社会服务领域发展。这类机器人通常不像工业机器人 是在车间的结构环境、在固定位置作业，而是处于非结构环境或野外环境、以移动作业为 主，形成了各式各样的机器人系统。
[0003] 现在的移动机器人已经在各领域有着广泛的应用。包括反恐防暴、应急救援、极地 探测、电力设施检测与维护以及核辐射探测等，移动机器人要经常工作于各种复杂、极端环 境。履带作为机器人的一个重要主行走部件，其性能的优劣对移动机器人有着至关重要的 影响。而目前国内所合成的机器人履带的耐寒性，强度，耐水解性等都较差，还有待提高。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种高耐寒性机器人履带及其聚氨酯材料的制备方法，该 方法用浇注型聚氨酯弹性体作为机器人履带的基础材料，浇注型聚氨酯弹性体本身具有优 异的柔韧性、良好的耐磨性、抗撕裂性和抗曲挠性等综合性能，还提到了耐寒性。
[0005] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的： 一种高耐寒性机器人履带，该履带由二异氰酸酯化合物、多元醇化合物、二硫醇扩 链剂、有机溶剂、催化剂、抗氧剂、终止剂按下列重量比（％)配制：异氰酸酯化合物 6-10% ;聚二元醇混合物15-25% ;二硫醇扩链剂1. 5-2. 5 % ;有机溶剂60-80% ;催化剂 0? 001-0. 002% ;终止剂 0? 015-0. 03%。
[0006] 所述的一种高耐寒性机器人履带，所述异氰酸酯为分子量小于300g/mol的二异 氰酸酯的一种或几种的混合物。
[0007] 所述的一种高耐寒性机器人履带，所述的聚二元醇混合物的数均分子量为500~ 4000g/mol〇
[0008] 所述的一种高耐寒性机器人履带，异氰酸酯的摩尔数与聚二元醇的摩尔数的比例 为 0? 5 : 1 ~2.0 : 1〇
[0009] 所述的一种高耐寒性机器人履带，多元醇类化合物为聚醚型和聚酯型，还有如聚 丙烯酸类多元醇，聚烯烃类多元醇中的一种或几种。
[0010] 6、所述的一种高耐寒性机器人履带，所述二元硫醇扩链剂为乙二硫醇、丙二硫醇、 丁二硫醇、己二硫醇中的一种或几种。
[0011] 所述的一种高耐寒性机器人履带，有机溶剂为二甲基甲酰胺、丁酮、甲苯、乙酸乙 酯的一种或几种的混合物。
[0012] 所述的一种高耐寒性机器人履带，催化剂为分子量小于500g/mol的单醇、单氨或 者分子量小于500g/mol的二元醇。
[0013] -种高耐寒性机器人履带聚氨酯材料的制备方法，所述方法包括以下制备步骤： (I )将聚二元醇混合物与部分异氰酸酯在溶剂中加热进行预聚反应； (II )加入二硫醇扩链剂和溶剂与第I步所得预聚物充分反应，再分次加入其余的 异氰酸酯，并在反应过程中加入溶剂，调整树脂的粘度到〇. 1~3. 0X105mpa ? s/25°C ; (III )加入终止剂终止反应，加入助剂和少量溶剂充分搅拌均匀； (IV)O. OlMPa真空度下脱气5min，倒入事先预热的模具中，待凝胶后合模，于100° C平 板硫化30min，得到一种高耐寒性的浇注型聚氨酯弹性体。
[0014] 所述的一种高耐寒性机器人履带聚氨酯材料的制备方法，步骤（I )的反应温 度控制在60°C~100°C，步骤（II )的反应温度控制在40°C~100°C。
[0015] 本发明的优点与效果是： 本发明制备的一种耐寒性的机器人履带是以浇注型聚氨酯弹性体为基础材料，浇注型 聚氨酯弹性体本身具有优异的柔韧性、良好的耐磨性、抗撕裂性和抗曲挠性等综合性能。本 发明中浇注型聚氨酯弹性体是由聚合物多元醇、二异氰酸酯、催化剂、扩链剂等组分制得， 由于在聚氨酯弹性体的合成中引入了二硫醇扩链剂替代传统的二醇扩链剂，与耐磨性更好 的聚酯型据二元醇共聚，大大提高了聚氨酯弹性体的低温活动性，从而极大的提高了聚氨 酯弹性体的耐寒性能。是作为机器人履带的理想材料。
【具体实施方式】
[0016] 以下结合实例对本发明进一步说明。
[0017] 以下实例中未做特别说明的份数，均指质量份数。
[0018] 实施例中原料除特殊说明，均为市购。
[0019] 这种高耐寒浇注型聚氨酯树脂弹性体的合成方法包括以下步骤： (I )将聚二元醇混合物与部分异氰酸酯在溶剂中加热进行预聚反应； (II )加入二硫醇扩链剂和溶剂与第I步所得预聚物充分反应，再分次加入其余的 异氰酸酯，并在反应过程中加入溶剂，调整树脂的粘度到0.1~3. OX 105mpa ^8/251 ; 该反应的方程式为： n 0CN-Rl-NC0+n HS-R2-SH -~~[C0NH-Rl-NHC0-S-R2-S]n ~~ (III )加入终止剂终止反应，加入助剂和少量溶剂充分搅拌均匀，得到最终产品。
[0020] (IV) 0.0 lMPa真空度下脱气5min，倒入事先预热的模具中，待凝胶后合模，于 100° C平板硫化30min，得到一种高耐寒性的浇注型聚氨酯弹性体。
[0021] 这种高耐寒浇注型聚氨酯树脂弹性体的合成方法中，所述的异氰酸酯可以为4, 4-二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯等分子量小于300g/mol的 二异氰酸酯的一种或几种的混合物；所述的聚二元醇混合物的数均分子量可以为500~ 4000g/mol，包括聚酯二元醇、聚碳酸酯二元醇、聚醚二元醇中的一种、二种或多种的混合 物；二硫醇扩链剂的分子量为61~500g/mol。
[0022] 这种高耐寒浇注型聚氨酯树脂弹性体的合成方法中，第（I )步中异氰酸酯的 摩尔数与聚二元醇的摩尔数的比例可控制在0.5 : 1~2.0 : 1。两步加起来的摩尔比 始终是I : 1，即第（I )步中聚二元醇加第（II )步中二硫醇的摩尔数之和等于异氰 酸酯的总摩尔数。
[0023] 所说的二硫醇扩链剂可以为乙二硫醇、丙二硫醇、丁二硫醇、己二硫醇等中的一种 或几种的混合物，或者这些硫醇与其他种类扩链剂的混合物。
[0024] 这种高耐寒浇注型聚氨酯树脂弹性体的合成方法中，所述的溶剂可以为为二甲基 甲酰胺、丁酮、甲苯、乙酸乙酯的一种或几种的混合物，所述的终止剂为分子量小于500g/ mol的单醇、单胺，或者分子量小于500g/mol的二元醇。
[0025] 这种高耐寒浇注型聚氨酯树脂弹性体的合成方法中，步骤（I )的反应温度可 控制在60°C~100°C，步骤（II )的反应温度可控制在40°C~100°C。
[0026] 下面介绍实施例： 实施例1 :原料配比 异氰酸酯：MDI (4,4_二苯基甲烷而异氰酸酯）54g TDI (甲苯而异氰酸酯） 4g 多元醇：HP-BA2000 160g 扩链剂：1，2-乙二硫醇 15g 抗氧剂：BHT 0. 2g 催化剂：辛酸亚锡 〇. Olg 溶剂：DMF (二甲基甲酰胺） 450g TOL (甲苯） 100g (I )在反应瓶中加入二元醇HP-BA2000、抗氧剂、DMFlOOg，加热到50°C搅拌30分 钟；投入!DI4g，加热到75°C反应30分钟；投入MDIlOg，继续反应1小时。
[0027] ( II )加入DMF230g，乙二硫醇15g，控制温度45°C反应30分钟；分2次加入 剩余的异氰酸酯，控制温度75°C反应，每次反应时间40分钟，中间加入0.0 lg催化剂加快 反应速度。在反应过程中随着粘度的增高加入溶剂DMFllOg、TOLlOOg调整树脂的粘度为 3. 0X105mpa ? s/25°C。
[0028] (III)加入0? 2g甲醇终止剂终止反应，加入Ig滑爽助剂BYK-333和IOg溶 剂DMF充分搅拌均匀。得到固含量为30%的树脂783. 2g。
[0029] ( IV )0? OlMPa真空度下脱气5min，倒入事先预热的模具中，待凝胶后合模，于 100° C平板硫化30min，得到一种高耐寒性的浇注型聚氨酯弹性体。
[0030] 实施例2 :原料配比 异氰酸酯：MDI (4,4-二苯基甲烷而异氰酸酯）82g 多元醇：HP-BA2000 80g HP-BA500 80g 扩链剂：1，2-乙二硫醇 12g 抗氧剂：BHT 0. 2g 催化剂：辛酸亚锡 〇. Olg 溶剂：DMF (二甲基甲酰胺） 450g MEK (丁酮） 100g (I )在反应瓶中加入二元醇HP-BA2000、HP-BA500、抗氧剂、DMF80g，加热到50°C搅 拌30分钟；投入MDI30g，加热到75°C反应2小时。
[0031] ( II )加入DMF190g，乙二硫醇12g，控制温度45°C反应30分钟；分2次加入 剩余的异氰酸酯，控制温度75°C反应，每次反应时间