專利名稱：聚氨酯動(dòng)力傳送帶的制作方法
聚氨酯動(dòng)力傳送帶發(fā)明背景 發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明大體上涉及用于動(dòng)力應(yīng)用的織物增強(qiáng)的彈性聚氨酯制品，更尤其涉及具有 增塑聚氨酯/脲彈性體和碳纖維拉伸簾線的動(dòng)力傳送帶，具體來(lái)說(shuō)涉及改進(jìn)聚氨酯帶子中 的碳纖維拉伸簾線的抗撓曲疲勞性的改進(jìn)了的聚氨酯/脲彈性體組合物?，F(xiàn)有技術(shù)的描述通常已知的是某些添加劑(稱為增塑劑或稀釋劑)當(dāng)添加到聚氨酯預(yù)聚物中時(shí)將 降低這些預(yù)聚物的粘度。令人遺憾地，這些添加劑的同時(shí)的影響是顯著地降低聚氨酯彈性 體的某些固化性能例如硬度、拉伸模量和撕裂強(qiáng)度。美國(guó)專利號(hào)5，907，014公開(kāi)了具有改進(jìn)的可濕性而沒(méi)有犧牲物理性能的聚氨酯 預(yù)聚物。將具有二價(jià)酸酯，優(yōu)選脂族二烷基酯(其中烷基是C1-C7)和二胺或多元醇固化劑 的預(yù)聚物施涂于一個(gè)或多個(gè)帆布層上，隨后在合適的溫度和時(shí)間下固化而產(chǎn)生成品，即輸
市O美國(guó)專利號(hào)6，964，626 (其內(nèi)容據(jù)此全文引入本文)公開(kāi)了用于動(dòng)力應(yīng)用的改進(jìn) 的聚氨酯/脲彈性體，該彈性體具有對(duì)大約140-150°C的高溫穩(wěn)定性和在大約-35- (-40) V 下的低溫?fù)闲?。這些彈性體可用于帶子，具體來(lái)說(shuō)，汽車正時(shí)或同步帶，V形帶、多V形肋帶 或微肋帶、平皮帶等中的應(yīng)用。所述聚氨酯/脲彈性體是通過(guò)使多異氰酸酯預(yù)聚物與對(duì)稱 伯二胺擴(kuò)鏈劑、對(duì)稱伯二胺擴(kuò)鏈劑和仲二胺擴(kuò)鏈劑的混合物、或?qū)ΨQ伯二胺擴(kuò)鏈劑和非氧 化多元醇的混合物反應(yīng)制備的，它們都經(jīng)選擇以經(jīng)由標(biāo)準(zhǔn)模塑方法排除對(duì)催化劑的需要， 和改進(jìn)相分離。所述多異氰酸酯預(yù)聚物是在高溫下非氧化性的多元醇，例如聚碳酸酯多元 醇、聚酯多元醇或它們的混合物與有機(jī)多異氰酸酯的反應(yīng)產(chǎn)物，該有機(jī)多異氰酸酯是緊密 的、對(duì)稱和芳族的，例如對(duì)亞苯基二異氰酸酯、1，5_萘二異氰酸酯和2，6_甲苯二異氰酸酯， 或是脂族的并具有反式或反式，反式幾何結(jié)構(gòu)，例如反式-1，4-環(huán)己烷二異氰酸酯和反式， 反式_4，4' - 二環(huán)己基甲基二異氰酸酯。概要本發(fā)明涉及聚氨酯/脲彈性體、動(dòng)力傳送帶和提供改進(jìn)的室溫和高溫抗撓曲疲勞 性和改進(jìn)的動(dòng)力載荷性能的方法。本發(fā)明涉及具有彈性材料的帶主體部分、布置在所述主體部分中的拉伸增強(qiáng)材料 和與所述主體部分集成的滑輪接觸部分的動(dòng)力傳送帶。所述彈性材料包括多異氰酸酯預(yù) 聚物組合物和擴(kuò)鏈劑的反應(yīng)產(chǎn)物。所述多異氰酸酯預(yù)聚物組合物是通過(guò)使以下物質(zhì)反應(yīng) 制備的(i)選自以下的二異氰酸酯(a)對(duì)亞苯基二異氰酸酯，(b)2，6_甲苯二異氰酸酯， 和(c)具有反式或反式，反式幾何結(jié)構(gòu)的環(huán)脂族二異氰酸酯；(ii)基本上不含在低于大約 150°C下為氧化性的結(jié)構(gòu)部分并選自以下的多元醇(a)聚碳酸酯多元醇，(b)聚酯多元醇， 和(c)所述聚碳酸酯多元醇和所述聚酯多元醇的混合物；和(iii)至少一種選自上述組 多元醇的三醇交聯(lián)劑。在使所述多異氰酸酯預(yù)聚物組合物反應(yīng)之前或之后，向其中添加選
5自烷基_醚二-烷基酯、多烷基_醚二-烷基酯和聚乙二醇二 _烷基酯的增塑劑。所述擴(kuò) 鏈劑選自芳族對(duì)稱伯二胺擴(kuò)鏈劑、所述芳族對(duì)稱伯二胺擴(kuò)鏈劑和芳族仲二胺擴(kuò)鏈劑的混合 物，和所述芳族對(duì)稱伯二胺擴(kuò)鏈劑中的一種或多種和一種或多種選自用來(lái)制備所述預(yù)聚物 的那些多元醇的多元醇的混合物。在各種實(shí)施方案中，拉伸增強(qiáng)材料可以是碳纖維拉伸簾線。增強(qiáng)材料可以包括織 物，它可以覆蓋帶子的表面，和可以是織物與聚合物膜的層壓體。在各種實(shí)施方案中，預(yù)聚物中的三醇含量可以相當(dāng)高，2重量％ -100重量％，優(yōu)選 5重量％ -35重量％，或大約15重量％ -25重量％，基于總多元醇含量。預(yù)聚物中的增塑劑 含量可以是大約5重量％ -大約30重量％或5重量％ -大約15重量％，基于總預(yù)聚物重 量。增塑劑可以是聚乙二醇二 -2-乙基己酸酯并且可以具有300-大約700的分子量。在各種實(shí)施方案中，多元醇可以是分子量大約500-大約4000或1500-2500的聚 己酸內(nèi)酯二醇和分子量大約500或1000-大約4000或2500-3500的聚己酸內(nèi)酯三醇的混 合物。本發(fā)明還涉及制備上述聚氨酯彈性體和模塑使用中經(jīng)歷動(dòng)力載荷的選自帶子、皮 帶、撓性連接套管和軟管的制品和在所述制品的表面中或上嵌織物增強(qiáng)材料的方法，其纖 維之間具有空隙，以致所述氨基甲酸酯在模塑之前或期間穿入所述空隙的至少一些中。本發(fā)明實(shí)施方案的優(yōu)點(diǎn)包括聚氨酯的改進(jìn)的適用期、裝模速率及其它加工性能， 帶子撓曲試驗(yàn)中的改進(jìn)的拉伸簾線強(qiáng)度保留、改進(jìn)的熱負(fù)荷和撓曲性能和改進(jìn)的帶子耐久 性。前述已經(jīng)相當(dāng)廣泛地概括了本發(fā)明的特征和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，以便隨后的本發(fā)明詳細(xì)說(shuō) 明可以更好地理解。將在下文中描述本發(fā)明的附加特征和優(yōu)點(diǎn)，它們形成本發(fā)明權(quán)利要求 的主題。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該領(lǐng)會(huì)，所公開(kāi)的概念和特定實(shí)施方案可以容易地用作改進(jìn)或 設(shè)計(jì)進(jìn)行本發(fā)明相同目的的其它結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)認(rèn)識(shí)到，這些等同的構(gòu) 造不脫離所附權(quán)利要求書所列出的本發(fā)明精神和范圍。當(dāng)連同附圖一起考慮時(shí)，認(rèn)為是本 發(fā)明特征(至于其構(gòu)造和操作方法)的新穎特征，以及其它目的和優(yōu)點(diǎn)將從以下說(shuō)明書更 好地理解。然而，應(yīng)清楚地認(rèn)識(shí)到，每個(gè)附圖僅是為了說(shuō)明和描述而提供的，不希望構(gòu)成對(duì) 本發(fā)明的限制。附圖簡(jiǎn)述結(jié)合入說(shuō)明書并構(gòu)成其一部分并且其中相同附圖編號(hào)表示相同部件的附圖示出 本發(fā)明的實(shí)施方案，并且連同描述一起用來(lái)解釋本發(fā)明的原理。在附圖中

圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案構(gòu)造的正時(shí)帶的一部分的局部分截面透視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案構(gòu)造的V形帶的一部分的局部分截面透視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案構(gòu)造的多V形肋帶的一部分的局部分截面透視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的聚氨酯/脲彈性體組合物和對(duì)比組合物的熱應(yīng) 力-應(yīng)變數(shù)據(jù)的圖形；圖5是用于評(píng)價(jià)本發(fā)明的帶子實(shí)施方案的特性的RTFF試驗(yàn)裝置的示意圖；和圖6是用于評(píng)價(jià)本發(fā)明的帶子實(shí)施方案的特性的HTFF試驗(yàn)裝置的示意圖。詳細(xì)描述本發(fā)明涉及具有彈性材料的帶主體部分、布置在所述主體部分中的拉伸增強(qiáng)材料
6和與所述主體部分集成的滑輪接觸部分的動(dòng)力傳送帶。根據(jù)本發(fā)明，所述彈性材料包括增 塑、多異氰酸酯預(yù)聚物組合物和擴(kuò)鏈劑的反應(yīng)產(chǎn)物。所述多異氰酸酯預(yù)聚物組合物是通過(guò) 使以下物質(zhì)反應(yīng)制備的(i)選自以下的二異氰酸酯(a)對(duì)亞苯基二異氰酸酯，(b)2，6_甲 苯二異氰酸酯，和(c)具有反式或反式，反式幾何結(jié)構(gòu)的環(huán)脂族二異氰酸酯；(ii)基本上不 含在小于大約150°C下為氧化性的結(jié)構(gòu)部分并選自以下的多元醇(a)聚碳酸酯多元醇，(b) 聚酯多元醇，和(c)所述聚碳酸酯多元醇和所述聚酯多元醇的混合物；和(iii)至少一種選 自上述組多元醇的三醇交聯(lián)劑。在使所述多異氰酸酯預(yù)聚物組合物反應(yīng)之前或之后，向其 中添加選自烷基_醚二-烷基酯、多烷基_醚二-烷基酯和聚乙二醇二 _烷基酯的增塑劑。 所述擴(kuò)鏈劑選自芳族對(duì)稱伯二胺擴(kuò)鏈劑、所述芳族對(duì)稱伯二胺擴(kuò)鏈劑和芳族仲二胺擴(kuò)鏈劑 的混合物，和所述芳族對(duì)稱伯二胺擴(kuò)鏈劑中的一種或多種和一種或多種選自用來(lái)制備所述 預(yù)聚物的那些多元醇的多元醇的混合物。參照?qǐng)D1，舉例說(shuō)明了典型的正時(shí)帶10。帶子10包括彈性主體部分12和沿著主 體部分12的內(nèi)緣布置的滑輪接觸部分140這種特定的滑輪接觸部分14呈交替橫向齒16 和齒刃部分18形式，該齒刃部分18設(shè)計(jì)用來(lái)與橫向槽輪或鏈輪嚙合。拉伸層20布置在主 體部分12內(nèi)以便為帶子10提供支撐和強(qiáng)度。以示出的形式，拉伸層20呈沿著主體部分12 的長(zhǎng)度縱向排列的多個(gè)簾線22形式。應(yīng)當(dāng)理解，一般而言，可以使用本領(lǐng)域已知的任何類 型的拉伸層20。此外，任何希望的材料可以用作拉伸構(gòu)件，例如棉、人造絲、尼龍、聚酯、芳族 聚酰胺、鋼、碳、PBO和甚至為低負(fù)荷能力取向的非連續(xù)纖維。在圖1的優(yōu)選的實(shí)施方案中， 拉伸層20呈由碳纖維制成的所示的拉伸簾線22形式，它們優(yōu)選可以是連續(xù)碳絲的合股紗 線。可以使用增強(qiáng)織物24并沿著帶子10的交替齒16和交替齒刃部分18緊密擬合以 形成用于滑輪接觸部分的面覆蓋層或齒覆蓋層。這種織物可以具有任何所需構(gòu)型，例如由 經(jīng)緯線按任何所需角度構(gòu)成的常規(guī)織布或可以由被間隔開(kāi)的緯紗簾線保持在一起的經(jīng)線， 或由針織或編織構(gòu)型，或無(wú)紡物等構(gòu)成?？梢圆捎枚嘤谝还煽椢?，或不同織物類型的組合。 如果期望，織物24可偏置切割以使得絲束形成為與帶子的行進(jìn)方向成角度。可以采用常規(guī) 織物，它們使用這些材料如棉、聚酯、聚酰胺、丙烯酸系樹(shù)脂、芳族聚酰胺、聚酮、聚亞芳基硫 醚、麻、黃麻、玻璃纖維和各種其它天然和合成纖維，包括它們的混紡物或組合。在本發(fā)明的 一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，織物層24由可膨脹耐磨織物構(gòu)成，其中經(jīng)線或緯線中至少一種由 尼龍制成。在優(yōu)選的形式中，織物層24由尼龍66拉伸織物制成，并提供無(wú)彈性體(無(wú)聚氨 酯/脲)表面以便嚙合協(xié)作驅(qū)動(dòng)滑輪。無(wú)彈性體表面可以包括層壓到織物上的聚合物膜。參照?qǐng)D2，其中示出了標(biāo)準(zhǔn)有槽口 V形帶26。V形帶26包括類似于圖1的彈性主 體部分12和呈簾線22形式的拉伸增強(qiáng)構(gòu)件20，也類似于圖1所示。V形帶26的彈性主體 12和簾線22由上面對(duì)圖1描述的相同材料構(gòu)造。V形帶26也包括滑輪接觸部分14，如圖1的動(dòng)力傳送帶中那樣。然而，在這個(gè)實(shí) 施方案中，滑輪接觸部分14是帶子的兩個(gè)并置側(cè)，設(shè)計(jì)用來(lái)擠入V形滑輪。V形帶26的底 面呈交替槽口凹面或槽28和凸起30形式。這些交替有槽口凹面28和凸起30優(yōu)選遵循所 示的大體上正弦形的路徑，這用來(lái)分布和最小化當(dāng)滑輪接觸部分14穿繞皮帶輪和滑輪時(shí) 的彎曲應(yīng)力。然而，槽28和凸起30是任選的。參照?qǐng)D3，示出了多V形肋帶32。多V形肋帶32包括主彈性主體部分12，如圖1和2的帶子中那樣，此外還包括拉伸增強(qiáng)構(gòu)件20，優(yōu)選呈簾線22形式，也如先前所述?？v 向開(kāi)槽的滑輪接觸部分14呈與多個(gè)槽區(qū)域38交替的多個(gè)凸起區(qū)域或頂點(diǎn)36形式，該槽區(qū) 域38具有相對(duì)面對(duì)的側(cè)面，它們限定帶子32的驅(qū)動(dòng)面34。在圖1-3的這些情況中的每一 種中，滑輪接觸部分14與主體部分12集成并由待在下面更詳細(xì)描述的相同彈性材料形成。 雖然參照?qǐng)D1-3所示的實(shí)施方案舉例說(shuō)明了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明不限于所舉例的 這些特定的實(shí)施方案或形式，而是適用于在下面所限定的權(quán)利要求的范圍內(nèi)的任何帶子構(gòu) 造。本發(fā)明的聚氨酯/脲彈性體是增塑多異氰酸酯預(yù)聚物與二胺擴(kuò)鏈劑經(jīng)由標(biāo)準(zhǔn)模 塑方法的反應(yīng)產(chǎn)物。所述多異氰酸酯預(yù)聚物是在高達(dá)150°C為非氧化性的多元醇(包括至 少一種三醇)，例如聚碳酸酯多元醇或聚酯多元醇的混合物與對(duì)稱、緊密、芳族二異氰酸酯， 例如PPDI，或反式-或反式，反式-幾何構(gòu)型的脂族二異氰酸酯，例如反式-1，4-環(huán)己烷二 異氰酸酯(t-CHDI)的反應(yīng)產(chǎn)物。所述三醇的存在導(dǎo)致聚氨酯/脲彈性體中的支化和/或交 聯(lián)。此種交聯(lián)具有提高預(yù)聚物的粘度和引起加工困難的缺點(diǎn)。向預(yù)聚物中添加增塑劑降低 它的粘度。增塑劑的添加可以在預(yù)聚物的制造期間或之后進(jìn)行。本發(fā)明的所得的交聯(lián)、增塑 聚氨酯/脲彈性體具有改進(jìn)的高達(dá)大約140-150°C的熱穩(wěn)定性并保持到大約-35-(-40) V 的低溫?fù)闲?。本發(fā)明的熱穩(wěn)定帶子(包括正時(shí)或同步環(huán)形帶或皮帶，V形帶、多V形肋帶、 微肋帶、平帶或皮帶等)利用本發(fā)明的聚氨酯/脲彈性體作為它們的主體部分，并使用現(xiàn)有 的帶子制作方法制造。出人意料地，本發(fā)明的帶子顯示與非增塑和/或非交聯(lián)聚氨酯/脲 帶子相比優(yōu)勝的抗撓曲疲勞性和復(fù)合體完整性，盡管增塑和/或交聯(lián)導(dǎo)致某些物理性能降 低。本發(fā)明使用兩步(預(yù)聚物)途徑經(jīng)由標(biāo)準(zhǔn)模塑方法制備聚氨酯/脲彈性體。在第 一步，多元醇混合物和多異氰酸酯反應(yīng)產(chǎn)生多異氰酸酯預(yù)聚物。在第二步驟，多異氰酸酯預(yù) 聚物和擴(kuò)鏈劑反應(yīng)產(chǎn)生最終聚氨酯/脲彈性體?？梢栽谑诡A(yù)聚物反應(yīng)之前或在該反應(yīng)后將 增塑劑添加到預(yù)聚物中。預(yù)聚物組合物中的增塑劑的量可以是大約5重量％ -大約30重 量％，優(yōu)選5重量％ -大約15重量％，基于總預(yù)聚物組合物重量。本發(fā)明的增塑劑可以選自二烷基_醚二-烷基酯和多亞烷基_醚二-烷基酯，例如 二-或多-乙二醇二 -烷基酯。二烷基-醚二酯包括C1-C4-醚或聚醚二羧酸的C4-C12-酯。 此類增塑劑的實(shí)例可以包括酯例如癸酸酯、辛酸酯、己酸酯、庚酸酯、壬酸酯、2-乙基己酸酯 等。此類增塑劑的實(shí)例可以包括醚如乙二醇、丙二醇、三乙二醇、四乙二醇和分子量至多大 約800的聚乙二醇的二 -烷基酯。優(yōu)選的增塑劑是分子量大約300-大約700的聚乙二醇 二 -2-乙基己酸酯。示例性的增塑劑是具有662的分子量并由The HallStar Company以 商標(biāo)TegMeR 809銷售的PEG 400 二 -2-乙基己酸酯。PEG 400是指分子量大約400的 聚乙二醇，或氧化乙烯單元的平均數(shù)為大約8或9的PEG。適合于本發(fā)明中使用的多異氰酸酯預(yù)聚物的有機(jī)多異氰酸酯是具有以下特性的 那些緊密和對(duì)稱結(jié)構(gòu)的芳族化合物，或反式或反式，反式幾何結(jié)構(gòu)的脂族化合物，以便改 進(jìn)所得的彈性體的相分離，和具有胺基的高反應(yīng)性以排除對(duì)配方中的催化劑的需要，這不 然將加速所得的彈性體高溫下的反轉(zhuǎn)。可用作制備多異氰酸酯預(yù)聚物的起始組分的多異 氰酸酯包括但不限于緊密、對(duì)稱芳族二異氰酸酯，包括但不限于PPDI，1，5-萘二異氰酸酯 (NDI)和2，6_甲苯二異氰酸酯(2，6-TDI)?？捎米髦苽涠喈惽杷狨ヮA(yù)聚物的起始組分的多異氰酸酯還包括具有反式或反式，反式幾何構(gòu)型的環(huán)脂族二異氰酸酯。這些異構(gòu)體總體上 是純的，即它們?cè)诨旧喜淮嬖陧樖絖構(gòu)型異構(gòu)體的情況下存在，并因此一旦固化就促進(jìn) 良好的相分離。它們包括但不限于t-CHDI，和反式，反式_4，4' -二環(huán)己基甲基二異氰酸 酯(t，t-HMDI)?？捎糜诙喈惽杷狨ヮA(yù)聚物的多元醇直至150°C是非氧化性的，并且包括但不限于 聚酯多元醇和聚碳酸酯多元醇。聚醚多元醇不適合于本發(fā)明，因?yàn)樗鼈冊(cè)?50°C對(duì)氧化極其 敏感。聚硫醚多元醇不適合于本發(fā)明，因?yàn)樗鼈儺a(chǎn)生對(duì)大自由基偶聯(lián)敏感的彈性體，并因此 在150°C是脆性的。這歸因于存在與硫原子鄰接的亞甲基質(zhì)子，它們?cè)?50°C經(jīng)歷大規(guī)模氫 提取并引起兩個(gè)聚硫醚軟鏈段間的偶聯(lián)。用于本發(fā)明的聚酯多元醇包括但不限于多元醇，優(yōu)選二元醇外加一些三元醇，和/ 或多元羧酸，優(yōu)選二元羧酸外加一些三元羧酸的反應(yīng)產(chǎn)物。為了制備聚酯，相應(yīng)的多元羧酸 酐或低級(jí)醇的相應(yīng)的多元羧酸酯或它們的混合物比它們的游離多元羧酸對(duì)應(yīng)物優(yōu)選。多元 羧酸性質(zhì)上可以是脂族、環(huán)脂族和/或芳族的。以下作為非限制性實(shí)例提及琥珀酸、己二 酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、偏苯三酸、鄰苯二甲酸酐、四氫鄰苯 二甲酸酐、六氫鄰苯二甲酸酐、四氯鄰苯二甲酸酐、內(nèi)亞甲基四氫鄰苯二甲酸酐、內(nèi)亞甲基 四氫鄰苯二甲酸酐、戊二酸酐、富馬酸、任選混有單體脂肪酸的二聚和三聚脂肪酸、對(duì)苯二 甲酸二甲酯和對(duì)苯二甲酸-雙-二醇酯。用于制備這些聚酯的適合的多元醇包括但不限 于以下乙二醇、1，2-和1，3-丙二醇、1，4_和2，3_ 丁二醇、1，6_己二醇、1，8-辛二醇、1， 10-癸二醇、新戊二醇、1，4_環(huán)己烷二甲醇或1，4_雙-羥基甲基環(huán)己烷、2-甲基-1，3-丙二 醇、甘油、三羥甲基丙烷(〃 TMP" )、1，2，6_己三醇、1，2，4_丁三醇、三羥甲基乙烷和它們的 混合物。也可以使用內(nèi)酯，例如ε-己內(nèi)酯，和羥基羧酸例如ω-羥基己酸的聚酯。適合的聚碳酸酯多元醇是已知的并且可以，例如，通過(guò)使二醇，例如1，3_丙二醇、 1，4_ 丁二醇、1，6-己二醇、1，10-癸二醇、新戊二醇、二乙二醇、三乙二醇或四乙二醇和它們 的混合物與碳酸二芳基酯，例如碳酸二苯酯，碳酸二烷基酯，例如碳酸二乙酯，或光氣反應(yīng) 制備。優(yōu)選的多元醇是分子量大約500-大約4000或5000的聚碳酸酯多元醇和聚酯多 元醇，或這些多元醇的混合物。更優(yōu)選的多元醇是聚(六亞甲基碳酸酯)("PCB" ) 二醇 和/或三醇，聚己酸內(nèi)酯(〃 PCL" ) 二醇和/或三醇，和分子量大約300或500-大約4000 或5000的聚(六亞甲基己二酸酯)二醇和/或三醇。最優(yōu)選的多元醇是聚(六亞甲基碳 酸酯)二醇和/或三醇，聚己酸內(nèi)酯二醇和/或三醇，和/或聚(六亞甲基己二酸酯)二 醇和/或三醇。二醇的最優(yōu)選的分子量為大約1500-大約2500，三醇的最優(yōu)選的分子量為 大約1000-大約4000，或大約2500-大約3500。在與二異氰酸酯反應(yīng)形成可用于本發(fā)明 的多異氰酸酯預(yù)聚物之前將多元醇干燥到小于大約0. 03重量％的水分含量，更優(yōu)選大約 0. 0150重量％的水分含量。用來(lái)制備預(yù)聚物的多元醇是至少一種選自上述多元醇的三醇 和一種或多種其它多元醇，優(yōu)選二醇的混合物。最優(yōu)選的二醇和三醇是上文列舉的最優(yōu)選 多元醇。多元醇混合物中的三醇交聯(lián)劑的量不受特別限制，因?yàn)榭梢允褂么蠹s2%至100% 三醇的任何量。雖然如此，在優(yōu)選的實(shí)施方案中，多元醇混合物中三醇的量可以優(yōu)選是預(yù)聚 物的總多元醇組分的5重量％至大約35重量％，更優(yōu)選大約15重量％ -大約25重量％。 多元醇混合物的其余部分可以是二醇。太少三醇導(dǎo)致不充分的交聯(lián)和高溫行為幾乎沒(méi)有改進(jìn)，而太多三醇導(dǎo)致由于預(yù)聚物粘度的提高而加工或混合困難和/或織物增強(qiáng)材料不能被 聚氨酯潤(rùn)濕或穿入和/或混合物的化學(xué)不穩(wěn)定性。在本發(fā)明的實(shí)施方案中，可以通過(guò)將二醇基預(yù)聚物與三醇基預(yù)聚物混合制備預(yù)聚 物。然而，三醇基預(yù)聚物的增加的粘度使這變得困難。因此，優(yōu)選的實(shí)施方案是由混合二醇 和三醇制備的預(yù)聚物。二胺擴(kuò)鏈劑(由于它們更高的熔點(diǎn)通常比二醇擴(kuò)鏈劑更難以加工)的使用經(jīng)由脲 鍵提供更大熱穩(wěn)定性，該脲鍵比它們的氨基甲酸酯對(duì)應(yīng)物更穩(wěn)定?？捎糜诒景l(fā)明的優(yōu)選的 二胺擴(kuò)鏈劑具有以下三個(gè)特征對(duì)稱結(jié)構(gòu)以便改進(jìn)所得彈性體的相分離；非龐大取代基在 芳族環(huán)上，如果此類取代基存在，目的在于所得的彈性體的硬鏈段結(jié)晶和總相分離不受阻 滯；和與異氰酸酯基的合適的反應(yīng)性，從而排除對(duì)配方中的催化劑的需要。對(duì)于合適的反應(yīng) 性，使用伯二胺擴(kuò)鏈劑?？捎糜诒景l(fā)明的對(duì)稱伯二胺擴(kuò)鏈劑是在不需要催化劑的情況下能夠與多異氰酸 酯預(yù)聚物迅速反應(yīng)的那些。此外，這些擴(kuò)鏈劑必須唯一地幫助本發(fā)明所得的彈性體的優(yōu)異 的動(dòng)力性能?？捎糜诒景l(fā)明的擴(kuò)鏈劑的對(duì)稱提供改進(jìn)的相分離并因此提高最終聚氨酯/脲 彈性體在動(dòng)力應(yīng)用中的熱穩(wěn)定性。適合的伯二胺擴(kuò)鏈劑包括但不限于分子量大約90-大 約500的對(duì)稱芳族胺，和它們的混合物。實(shí)例包括1，4_亞苯基二胺、2，6_ 二氨基甲苯、1， 5_萘二胺、4，4' - 二氨基二苯基甲烷、3，3' - 二甲基-4，4' - 二氨基二苯基甲烷、甲 基-3，5-雙(甲基硫)-2，6_ 二氨基苯、1-甲基-3，5-二乙基-2，6-二氨基苯、4，4'-亞 甲基-雙-(3-氯-2，6-二乙基苯胺)(〃 MCDEA“ )、4，4'-亞甲基-雙_(鄰氯苯胺)、4， 4'-亞甲基-雙_(2，3_ 二氯苯胺)、丙二醇二-對(duì)氨基苯甲酸酯、4，4'-亞甲基-雙-(2， 6-二乙基苯胺)、4，4'-亞甲基-雙_(2，6_ 二異丙基苯胺)、4，4'-亞甲基-雙-(2-甲 基-6-異丙基苯胺)、4，4' -二氨基二苯砜等?？梢匀芜x地將對(duì)稱芳族伯二胺擴(kuò)鏈劑與至多大約25%仲二胺擴(kuò)鏈劑結(jié)合以改變 彈性體特性例如硬度。芳族仲二胺擴(kuò)鏈劑的適合的實(shí)例具有大約150-大約500的分子量， 并且包括但不限于N，N' -二-仲丁基-氨基苯和N，N' -二-仲丁基-氨基-二苯基甲焼。還可以將對(duì)稱芳族伯二胺擴(kuò)鏈劑與上述多元醇中的一種或多種結(jié)合并包含在預(yù) 聚物中，以改變加工和產(chǎn)物特性例如混合比、加工溫度、撓性等。這些長(zhǎng)鏈多元醇不充當(dāng)擴(kuò) 鏈劑，而是降低彈性體中硬鏈段的量，從而降低它的硬度。這可能是一些應(yīng)用希望的。多 元醇與對(duì)稱伯二胺擴(kuò)鏈劑的適合的重量比可以是大約30 70-大約60 40，更優(yōu)選大約 40 60-大約 50 50。脂族和芳族短鏈羥基化合物都不適合作為用于本發(fā)明的擴(kuò)鏈劑，這歸因于所得的 彈性體中氨基甲酸酯鍵高溫下的不穩(wěn)定性，和在高溫應(yīng)用中它們不足夠的動(dòng)力性能。多異氰酸酯預(yù)聚物經(jīng)由多異氰酸酯和多元醇或多元醇混合物的反應(yīng)的制備是本 技術(shù)熟知的。選擇添加順序的一般標(biāo)準(zhǔn)是添加順序?qū)⑹沟途畚锏牧孔钚』?，不然以高預(yù)聚 物粘度的形式將引起加工困難。在選擇制備多異氰酸酯預(yù)聚物的添加順序中還必須考慮 其它因素。已知的是，例如，如果將多元醇組分在大于液態(tài)PPDI的95°C的熔點(diǎn)的溫度下添 加到液態(tài)PPDI中，則PPDI的高度二聚和升華發(fā)生。在隨后的實(shí)施例中，將全部分多元醇添 加到多異氰酸酯中，除了在PPDI基預(yù)聚物合成中，其中將PPDI添加到多元醇中。如果需要，可以將少量穩(wěn)定劑，例如苯甲酰氯在多異氰酸酯預(yù)聚物的制備階段期間添加到多異氰 酸酯預(yù)聚物中。多異氰酸酯與多元醇的表示為NC0/0H的化學(xué)計(jì)量比的優(yōu)選混合比是大約 1.8 1-大約2.4 1，對(duì)于基于PPDI的預(yù)聚物，更優(yōu)選是大約2 1，對(duì)于基于t，t_HMDI 的預(yù)聚物，更優(yōu)選是大約2. 2 1。二異氰酸酯和多元醇的反應(yīng)優(yōu)選進(jìn)行大約3小時(shí)-大約 10小時(shí)，更優(yōu)選大約5-大約6小時(shí)。可用于本發(fā)明的多異氰酸酯預(yù)聚物包括大約2-12重 量％ NC0，更優(yōu)選3-7重量％ NC0，最優(yōu)選3. 4-4. 0重量％ NCO的異氰酸酯基含量。因?yàn)樵鏊軇┑奶砑涌梢燥@著地使所得的聚氨酯軟化，即使預(yù)聚物中存在三醇交聯(lián) 劑仍如此，所以NC0%可以有利地增加至大約6. 0重量％來(lái)補(bǔ)償。本發(fā)明的多異氰酸酯預(yù)聚物可以經(jīng)由標(biāo)準(zhǔn)模塑方法與聚氨酯/脲領(lǐng)域中已知的 擴(kuò)鏈劑反應(yīng)。本發(fā)明的聚氨酯/脲彈性體利用大約0.95 1-大約1.2 1，更優(yōu)選大約 1.05 1-大約1.1 1的異氰酸酯與胺或胺/羥基當(dāng)量比?？梢詫⒈景l(fā)明的聚氨酯/脲彈性體與添加劑例如顏料、著色劑、抗靜電劑等在帶 子制作的適合階段混合。制備根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的實(shí)施例(“Ex")以舉例說(shuō)明了本發(fā)明相對(duì)于對(duì)比實(shí) 施例(“Comp. Ex")的益處?；九浞绞居诒?中。在表中，PCL是聚己酸內(nèi)酯，PCB是聚 碳酸酯。表1還示出了由該聚氨酯配方制成的實(shí)施例和對(duì)比實(shí)施例帶子的其它組分。帶子 實(shí)施方案包括與聚乙烯膜層壓在外齒面上的碳纖維的拉伸簾線和尼龍-66紡織物的齒織 物。表 權(quán)利要求
動(dòng)力傳送帶，其包括彈性材料的帶主體部分、布置在所述主體部分中的拉伸增強(qiáng)材料和與所述主體部分集成的滑輪接觸部分，所述彈性材料包含以下物質(zhì)的反應(yīng)產(chǎn)物(A)通過(guò)使以下物質(zhì)反應(yīng)制備的多異氰酸酯預(yù)聚物組合物，(i)選自以下的二異氰酸酯(a)對(duì)亞苯基二異氰酸酯，(b)2，6 甲苯二異氰酸酯，和(c)具有反式或反式，反式幾何結(jié)構(gòu)的環(huán)脂族二異氰酸酯；(ii)基本上不含在低于大約150℃下為氧化性的結(jié)構(gòu)部分并選自以下的多元醇(a)聚碳酸酯多元醇，(b)聚酯多元醇，和(c)所述聚碳酸酯多元醇和所述聚酯多元醇的混合物；和(iii)選自所述多元醇的三醇交聯(lián)劑；和向其中添加(iv)選自烷基 醚二 烷基酯、多烷基 醚二 烷基酯和聚乙二醇二 烷基酯的增塑劑；和(B)選自以下的擴(kuò)鏈劑(a)芳族對(duì)稱伯二胺擴(kuò)鏈劑，(b)所述芳族對(duì)稱伯二胺擴(kuò)鏈劑和芳族仲二胺擴(kuò)鏈劑的混合物，和(c)所述芳族對(duì)稱伯二胺擴(kuò)鏈劑中的一種或多種和所述多元醇的混合物。
2.權(quán)利要求1的動(dòng)力傳送帶，其中所述拉伸增強(qiáng)材料包括碳纖維。
3.權(quán)利要求2的動(dòng)力傳送帶，其中所述碳纖維呈碳纖維的紗線的簾線形式，在所述纖 維之間具有空隙并且?guī)Р牧洗┤胨龊熅€空隙的至少一部分中。
4.權(quán)利要求3的動(dòng)力傳送帶，還包括由所述主體形成并以節(jié)距間隔的帶齒和沿著所述 帶齒的外圍表面布置的耐磨織物增強(qiáng)材料。
5.權(quán)利要求1的動(dòng)力傳送帶，其中所述增塑劑選自分子量大約300-大約700的聚乙二 醇二-2-乙基己酸酯。
6.動(dòng)力傳送帶，其包括聚氨酯/脲彈性體的帶主體部分、包含布置在所述主體部分中 的碳纖維的拉伸增強(qiáng)材料和與所述主體部分集成的滑輪接觸部分，所述聚氨酯/脲彈性體 包含以下物質(zhì)的反應(yīng)產(chǎn)物(A)通過(guò)使以下物質(zhì)反應(yīng)制備的多異氰酸酯預(yù)聚物組合物，(i)選自以下的二異氰酸酯(a)對(duì)亞苯基二異氰酸酯，(b)2，6-甲苯二異氰酸酯，和(c)具有反式或反式，反式幾何結(jié)構(gòu)的環(huán)脂族二異氰酸酯；( )基本上不含在小于大約150°C下為氧化性的結(jié)構(gòu)部分并選自以下的多元醇(a)聚碳酸酯多元醇，(b)聚酯多元醇，和(c)所述聚碳酸酯多元醇和所述聚酯多元醇的混合物；和(iii)選自所述多元醇的三醇交聯(lián)劑；和向其中添加(iv)選自烷基-醚二-烷基酯、多烷基-醚二-烷基酯和聚乙二醇二_烷基酯的增塑 劑；和(B)選自以下的擴(kuò)鏈劑(a)芳族對(duì)稱伯二胺擴(kuò)鏈劑，(b)所述芳族對(duì)稱伯二胺擴(kuò)鏈劑 和芳族仲二胺擴(kuò)鏈劑的混合物，和(c)所述芳族對(duì)稱伯二胺擴(kuò)鏈劑中的一種或多種和所述 多元醇的混合物；所述聚氨酯/脲彈性體具有大約0. 95 1-大約1. 20 1的異氰酸酯與胺或胺/羥 基當(dāng)量比，所述多異氰酸酯預(yù)聚物組合物具有大約2重量％ -大約12重量％的異氰酸酯基 含量。
7.權(quán)利要求6的動(dòng)力傳送帶，其中所述聚酯多元醇是聚己酸內(nèi)酯二醇和聚己酸內(nèi)酯三 醇的混合物，所述聚己酸內(nèi)酯二醇和聚己酸內(nèi)酯三醇各自具有大約300-大約4000的分子量。
8.權(quán)利要求7的動(dòng)力傳送帶，其中所述聚己酸內(nèi)酯二醇具有大約1500-大約2500的分 子量且所述聚己酸內(nèi)酯三醇具有大約1000-大約4000的分子量。
9.權(quán)利要求6的動(dòng)力傳送帶，其中所述聚酯多元醇是具有大約500-大約4000的分子 量的聚(六亞甲基己二酸酯)二醇或三醇。
10.權(quán)利要求7的動(dòng)力傳送帶，其中所述增塑劑是分子量大約300-大約700的聚乙二 醇二-2-乙基己酸酯。
11.權(quán)利要求6的動(dòng)力傳送帶，其中所述三醇占所述預(yù)聚物中的多元醇的5重量％-大 約35重量％，所述增塑劑占所述預(yù)聚物的5重量％ -大約15重量％。
12.使用中經(jīng)歷動(dòng)力載荷的選自帶子、皮帶、撓性連接套管和軟管的制品，其包含聚氨 酯/脲彈性體作為它的主彈性組合物和選自拉伸簾線、紡織物和無(wú)紡織物的纖維性織物增 強(qiáng)材料；所述增強(qiáng)材料在纖維之間具有基本上充滿所述彈性體的空隙；所述彈性體包含以 下物質(zhì)的反應(yīng)產(chǎn)物(A)通過(guò)使以下物質(zhì)反應(yīng)制備的多異氰酸酯預(yù)聚物組合物，(i)選自以下的二異氰酸酯(a)對(duì)亞苯基二異氰酸酯，(b)2，6-甲苯二異氰酸酯，和(c)具有反式或反式，反式幾何結(jié)構(gòu)的環(huán)脂族二異氰酸酯；( )基本上不含在小于大約150°C下為氧化性的結(jié)構(gòu)部分并選自以下的多元醇(a)聚碳酸酯多元醇，(b)聚酯多元醇，和(c)所述聚碳酸酯多元醇和所述聚酯多元醇的混合物；和(iii)選自所述多元醇的三醇交聯(lián)劑；和向其中添加(iv)選自烷基-醚二-烷基酯、 多烷基_醚二-烷基酯和聚乙二醇二 _烷基酯的增塑劑；和(B)選自以下的擴(kuò)鏈劑(a)芳族對(duì)稱伯二胺擴(kuò)鏈劑，(b)所述芳族對(duì)稱伯二胺擴(kuò)鏈劑 和芳族仲二胺擴(kuò)鏈劑的混合物，和(c)所述芳族對(duì)稱伯二胺擴(kuò)鏈劑中的一種或多種和所述 多元醇的混合物；其中所述三醇占所述預(yù)聚物中的多元醇的5重量％ -大約35重量％，所述增塑劑占所 述預(yù)聚物的5重量％ -大約15重量％。
13.權(quán)利要求12的制品，其中所述增塑劑是分子量大約300-大約700的聚乙二醇 二-2-乙基己酸酯。
14.權(quán)利要求12的制品，其中所述增塑劑是聚乙二醇400二 -2-乙基己酸酯。
15.包括以下步驟的方法(A)使以下物質(zhì)反應(yīng)(i)選自以下的二異氰酸酯(a)對(duì)亞苯基二異氰酸酯，(b)2，6-甲苯二異氰酸酯，和(c)具有反式或反式，反式幾何結(jié)構(gòu)的環(huán)脂族二異氰酸酯；( )基本上不含在小于大約150°C下為氧化性的結(jié)構(gòu)部分并選自以下的多元醇(a)聚碳酸酯多元醇，(b)聚酯多元醇，和(c)所述聚碳酸酯多元醇和所述聚酯多元醇的混合物；和(iii)選自所述多元醇的三醇交聯(lián)劑；以形成多異氰酸酯預(yù)聚物組合物；(B)在所述反應(yīng)之前或之后向所述預(yù)聚物中添加增塑劑，該增塑劑選自烷基-醚二-烷 基酯、多烷基_醚二-烷基酯和聚乙二醇二 _烷基酯；(C)添加選自以下的擴(kuò)鏈劑(a)芳族對(duì)稱伯二胺擴(kuò)鏈劑，(b)所述芳族對(duì)稱伯二胺擴(kuò) 鏈劑和芳族仲二胺擴(kuò)鏈劑的混合物，和(c)所述芳族對(duì)稱伯二胺擴(kuò)鏈劑中的一種或多種和 所述多元醇的混合物；以形成反應(yīng)性氨基甲酸酯；(D)將使用中經(jīng)歷動(dòng)力載荷的選自帶子、皮帶、撓性連接套管和軟管的制品模塑；(E)將在其纖維之間具有空隙的織物增強(qiáng)材料嵌在所述制品的表面中或上，所述反應(yīng) 性氨基甲酸酯在所述模塑之前或期間穿入所述空隙的至少一些中。
16.權(quán)利要求15的方法，其中所述增塑劑是分子量大約300-大約700的聚乙二醇 二-2-乙基己酸酯。
17.權(quán)利要求16的方法，其中所述三醇占所述預(yù)聚物中的多元醇的5重量％-大約35 重量％，所述增塑劑占所述預(yù)聚物的5重量％ -大約15重量％。
18.權(quán)利要求17的方法，其中所述聚酯多元醇是聚己酸內(nèi)酯二醇和聚己酸內(nèi)酯三醇的 混合物，所述聚己酸內(nèi)酯二醇和聚己酸內(nèi)酯三醇各自具有大約300-大約4000的分子量。
19.權(quán)利要求18的方法，其中所述聚己酸內(nèi)酯二醇具有大約1500-大約2500的分子量 且所述聚己酸內(nèi)酯三醇具有大約1000-大約4000的分子量。
全文摘要
動(dòng)力傳送帶，具有彈性材料的主帶主體部分、布置所述主體部分中的拉伸增強(qiáng)材料例如碳纖維簾線和與所述主體部分集成的滑輪接觸部分。所述彈性材料包括多異氰酸酯預(yù)聚物組合物和擴(kuò)鏈劑的反應(yīng)產(chǎn)物。所述多異氰酸酯預(yù)聚物組合物是通過(guò)使二異氰酸酯和基本上不含在小于大約150℃下氧化的結(jié)構(gòu)部分的多元醇和至少一種選自相同組多元醇的三醇交聯(lián)劑反應(yīng)制備的。在使所述預(yù)聚物反應(yīng)之前或之后，向其中添加選自烷基-醚二-烷基酯例如聚乙二醇二-烷基酯的增塑劑。所述擴(kuò)鏈劑是芳族對(duì)稱伯或仲二胺擴(kuò)鏈劑。
文檔編號(hào)C08G18/12GK101959919SQ200980108159
公開(kāi)日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2009年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月8日
發(fā)明者H·D·韋塞爾, J·R·斯丹普, J·R·杜克, W·吳 申請(qǐng)人:蓋茨公司