Обработанный полимочевиноуретаном шнур для приводного ремня и ремень

Обработанный полимочевиноуретаном шнур для приводного ремня и ремень

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится, в общем, к способу обработки эластичного шнура для приводного ремня, к обработке, шнуру и изготавливаемому ремню, более конкретно, к армировке из углеродного волокна, обработанного полимочевиноуретаном, и в частности к шнуру из углеродного волокна, пропитанному влагоотверждаемой полимочевиноуретановой композицией.

Описание предшествующего уровня техники

Патент США № 5807194 (Knutson и др.), содержание которого во всей своей полноте включается в настоящий документ посредством данной ссылки, описывает синхронный приводной ремень, где основа ремня представляет собой литьевой уретановый ленточный материал, зубцы ремня образованы из основы, износоустойчивая армирующая ткань расположена вдоль периферических поверхностей зубцов ремня, и эластичный элемент в виде свернутого в спираль шнура внедрен в основу ремня и представляет собой пряжу из углеродного волокна, где существуют пустоты между волокнами шнура, и ленточный материал пронизывает по меньшей мере часть пустот шнура, поскольку ремень является литьевым, в результате чего пустоты шнура содержат, как минимум, приблизительно 0,21 мг ленточного материала на 1 мм³ объема шнура. Проникновение полиуретанового эластомера в шнур может придавать превосходную физическую адгезию. Однако уретан в отвержденном состоянии, как имеющий высокий модуль изгиба материал для ремня, может делать определенный материал шнура неприемлемым, когда он проникает в пустоты шнура, потому что пропитанный таким образом шнур может иметь неприемлемо высокий модуль изгиба. Кроме того, проникающий уретан может передавать чрезмерно высокое напряжение волокнам, составляющим шнур, и, таким образом, вызывает неприемлемый обрыв волокон, в результате чего происходит обрыв шнура. Литьевые полиуретановые материалы часто имеют такую вязкость, что трудно в достаточной степени пропитывать шнур. Проблемы, вызванные недостаточной пропиткой, включают изнашивание шнура, неудовлетворительную усталостную долговечность и т.д.

Патент США № 5231159 (Patterson и др.), содержание которого во всей своей полноте включается в настоящий документ посредством данной ссылки, описывает полученные методом литья или реакционным литьем под давлением (RIM) полиуретановые композиции, используемые для ремней. Полиуретаны представляют собой продукт реакции имеющего концевые изоцианатные группы форполимера (предпочтительно простой полиэфир), имеющего концевые аминогруппы или гидроксильные группы полиола и полиамина или полиола в качестве удлинителя цепи.

Патент США № 6964626 (Wu и др.), содержание которого во всей своей полноте включается в настоящий документ посредством данной ссылки, описывает усовершенствованные полиуретанмочевинные эластомеры, обладающие стабильностью при высокой температуре приблизительно до 140-150°C и гибкостью при низкой температуре приблизительно от -35 до -40°C, для использования в динамических устройствах. Данные эластомеры можно использовать для изготовления ремней, в частности автомобильных зубчатых или синхронных ремней, клиновых ремней, поликлиновых или микроклиновых ремней, плоских ремней и подобных изделий. Полиуретанмочевинные эластомеры изготавливают путем взаимодействия полиизоцианатных форполимеров с симметричными первичными диаминами в качестве удлинителей цепи, смесями симметричных первичных диаминов в качестве удлинителей цепи и вторичных диаминов в качестве удлинителей цепи или смесями симметричных первичных диаминов в качестве удлинителей цепи и неокисляющимися полиолами, все из которых выбраны так, чтобы устранить необходимость катализаторов, используя стандартные способы формования, и улучшить разделение фаз. Полиизоцианатные форполимеры представляют собой продукты реакции полиолов, которые не окисляются при высоких температурах, такие как поликарбонатные полиолы, сложные полиэфирполиолы или их смеси, с органическими полиизоцианатами, которые представляют собой имеющие компактные симметричные молекулы ароматические соединения, такие как парафенилендиизоцианат, 1,5-нафталиндиизоцианат и 2,6-толуолдиизоцианат, или алифатические соединения и обладают геометрической структурой транс- или транс,транс-типа, такие как транс-1,4-циклогександиизоцианат и транс,транс-4,4'-дициклогексилметилдиизоцианат.

Предшествующие усилия по обработке шнура более мягким материалом, чтобы изготовить более гибкий шнур в полиуретановых ремнях, привели к ремням, имеющим меньшее сопротивление кручению, повышенное тепловыделение во время изгиба, неудовлетворительное сопротивление расслаиванию и т.п. Обработка клеевыми материалами углеволоконного шнура, как правило, оказывалась менее чем достаточной для требований применения ремней, включая как полиуретановые, так и резиновые ремни. Представительными примерами обработки углеродных волокон клеевыми материалами в предшествующей технике являются патенты США № 6695733 и № 6945891 (Knutson), в которых описан зубчатый резиновый ремень с обработанным латексно-резорциноформальдегидным составом (RFL) эластичным шнуром из углеродных волокон. Кроме того, примеры клеевых материалов для обработки углеродных волокон в технике представляют собой эпоксидный грунтовочный материал RFL для обработки согласно патенту США № 4044540 (Toki и др.), а также грунтовочный материал и RFL для обработки согласно патенту США № 4978409 (Fujiwara и др.).

Публикация патентной заявки США № 2005-0271874A1 (Sakajiri и др.) описывает обработку углеродного волокна замасливателем, основным компонентом которого является ненасыщенное уретановое соединение. Японская патентная заявка № 2005-023480A2 (Sakajiri и др.) описывает полимерную композицию, включающую полиуретан, эпоксидную смолу и сшиватель, для пропитки жгута из углеродных волокон.

Патентная публикация США № 2009/0098194A1 описывает химию мочевиноуретанов.

Патент США № 3962511 описывает полиуретановые композиции для герметизации текстильного тканого материала ремней промышленных конвейеров и способ применения раствора полиуретановой реакционной смеси в органическом растворителе.

Следует отметить совместно рассматриваемые заявки № 11/947470 (подана 29 ноября 2007 г.) и № 12/044957 (подана 8 марта 2008 г.), и содержание обеих этих заявок во всей своей полноте включено в настоящий документ посредством данной ссылки.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение относится к системам и способам, которые обеспечивают гибкие высокомодульные эластичные шнуры для армировки ремней и динамических резиновых изделий, включая полиуретановые приводные ремни и резиновые приводные ремни. Настоящее изобретение предлагает шнур, обладающий хорошей адгезией и совместимостью с материалами полиуретановой основы ремня и улучшенными эксплуатационными свойствами, включая прочность на растяжение, уменьшенное изнашивание или образование пыли, а также долговечность. Полиуретановые ремни согласно настоящему изобретению обладают улучшенной гибкостью для продолжительной эксплуатации, отгиба и т.п. и улучшенной обрабатываемостью резанием. Резиновые ремни с углеволоконными эластичными шнурами согласно настоящему изобретению проявляют улучшенные характеристики по сравнению с традиционным обработанным RFL углеволоконным шнуром. Настоящее изобретение относится к шнурам, обработанным клеевым материалом, которые можно применять для скрученных жгутов волокон с хорошим проникновением в жгут.

Настоящее изобретение относится к ремню с эластичным шнуром, внедренным в эластомерную основу ремня, где шнур подвергнут обработке полимочевиноуретановым (PUU) клеевым материалом. Клеевой материал PUU может, в основном, представлять собой полиуретановый форполимер, такой как сложный полиэфир или простой полиэфир или поликарбонат с концевой изоцианатной группой, который получают путем взаимодействия полиола с диизоцианатом. Сложный полиэфир может представлять собой поликапролактон. Полиол может представлять собой смесь диола и триола. Диизоцианат может представлять собой имеющий симметричные компактные молекулы диизоцианат, такой как PPDI, TDI, MDI и т.п. Диизоцианат может не быть совершенно симметричным, но предпочтительно он является таким. Клеевой материал для обработки может представлять собой имеющий компактные симметричные молекулы диаминный отвердитель, или можно осуществлять отверждение, используя воду, такую как влага окружающей среды. Настоящее изобретение также относится к эластичному шнуру и к клеевой композиции.

В варианте осуществления настоящего изобретения эластичный шнур может, в основном, представлять собой волоконную пряжу из углеродных волокон, которые могут быть скручены перед пропиткой клеевым материалом. Пустоты между волокнами, независимо от типа волокна, могут быть частично или полностью заполнены клеевым материалом. Волокна можно покрывать клеевым материалом. Заполнение может составлять от 20% до 99% или 100% объема пустот. Хотя можно покрывать волокна и заполнять некоторые пустоты клеевым материалом, покрытие может быть относительно тонким и недостаточным, чтобы полностью соединять вместе все волокна. В варианте осуществления с использованием литьевого полиуретана в качестве материала основы ремня литьевой полиуретан может пропитывать некоторые или все остальные пустоты и вступать в непосредственный контакт с покрытием из клеевого материала. В качестве альтернативы шнур может содержать дополнительное покрытие из клеевого материала.

Настоящее изобретение также относится к способу, включающему стадии изготовления клеевого пропиточного раствора замешиванием или растворением полиуретанового форполимера в подходящем растворителе вместе с имеющим небольшие или компактные симметричные молекулы диаминным отвердителем, пропитки пряжи или скрученной пряжи в пропиточном растворе, испарении растворителя и по меньшей мере частичного отверждения клеевого материала. Отвердитель может представлять собой только воду, источником которой может быть влага окружающей среды, присутствующая в растворителе и/или воздухе. Во время отверждения мочевина образует связи между изоцианатными концевыми группами молекул форполимера. Форполимер может быть линейным (две изоцианатные концевые группы) или разветвленным (три или более изоцианатных концевых групп) (предпочтительны форполимеры только с двумя или тремя группами или их смеси).

Выше описаны довольно широко признаки и технические преимущества настоящего изобретения для лучшего понимания следующего далее подробного описания настоящего изобретения. Дополнительные признаки и преимущества настоящего изобретения будут описаны в настоящем документе, который представляет собой предмет формулы настоящего изобретения. Специалисты в данной области техники должны оценить, что описанная концепция и конкретный вариант осуществления можно легко использовать в качестве основы для модификации или разработки других структур для осуществления тех же целей настоящего изобретения. Специалисты в данной области техники должны также понимать, что такие эквивалентные конструкции не выходят за пределы идеи и объема настоящего изобретения, которые приведены в прилагаемой формуле изобретения. Новые отличительные особенности, которые считаются характеристиками настоящего изобретения, в отношении его организации и способа осуществления, вместе с дополнительными целями и преимуществами, станут более понятными из следующего описания при рассмотрении в сочетании с сопровождающими чертежами. Однако следует определенно понимать, что каждый из данных чертежей приведен исключительно в целях иллюстрации и описания и не предназначен в качестве определения границ настоящего изобретения.

Краткое описание чертежей

Сопровождающие чертежи, которые включены в качестве неотъемлемой части настоящего описания и в которых аналогичные численные обозначения относятся к аналогичным деталям, иллюстрируют варианты осуществления настоящего изобретения и вместе с описанием служат для разъяснения принципов настоящего изобретения. На данных чертежах:

фиг.1 представляет фрагмент вида в перспективе, с деталями в разрезе, синхронного ремня, изготовленного в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.2 представляет фрагмент вида в перспективе, с деталями в разрезе, клинового ремня, изготовленного в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.3 представляет фрагмент вида в перспективе, с деталями в разрезе, поликлинового ремня, изготовленного в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.4 представляет схему испытания гибкости использованного для исследования характеристик ремня согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание

Настоящее изобретение относится к полимочевиноуретановой (PUU) клеевой композиции для использования в текстильных волокнах и, в частности, для изготовления обработанного эластичного шнура, применяемого в армированных резиновых изделиях, таких как ремни или шланги. Основой клеевого материала PUU является связанный уретаном форполимер, который затем отверждают аминами или водой, образуя мочевинные связи. Клеевой материал PUU может быть предпочтительно влагоотверждаемым, а не отверждаемым аминами. Основой клеевого материала PUU может служить предпочтительно форполимер парафенилендиизоцианат (PPDI) и поликапролактон (PCL). Обработанный шнур PUU имеет определенные преимущества в ремнях из полиуретана (PU) и/или PUU или других полиуретановых изделиях, изготовленных как из литьевого эластомера, так и из термопластического эластомера. С подходящим покрытием из клеевого материала обработанный шнур PUU также является подходящим для использования в резиновых ремнях, шлангах или других резиновых изделиях. Волокно обработанного шнура может предпочтительно представлять собой углеродное волокно.

Основой клеевого материала PUU может служить полиуретановый форполимер, такой как сложный полиэфир, простой полиэфир или поликарбонат с концевыми изоцианатными группами. Такие форполимеры получают, когда взаимодействуют полиизоцианат и полиол (т.е. содержащий концевую гидроксильную группу полимер, предпочтительно диол и/или триол). Предпочтительно полиизоцианат представляет собой имеющий симметричные компактные молекулы диизоцианат, такой как PPDI, 2,4- и/или 2,6-толуолдиизоцианат (TDI), 4,4'-метилендифенилдиизоцианат (MDI) и т.д. Полиизоцианат может не быть совершенно симметричным, но предпочтительно он является симметричным. Полиуретановый форполимер можно затем растворять в подходящем растворителе вместе с имеющим небольшие или компактные симметричные молекулы диаминным отвердителем/удлинителем цепи или только с водой, источником которой может быть просто влага окружающей среды, присутствующая в растворителе и/или воздухе, которая после испарения растворителя взаимодействует, образуя мочевинные связи между изоцианатными концевыми группами молекул форполимера. Форполимер может быть линейным (т.е. содержащим две изоцианатные концевые группы) или разветвленным (т.е. содержащим три или более изоцианатных концевых групп), но предпочтительными являются форполимеры, содержащие только две или три изоцианатные концевые группы, или их смеси или сочетания. Мочевинные связи/сегменты агрегируются, образуя домены с жесткими сегментами, рассеянные среди матрицы с мягкими сегментами сложного полиэфира, простого полиэфира и т.д. Для применения в шнурах ремней обнаружено преимущество в изготовлении более мягкого клеевого материала, чем материал основы ремня, поэтому имеющие небольшие компактные молекулы отвердители являются предпочтительными. Наиболее предпочтительным отвердителем является вода, образуя имеющий самые мелкие жесткие сегменты и, таким образом, наиболее мягкий клеевой материал PUU. Наиболее предпочтительным образующим мягкие сегменты соединением для изготовления ремней является сложный полиэфир, такой как поликапролактон, вследствие его превосходного термического сопротивления, сопротивления разрыву и т.д. Простые полиэфиры, как правило, имеют меньшее сопротивление разрыву, чем сложные полиэфиры. Сопротивление разрыву может быть очень важным для армированных резиновых изделий, таких как ремни, особенно на границе раздела между шнуром и основой изделия или для зубчатого соединения ремня. Наиболее предпочтительный диизоцианат для применения в ремнях представляет собой PPDI вследствие его термически устойчивых связей и его наилучшей способности взаимодействовать с водой в качестве предпочтительного отвердителя. Шнуры, изготовленные предпочтительно из PUU, становятся чрезвычайно гибкими после пропитки или обработки, и, таким образом, их частично или полностью пропитывают PUU. В результате обработанные шнуры подвергаются минимальному технологическому повреждению во время изготовления и конечного применения, и они образуют прочную связь с разнообразными составами литьевого PU или PUU для основы ремней, с термопластическими эластомерами (TPE), и термопластическими полиуретанами (TPU) и с резиной в вулканизированных резиновых ремнях. Для некоторых применений данную связь можно усилить покрытием из подходящих клеевых материалов.

Общий термин «полиуретан» (PU), который можно обычно использовать в технике, включает полимочевины, полиизоцианураты и другие полимеры, которые могут фактически содержать небольшое или нулевое число уретановых групп или связей. В настоящем документе термин «полиуретан» используют в более буквальном смысле для обозначения полимеров, которые представляют собой продукты реакции изоцианатов и спиртов и, таким образом, содержат значительные количества уретановых связей -NR-CO-O-. В описании и формуле настоящего изобретения термин «полимочевина» используют для обозначения полимеров, которые представляют собой взаимодействия изоцианатов друг с другом в присутствии влаги или воды, или взаимодействия изоцианатов с аминами, которые могут представлять собой промежуточные продукты реакции, в результате чего образуются значительные количества мочевинных связей -NR'-CO-NR″-. В данных уретановых или мочевинных связях каждый из R, R', и R″ независимо представляет собой атом водорода, алкильную или арильную группу. В термин «полимочевина» включены биуреты, которые образуются, когда мочевинная группа взаимодействует с дополнительным изоцианатом, образуя разветвленный полимер. Термин «полиизоцианурат» используют для обозначения полимеров, которые представляют собой продукты реакции изоцианатов друг с другом при повышенных температурах, когда образуется триизоциануратная кольцевая структура. Значение терминов «полимочевина» и «полиуретан» не подразумевает абсолютной чистоты реакции, и они используются для обозначения того, что считается преобладающим механизмом реакции и/или продуктом реакции, включенным в систему клеевого материала согласно настоящему изобретению. Таким образом, без дополнительного упоминания могут присутствовать в незначительной степени другие продукты реакции или другие механизмы реакции в том, что может по-прежнему называться в настоящем документе как преобладающий полимочевиноуретановый продукт реакции. Термин «полимер» следует понимать как включающий полимеры, сополимеры (например, полимеры, полученные с использованием двух или более различных мономеров), олигомеры и их сочетания, а также полимеры, олигомеры или сополимеры, которые можно получить в виде смешивающейся композиции. Термин «форполимер» означает мономер или систему мономеров, которые прореагировали, образуя состояние с промежуточной молекулярной массой. Данный материал может дополнительно полимеризоваться за счет реакционноспособных групп, образуя полностью отвержденное высокомолекулярное состояние. По существу, смеси реакционноспособных полимеров с непрореагировавшими мономерами можно также называть термином «форполимеры». Как правило, такие форполимеры представляют собой полимеры с относительно низкой молекулярной массой, которая обычно находится между массой мономера и пленочного полимера или смолы. По существу, специалист в данной области техники может ожидать, что мономеры взаимодействуют с образованием полимочевиноуретана, в результате чего мономер больше не присутствует, как только образуется полимер. Однако в некоторых композициях, описанных в настоящем документе, как мономер, так и полимер может присутствовать в составе перед его отверждением, и после отверждения остаточный мономер может по-прежнему присутствовать в отвержденном полимере. Термин «полиамин» используют для обозначения соединений, содержащих по меньшей мере две (первичные и/или вторичные) функциональные аминогруппы на молекулу. Термин «полиол» используют для обозначения соединений, содержащих по меньшей мере две гидроксильные функциональные группы на молекулу. Термин «диол» используют для обозначения соединений, содержащих две гидроксильные функциональные группы на молекулу. Термин «триол» используют для обозначения соединений, содержащих три гидроксильные функциональные группы на молекулу. Термины «полиизоцианат» и «полиизотиоцианат», которые объединяются термином «полиизо(тио)цианат», используют для обозначения соединений, содержащих, соответственно, по меньшей мере две изоцианатные или изотиоцианатные функциональные группы на молекулу. Термин «диизоцианат» используют для обозначения соединений, содержащих две изоцианатные функциональные группы на молекулу.

Полиуретановые форполимеры, используемые в вариантах осуществления настоящего изобретения, можно получать путем взаимодействия полиола с полиизоцианатом согласно способам, известным в технике. Используемые полиолы включают, но не ограничиваются этим, сложные полиэфирполиолы, простые полиэфирполиолы, простые политиоэфирполиолы, поликарбонатные полиолы и поликапролактоновые полиолы. Поликапролактоны можно рассматривать в качестве типов сложных полиэфиров. Предпочтительные полиолы для применений, требующих термической устойчивости, не окисляются вплоть до 150°C и включают, но не ограничиваются этим, сложные полиэфирполиолы, поликапролактоновые полиолы и поликарбонатные полиолы. Сложные полиэфирполиолы, используемые в настоящем изобретении, включают, но не ограничиваются этим, продукты реакции многоатомных спиртов, предпочтительно двухатомных спиртов с добавкой некоторого количества трехатомных спиртов, и/или многоосновных карбоновых кислот, предпочтительно двухосновных карбоновых кислоты с добавкой некоторого количества трехосновных карбоновых кислот. Ангидриды соответствующих поликарбоновых кислот или сложные эфиры соответствующих поликарбоновых кислот и низших спиртов или их смеси являются предпочтительными по сравнению с соответствующими свободными поликарбоновыми кислотами для получения сложных полиэфиров. Поликарбоновые кислоты могут быть алифатическими, циклоалифатическими и/или ароматическими по своей природе. Далее приведены следующие неограничительные примеры: янтарная кислота, адипиновая кислота, суберовая кислота, азелаиновая кислота, себациновая кислота, фталевая кислота, изофталевая кислота, тримеллитовая кислота, ангидрид фталевой кислоты, ангидрид тетрагидрофталевой кислоты, ангидрид гексагидрофталевой кислоты, ангидрид тетрахлорфталевой кислоты, ангидрид эндометилентетрагидрофталевой кислоты, ангидрид глутаровой кислоты, фумаровая кислота, димерные и тримерные жирные кислоты, необязательно смешанные с мономерными жирными кислотами, диметилтерефталат и сложные бис-эфиры терефталевой кислоты и гликолей. Подходящие многоатомные спирты, используемые для получения указанных сложных полиэфиров, включают, но не ограничиваются этим, следующие: этиленгликоль, 1,2- и 1,3-пропиленгликоль, 1,4- и 2,3-бутиленгликоль, 1,6-гександиол, 1,8-октандиол, 1,10-декандиол, неопентилгликоль, 1,4-циклогександиметанол или 1,4-бис-гидроксиметилциклогексан, 2-метил-1,3-пропандиол, глицерин, триметилолпропан (TMP), 1,2,6-гексантриол, 1,2,4-бутантриол, триметилолэтан и их смеси. Можно также использовать сложные полиэфиры лактонов, такие как ε-капролактон, и гидроксикарбоновые кислоты, такие как ω-гидроксикапроновая кислота.

Подходящие поликарбонатные полиолы известны и могут быть получены, например, путем взаимодействия диолов, таких как 1,3-пропандиол, 1,4-бутандиол, 1,6-гександиол, 1,10-декандиол, неопентилгликоль, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль или тетраэтиленгликоль и их смеси, с диарилкарбонатами, такими как, например, дифенилкарбонат, диалкилкарбонат, например, диэтилкарбонат, или с фосгеном. Подходящие простые полиэфирполиолы известны и включают содержащие концевые гидроксильные группы простые полиэфиры, такие как вещества на основе алкиленоксидов, которые включают пропиленоксид (PPO), этиленоксид и политетраметиленоксид (PTMO). Предпочтительный алкиленоксид представляет собой полипропиленоксид. Полиол может представлять собой простой полиэфирполиол, в котором среднее число гидроксильных функциональных групп составляет приблизительно от 2 до 8, и средняя гидроксильная эквивалентная масса составляет приблизительно от 500 до 5000, или простой полиэфирполиол в котором среднее число гидроксильных функциональных групп составляет приблизительно от 2 до 4, и средняя гидроксильная эквивалентная масса составляет приблизительно от 1000 до 3000. В варианте осуществления в простом полиэфирполиоле среднее число гидроксильных функциональных групп составляет приблизительно от 2 до 3, и средняя гидроксильная эквивалентная масса составляет приблизительно от 1500 до 2500.

Предпочтительные полиолы представляют собой поликарбонатные полиолы и сложные полиэфирполиолы, у которых молекулярные массы составляют от приблизительно 500 до приблизительно 4000 или 5000, или смеси данных полиолов. Более предпочтительные полиолы представляют собой поли(гексаметиленкарбонат) (PCB) диол и/или триол, поликапролактон (PCL) диол и/или триол и поли(гексаметиленадипат) диол и/или триол, у которых молекулярные массы составляют от приблизительно 300 или 500 до приблизительно 4000 или 5000. Наиболее предпочтительные полиолы в эластичных шнурах для ремней и шлангов представляют собой поликапролактондиолы и/или триолы. Наиболее предпочтительные молекулярные массы составляют от приблизительно 1500 до приблизительно 2500 для диолов и от приблизительно 1000 до приблизительно 4000 или от приблизительно 2500 до приблизительно 3500 для триолов. Полиолы сушат до влажности на уровне, составляющем менее чем приблизительно 0,03 масс.%, и предпочтительно на уровне, составляющем приблизительно 0,0150 масс.%, перед взаимодействием с диизоцианатами для получения полиизоцианатных форполимеров, используемых в настоящем изобретении. Полиол, используемый для получения форполимера, может представлять собой смесь по меньшей мере одного триола, выбранного из перечисленных выше полиолов, и одного или более других полиолов, предпочтительно диолов. Наиболее предпочтительные диолы и триолы представляют собой наиболее предпочтительные полиолы, перечисленные выше. Количество триола в качестве сшивателя в смеси полиолов не ограничено определенным образом, поскольку можно использовать любое количество триола, составляющее приблизительно от 2% до 100%. Тем не менее, в предпочтительных вариантах осуществления количество триола в смеси полиолов может составлять предпочтительно от 5% до приблизительно 65 масс.%, предпочтительнее от приблизительно 15% до приблизительно 55% суммарного количества полиолового компонента форполимера. Остальная масса смеси полиолов может представлять собой диол. Чрезмерно малое количество триола приводит к недостаточной сшивке и малому или нулевому улучшению качества при высокой температуре, в то время как чрезмерно большое количество триола приводит к затруднениям при обработке или смешивании вследствие увеличения вязкости форполимера и/или недостаточного смачивания или проницания текстильного армирующего материала полиуретаном и/или химической неустойчивости смеси. В вариантах осуществления настоящего изобретения форполимер можно получать, смешивая форполимер на основе диола с форполимером на основе триола. Однако это затрудняется повышенной вязкостью форполимеров на основе триола. Таким образом, в предпочтительном варианте осуществления форполимер получают из смеси диола и триола, используя предпочтительно полиолы PCL.

Используемые полиизоцианаты для получения форполимеров включают, но не ограничиваются этим, парафенилендиизоцианат (PPDI), 2,4- и/или 2,6-толуолдиизоцианат (TDI), 4,4'-метилендифенилдиизоцианат (MDI), гексаметилендиизоцианат (HDI), 1,5-нафталин диизоцианат (NDI), транс-1,4-циклогександиизоцианат (t-CHDI), триметилксилилендиизоцианат (TMXDI), изофорондиизоцианат (IPDI) и подобные вещества, а также их смеси. Органические полиизоцианаты, подходящие для полиизоцианатных форполимеров, используемых в настоящем изобретении, предпочтительно представляют собой те, которые обладают следующими характеристиками: компактная и симметричная структура для ароматических соединений, или геометрическая транс- или транс,транс-конфигурация для алифатических соединений в целях улучшенного фазового разделения образующихся в результате эластомеров и высокая способность реагировать с аминогруппами или водой, чтобы устранить необходимость включения в их составы катализаторов, которые в противном случае ускоряли бы обратное превращение образующихся эластомеров при высоких температурах. Полиизоцианаты, предпочтительные в качестве исходных компонентов для получения полиуретановых форполимеров, включают, но не ограничиваются этим, имеющие компактные симметричные молекулы ароматическое диизоцианаты, включая, но не ограничиваясь этим, PPDI, NDI и 2,6-толуолдиизоцианат (2,6-TDI). Полиизоцианаты, используемые в качестве исходных компонентов для получения полиизоцианата форполимеры, также включают циклоалифатические диизоцианаты с геометрической транс- или транс,транс-конфигурацией. Эти изомеры, как правило, являются чистыми, т.е. они существуют в практическом отсутствии изомеров цис-конфигурацией, и, таким образом, способствуют хорошему фазовому разделению сразу после отверждения. Они включают, но не ограничиваются этим, t-CHDI и транс,транс-4,4'-дициклогексилметилдиизоцианат (t,t-HMDI). Наиболее предпочтительным для использования в вариантах осуществления настоящего изобретения в целях армировки эластичных шнуров для ремней и шлангов является PPDI.

Удлинители цепи (т.е. отвердители), используемые в настоящем изобретении выбирают таким образом, чтобы они были способны в течение достаточного времени реакции с форполимером образовывать желательные мочевинные связи, обеспечивая желательную степень фазового разделения и свойства жестких сегментов. Удлинитель цепи может включать соединение типа алифатических аминов, ароматических аминов и их смеси. Удлинитель цепи может включать алифатический амин, такой как этилендиамин, 1,3-диаминопропан, 1,4-диаминобутан, гексаметилендиамин, аминоэтаноламин, 1,4-диаминоциклогексан, изофорондиамин (IPDA) и триэтилентетрамин. Удлинитель цепи может предпочтительно представлять собой ароматический амин, который может включать 2,4-диаминотолуол, 2,6-диаминотолуол, 1,5-нафталиндиамин, 1,4-фенилендиамин, 1,4-диаминобензол, 4,4'-метилен бис(ортохлоранилин) (MOCA), 1,4-бутиленгликоль, 4,4'-метиленбисдианилин (MDA), 3,5-диэтил-2,4-диаминотолуол, диэтилтолуолдиамин (DETDA), диаминобензоат триметиленгликоля (TMGDAB), 4,4'-метиленбис(3-хлор-2,6-диэтиланилин) (MCDEA) и 3,3',5,5'-тетраизопропил-4,4'-метиленбисанилин. Предпочтительные удлинители цепи представляют собой имеющие небольшие компактные симметричные молекулы ароматические диамины. Предпочтительно у удлинителя цепи молекула не больше, чем у TMGDAB. Предпочтительно отвердитель содержит не более чем два фенильных кольца и/или не более чем три атома углерода в алифатической группе. В более предпочтительном варианте осуществления удлинитель цепи представляет собой воду, включая, например, влагу окружающей среды. Вода образует наиболее компактные мочевинные связи -NH-CO-NH-. Простые мочевинные связи, образованные путем взаимодействия с водой в качестве отвердителя, сводят к минимуму домены с жесткими сегментами, обеспечивая при этом хорошее фазовое разделение и физические свойства. Это приводит к хорошей гибкости получаемых в результате обработки волокон или эластичных шнуров, что желательно для использования в динамических применениях резины, таких как ремни и шланги. Кроме того, такой малый жесткий сегмент на основе воды в сочетании с небольшим симметричным диизоцианатом, таким как PPDI, приводит к хорошему общему балансу свойств, включая высокотемпературную устойчивость, гибкость, упругость и прочность.

Симметричные первичные диамины, используемые в качестве удлинителей цепи для получения полимочевиноуретанового клеевого материала в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, представляют собой те, которые способны быстро взаимодействовать с полиизоцианатными форполимерами без необходимости катализаторов. Симметрия удлинителей цепи, используемых в варианте осуществления настоящего изобретения, обеспечивает улучшенное фазовое разделение и, следовательно, увеличение термической устойчивости конечных эластомеров PUU в динамических применениях. Подходящие первичные диамины в качестве удлинителей цепи включают, но не ограничиваются этим, симметричные ароматические амины с молекулярными массами от приблизительно 90 до приблизительно 500 и их смеси. Примеры включают: 1,4-фенилендиамин, 2,6-диаминотолуол, 1,5-нафталиндиамин, 4,4'-диаминодифенилметан, 3,3'-диметил-4,4'-диаминодифенил метан, 1-метил-3,5-бис(метилтио)-2,6-диаминобензол, 1-метил-3,5-диэтил-2,6-диаминобензол, 4,4'-метилен-бис-(3-хлор-2,6-диэтиланилин), 4,4'-метилен-бис-(орто-хлоранилин), 4,4'-метилен-бис-(2,3-дихлоранилин), ди-пара-аминобензоат триметиленгликоля, 4,4'-метилен-бис-(2,6-диэтиланилин), 4,4'-метилен-бис-(2,6-диизопропиланилин), 4,4'-метилен-бис-(2-метил-6-изопропиланилин), 4,4'-диаминодифенилсульфон и подобные вещества. Симметричные первичные диамины в качестве удлинителей цепи можно необязательно сочетать с небольшим количеством вторичных диаминов в качестве удлинителей цепи, чтобы изменять эластомерные характеристики, такие как жесткость. Подходящие примеры вторичных диаминов в качестве удлинителей цепи имеют молекулярные массы от приблизительно 150 до приблизительно 500 и включают, но не ограничиваются этим, N,N'-ди-втор-бутиламинобензол и N,N'-ди-втор-бутиламинодифенилметан.

Может оказаться полезным блокирование изоцианатных групп в форполимере. Подходящие блокирующие реагенты включают поликетимины, фенолы, капролактам, оксимы, триазолы, определенные спирты, и β-дикарбонильные соединения, такие как этилацетоацетат и этилмалонат. Предпочтительный блокирующий реагент представляет собой метилэтилкетоксим (MEKO).

В настоящем изобретении можно также использовать другие разнообразные добавки, чтобы способствовать обработке изделия из композиции согласно настоящему изобретению или содействовать функции продукта, изготовленного из эластомера согласно настоящему изобретению, включая антиоксиданты, пластификаторы, наполнители, красители, усилители адгезии, сореагенты, удлинители цепи и подобные вещества. Например, антиоксиданты используют, в частности, когда эластомерную композицию согласно настоящему изобретению используют для изготовления приводного ремня. Подходящие антиоксиданты включают 2,6-ди-трет-бутилфенол и полиалкиленгликолевые сложные эфиры пространственно затрудненных фенолов замещенных алкановых кислот. Примеры антиоксидантов включают сложный эфир 3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксибензойной кислоты и этиленгликоля и бис{3-(3-метил-5-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат} триметиленгликоля. Примеры используемых или подходящих пластификаторов включают органофосфаты, диалкилэфирдиалкилэфиры и полиалкиленэфирдиалкилэфиры, такие как диалкилэфиры ди- или полиэтиленгликоля. Диалкилэфирдиэфиры включают C₄-C₁₂-эфир-C₁-C₄-эфир- или полиэфирдикарбоновые кислоты. Примеры т