[發明專利]以芳綸為骨架的澆注型聚氨酯機器人履帶及其制備方法

在審

• 申請號: 201510567785.5
• 申請日: 2015-09-09
• 公開（公告）號: CN105128965A
• 公開（公告）日: 2015-12-09
• 發明（設計）人: 葛鐵軍;王佳;肖尚雄;劉浪;張瑾
• 申請（專利權）人: 沈陽化工大學
• 主分類號: B62D55/24
• 分類號: B62D55/24;C08G18/66;C08G18/48;C08G18/42;C08G18/32;C08G18/10
• 代理公司: 沈陽技聯專利代理有限公司 21205
• 代理人: 張志剛

技術領域

本發明涉及一種機器人履帶及其制備方法，特別是涉及一種以芳綸為骨架的澆注型聚氨酯機器人履帶及其制備方法。

背景技術

現在的移動機器人已經在各領域有著廣泛的應用，包括反恐防暴、應急救援、極地探測、電力設施檢測與維護以及核輻射探測等，移動機器人要經常工作于各種復雜的極端環境（高低溫、、超高壓、核輻射等）和各種地形（軟硬地面、灘涂、草地、壕溝等）。要求其具有良好的適應性、靈活性，以克服環境的不穩定性的機器人的行走機構是必要的保證。目前機器人行走機構主要分為輪式、腿式、履帶式、復合式（例如輪腿式、關節履帶式、輪履帶腿式等），履帶作為機器人的一個重要主行走部件，其性能的優劣對移動機器人有著至關重要的影響，履帶的材料、結構及成型方法都決定著履帶及其移動機器人是否能適應各種復雜極端的環境。

履帶的發展經歷了從金屬到非金屬，從笨重到輕盈，從復雜到簡約，從金屬履帶發展為橡膠履帶，現今又從橡膠履帶發展為彈性體澆注履帶。

彈性體澆注機器人履帶是一種全新的履帶，是為了適應復雜極端環境機器人的輕質、高強要求而設計的，它結合了同步齒形帶和橡膠履帶的優勢，摒棄了橡膠履帶繁瑣的多層結構，合并了芯金塊、包覆層、緩沖層和花紋塊為整體澆注層，采用一次整體澆注成型或二次分體澆注成型，這樣不僅可以大幅度提高層間的強度和結合力，而且縮小了履帶截面尺寸，簡化了生產工藝，降低了履帶重量，特別適合應用于機器人復雜多變的特點和滿足包括行走，變形、擺臂、爬越障礙等多自由度機器人的要求。與其他履帶相比，彈性體澆注履帶更具有保護地面、體積小、重量輕、噪音低、振動小，乘坐舒適等優點，特別適合于高速轉移多變的場合，可實現了全路面通過性能，出現伊始就得到了廣泛的應用。彈性體澆注履帶以質輕高強、結構簡約、工藝簡單、成型快速、質量穩定等優點迅速受到機器人行業的青睞，可取代傳統的橡膠履帶。

發明內容

本發明的目的在于提供一種以芳綸為骨架的澆注型聚氨酯機器人履帶及其制備方法，本發明采用芳綸纖維作為機器人履帶骨架材料，采用澆注型聚氨酯彈性體作為機器人履帶胎體材料，不僅克服了現有金屬履帶以及橡膠履帶的各方面缺點。而且增強了機器人履帶本身的質量穩定性，延長了制品的使用壽命。本發明制備工藝簡單，易于生產。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

以芳綸為骨架的澆注型聚氨酯機器人履帶，所述履帶在履帶強力層中，引入了高強的芳綸或錦綸纖維作為骨架；以聚氨酯彈性體為機器人履帶中的整體澆注層；在制備以芳綸為骨架的澆注型聚氨酯機器人履帶時，使用整根繩狀纏繞環形帶的方式進行；履帶聚氨酯彈性體由聚合物多元醇、多異氰酸酯、催化劑、擴鏈劑、補強劑組份組成；其中，數均分子量為1000~3000的聚合物多元醇100份；多異氰酸酯18~22份；催化劑0.2-0.4份；擴鏈劑8-12份；補強劑8-10份。

所述的以芳綸為骨架的澆注型聚氨酯機器人履帶，所述數均分子量為1000~3000的聚合物多元醇為PEA1000、PEA2000、PEA3000、PCL2000、PPG3000、PPG2000、PTMG2000、PTMG3000中的一種。

所述的以芳綸為骨架的澆注型聚氨酯機器人履帶，所述多異氰酸酯為TDI-80、TDI-100、MDI-100、MDI-50、液化MDI中的一種。

所述的以芳綸為骨架的澆注型聚氨酯機器人履帶，所述催化劑為二丁基二月桂酸錫、三亞乙基二胺、三乙醇胺中的一種。

所述的以芳綸為骨架的澆注型聚氨酯機器人履帶，所述擴鏈劑為1，4-丁二醇、1,4-二羥乙氧基苯3，3’二氯-4，4’二苯基甲烷二胺、3，5-二甲硫基甲苯二胺中的一種。

所述的以芳綸為骨架的澆注型聚氨酯機器人履帶，所述補強劑為導電炭黑、三氧化二銻、十溴苯醚、十二溴苯醚中的一種或多種。

以芳綸為骨架的澆注型聚氨酯機器人履帶制備方法，所述方法包括以下過程：

(1)預聚體制備

將補強劑經烘干、粉碎處理后，與聚多元醇混合，40-50℃溫度下用熱剪切機以3000-4000r/min速度熱剪切10-15min成均勻相，然后在90-120℃，-（0.096-0.097）MPa真空度條件下攪拌脫水3-5h，冷卻至60℃，快速與計量的二異氰酸酯混合，在氮氣保護下反應2-3小時，抽真空脫氣后得到聚氨酯預聚體；

(2)芳綸纖維骨架材料機器人履帶的制備