本申請涉及腳輪用聚氨酯材料領域，尤其是涉及一種應用于機械解耦式腳輪的聚氨酯及其制備方法和產(chǎn)品。
背景技術：
1、機械解耦式腳輪通過獨特的機械結構設計，將腳輪的轉向運動和滾動運動進行有效分離。一般傳統(tǒng)腳輪在轉向時，輪子的滾動方向和轉向角度之間存在一定的耦合關系，這就導致在轉向過程中會產(chǎn)生較大的摩擦力和阻力。而機械解耦式腳輪打破了這種耦合，使得轉向操作更加靈活、輕便，能夠有效降低運行過程中的能量損耗。
2、目前，市場上用于全向移動機器人的機械解耦式腳輪的胎面材料大多依賴傳統(tǒng)橡膠或硬質塑料，但這些材料難以實現(xiàn)耐磨性、回彈性以及低轉向阻力三者的兼顧，運行過程噪音較大。
技術實現(xiàn)思路
1、為了提供一種能夠兼顧耐磨性、回彈性以及低轉向阻力的機械解耦式腳輪用胎面材料，本申請?zhí)峁┮环N應用于機械解耦式腳輪的聚氨酯及其制備方法和產(chǎn)品。
2、第一方面，本申請?zhí)峁┑囊环N聚氨酯采用如下的技術方案：
3、一種聚氨酯，包括100重量份異氰酸酯封端預聚體、4-6重量份雙羥烷基封端硅油、1-2重量份擴鏈劑、0.15-0.25重量份三羥甲基丙烷、5.8-6.4重量份改性二氧化硅以及0.01-0.02重量份催化劑，所述異氰酸酯封端預聚體由二異氰酸酯組分與聚醚二元醇按摩爾比(1.2-1.3):1反應制得，所述改性二氧化硅由長鏈單不飽和脂肪酸接枝納米二氧化硅與含氫硅油反應得到。
4、本申請通過特定配比的異氰酸酯封端預聚體、雙羥烷基封端硅油、擴鏈劑、三羥甲基丙烷以及改性二氧化硅的協(xié)同配合，能夠獲得旋轉阻力低、回彈性好且載重耐磨性好的聚氨酯，尤其適用于制作單個載重范圍在150kg-300kg的機械解耦式腳輪的胎面材料。需要注意的是，本申請雙羥烷基封端硅油與改性二氧化硅配合，能夠在改善聚氨酯載重耐磨性的同時獲得較低的旋轉阻力，控制雙羥烷基封端硅油、擴鏈劑、三羥甲基丙烷、改性二氧化硅的配比范圍，能夠在改善聚氨酯載重耐磨性的同時兼顧聚氨酯的低旋轉阻力和較高回彈性。
5、在一些個具體的實施方式中，所述長鏈單不飽和脂肪酸接枝納米二氧化硅包括原料長鏈單不飽和脂肪酸與納米二氧化硅，長鏈單不飽和脂肪酸與納米二氧化硅的重量比為(8-10)：1。
6、本申請中，控制長鏈單不飽和脂肪酸接枝納米二氧化硅的配比在上述范圍內(nèi)，有利于提升納米二氧化硅的接枝率，進一步改善改性納米二氧化硅在聚氨酯材料中的分散效果。
7、在一些個具體的實施方式中，所述長鏈單不飽和脂肪酸采用采用碳原子數(shù)為8-18個的單不飽和脂肪酸。
8、長鏈單不飽和脂肪酸的碳鏈過短或過短均不利于提升改性納米二氧化硅在聚氨酯中的均勻分散性，對降低旋轉阻力不利，本申請中，長鏈單不飽和脂肪酸優(yōu)選采用碳原子數(shù)為8-18個的單不飽和脂肪酸，有利于在保證載重耐磨性的同時進一步降低旋轉阻力。
9、在一些個具體的實施方式中，所述長鏈單不飽和脂肪酸接枝納米二氧化硅的制備方法包括以下步驟：
10、將納米二氧化硅加入第一分散劑中超聲均勻分散，然后加入長鏈單不飽和脂肪酸與納米二氧化硅反應，反應結束后分離出固體，對分離出來的固體進行洗滌和干燥，得到長鏈單不飽和脂肪酸接枝納米二氧化硅。
11、在一些個具體的實施方式中，所述長鏈單不飽和脂肪酸接枝納米二氧化硅與含氫硅油的重量比為1：(4.5-5.5)。
12、本申請中，控制長鏈單不飽和脂肪酸接枝納米二氧化硅與含氫硅油的重量比為1：(4.5-5.5)，能夠促進長鏈單不飽和脂肪酸接枝納米二氧化硅與含氫硅油的反應，提升改性二氧化硅產(chǎn)品的均一性。
13、在一些個具體的實施方式中，所述改性二氧化硅的制備方法包括以下步驟：
14、將含氫硅油加入第二分散劑中分散均勻，然后加入長鏈不飽和脂肪酸接枝納米二氧化硅，在鉑催化劑的作用下催化反應，然后分離出固體，對分離出來的固體進行洗滌和干燥，得到改性二氧化硅。
15、在一些個具體的實施方式中，所述擴鏈劑采用二元醇類擴鏈劑、二元胺類擴鏈劑中的至少一種。
16、在一些個具體的實施方式中，所述擴鏈劑采用二元醇類擴鏈劑和二元胺類擴鏈劑的組合物，所述二元醇類擴鏈劑與二元胺類擴鏈劑的重量比為(4-5)：1。
17、本申請擴鏈劑優(yōu)選采用特定配比的二元醇類擴鏈劑與二元胺類擴鏈劑的組合物，與單獨采用二元醇類擴鏈劑或二元胺類擴鏈劑作為擴鏈劑相比，能夠進一步提高聚氨酯的載重耐磨性。
18、第二方面，本申請?zhí)峁┑囊环N聚氨酯的制備方法采用如下的技術方案：
19、一種聚氨酯的制備方法，包括以下步驟：
20、將二異氰酸酯組分與脫水后的聚醚二元醇混合反應制備異氰酸酯封端預聚體；
21、往異氰酸酯封端預聚體中加入改性二氧化硅，攪拌分散均勻，然后加入雙羥烷基封端硅油、擴鏈劑以及三羥甲基丙烷與異氰酸酯封端預聚體反應，最后真空脫泡，得到聚氨酯。
22、本申請中，采用上述制備方法有利于各原料的均勻分散和充分反應，有利于獲得旋轉阻力低、回彈性好且載重耐磨性好的聚氨酯，尤其適用于制作單個載重范圍在150kg-300kg的機械解耦式腳輪的胎面材料。
23、第三方面，一種機械解耦式腳輪，包含上述任意一項所述的一種聚氨酯制得的胎面材料。
24、綜上所述，本申請至少包括以下有益技術效果：
25、(1)本申請通過特定配比的異氰酸酯封端預聚體、雙羥烷基封端硅油、擴鏈劑、三羥甲基丙烷以及改性二氧化硅的協(xié)同配合，能夠獲得旋轉阻力低、回彈性好且載重耐磨性好的聚氨酯，尤其適用于制作單個載重范圍在150kg-300kg的機械解耦式腳輪的胎面材料。需要注意的是，本申請雙羥烷基封端硅油與改性二氧化硅配合，能夠在改善聚氨酯載重耐磨性的同時獲得較低的旋轉阻力，控制雙羥烷基封端硅油、擴鏈劑、三羥甲基丙烷、改性二氧化硅的配比范圍，能夠在改善聚氨酯載重耐磨性的同時兼顧聚氨酯的低旋轉阻力和較高回彈性。
26、(2)本申請擴鏈劑優(yōu)選采用特定配比的二元醇類擴鏈劑與二元胺類擴鏈劑的組合物，與單獨采用二元醇類擴鏈劑或二元胺類擴鏈劑作為擴鏈劑相比，能夠進一步提高聚氨酯的載重耐磨性。
1.一種聚氨酯，其特征在于：包括100重量份異氰酸酯封端預聚體、4-6重量份雙羥烷基封端硅油、1-2重量份擴鏈劑、0.15-0.25重量份三羥甲基丙烷、5.8-6.4重量份改性二氧化硅以及0.01-0.02重量份催化劑，所述異氰酸酯封端預聚體由二異氰酸酯組分與聚醚二元醇按摩爾比（1.2-1.3）:1反應制得，所述改性二氧化硅由長鏈單不飽和脂肪酸接枝納米二氧化硅與含氫硅油反應得到。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種聚氨酯，其特征在于：所述長鏈單不飽和脂肪酸接枝納米二氧化硅的制備原料包括原料長鏈單不飽和脂肪酸與納米二氧化硅，長鏈單不飽和脂肪酸與納米二氧化硅的重量比為（8-10）：1。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種聚氨酯，其特征在于：所述長鏈單不飽和脂肪酸采用采用碳原子數(shù)為8-18個的單不飽和脂肪酸。
4.根據(jù)權利要求1-3任意一項所述的一種聚氨酯，其特征在于：所述長鏈單不飽和脂肪酸接枝納米二氧化硅的制備方法包括以下步驟：
5.根據(jù)權利要求1-3任意一項所述的一種聚氨酯，其特征在于：所述長鏈單不飽和脂肪酸接枝納米二氧化硅與含氫硅油的重量比為1：（4.5-5.5）。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種聚氨酯，其特征在于：所述改性二氧化硅的制備方法包括以下步驟：
7.根據(jù)權利要求1所述的一種聚氨酯，其特征在于：所述擴鏈劑采用二元醇類擴鏈劑、二元胺類擴鏈劑中的至少一種。
8.根據(jù)權利要求7所述的一種聚氨酯，其特征在于：所述擴鏈劑采用二元醇類擴鏈劑和二元胺類擴鏈劑的組合物，所述二元醇類擴鏈劑與二元胺類擴鏈劑的重量比為（4-5）：1。
9.一種如權利要求1-8任意一項所述的一種聚氨酯的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
10.一種機械解耦式腳輪，其特征在于：包含由權利要求1-8任意一項所述的一種聚氨酯制得的胎面材料。