CN103119078A - 高导电性、软质聚氨酯辊 - Google Patents

Abstract

通过下述物质的反应来制备高速打印机和纸张处理装置的辊，所述物质为：聚合的二苯基甲烷二异氰酸酯和聚酯多元醇及/或聚酯多胺和任选的扩链剂，连同金属盐、催化剂、以及一种或多种其他任选的添加剂，包括液体导电添加剂。所得的辊具有最低至15A(以立方体形式)的硬度，最低至5E4Ω·cm的电阻率，室温下最低至0.5%、在157°F下最低至3%的压缩变形，以及粘合力最低至13g/cm的低粘性。

Description

高导电性、软质聚氨酯辊

技术领域

本发明涉及一种用于打印机和纸张处理设备的高导电、低硬度、低压缩变形(compression set)、低粘性的聚氨酯(urethane)辊。

背景技术

激光打印机通常包括调色剂盒和纸张处理组件。调色剂盒可包括数字光发射器、感光鼓、充电辊、显影辊、显影剂刮板(developer blade)，调色剂转印辊、调色剂储存单元和纸张处理辊(paper handling roller)。纸张处理辊可包括出纸辊和定影辊(fuser roller)。在印刷过程中，调色剂转印辊供给调色剂至显影辊，和显影剂刮片使调色剂在显影辊的表面上形成薄且均匀的层。充电辊向感光鼓充负电荷。在感光鼓经光发射器曝光之后，感光鼓的表面上形成静电潜像，以及显影辊传送调色剂到感光鼓表面以形成调色剂图像。激光打印机还可以包括调色剂刮除器，以在显影辊接触感光鼓之后从显影辊的表面上去除多余的调色剂。随后，在鼓上的调色剂基本被转移到纸张上，然后定影以形成打印产品。

显影辊是圆柱形的，并且通常包括由合成橡胶或聚氨酯弹性体部分包围的中心轴。美国专利No.6352771和No.6780364(Chiang等人)(将两片文献的全部都通过引用并入本文中)描述了采用导电聚氨酯制备显影辊，该导电聚氨酯通过使金属盐溶解在聚氨酯前体中，前体包括聚醚多元醇和/或聚醚多胺，然后使聚氨酯前体与二苯基甲烷二异氰酸酯反应形成。由此产生的聚氨酯具有1E6Ω·cm(即1×10⁶Ω·cm)~9E8Ω·cm(即9×10⁸Ω·cm)范围的电阻率，以及30~50肖氏A硬度，以立方体形式。

发明简述

在第一方面中，导电热固性聚氨酯由混合物形成，该混合物包括：聚合的二苯基甲烷二异氰酸酯、包括聚酯多元醇、聚酯多胺、或它们的组合的软链段(soft segment)、以及金属盐。该导电热固性聚氨酯在室温下具有小于约5%的压缩变形。

在第二方面中，用于打印或纸张处理设备的辊，其包括：导电金属芯，以及围绕导电金属芯形成的第一方面的热固性聚氨酯。该辊可以是例如，显影辊、充电辊、出纸辊、加调色剂辊、或偏压传输辊(bias transport roller)。

实施方式可以包括以下特征中的一个或多个。

导电热固性聚氨酯进一步可以包含硬链段(hard segment)，该硬链段包括多元醇、多胺、或它们的组合。在一些情况下，该硬链段选自多元醇、多胺、或它们的组合。硬链段的当量重量小于约200。软链段的当量重量至少约900。在一些情况下，该软链段选自聚酯多元醇、聚酯多胺、或它们的组合。在该混合物中，软链段和硬链段的重量比是至少约100或至少约200。

混合物可进一步包括液体导电添加剂。该液体导电添加剂可以是在溶剂中包含额外金属盐的溶液。溶剂可以具有高的极性和/或高沸点(例如，在大气压力下高于200°F、高于250°F、高于300°F、或高于350°F)。合适的溶剂包括，例如三(2-丁氧基乙基)磷酸酯(TBEP)、三(β-氯乙基)磷酸酯(CEF)和三(β-氯丙基)磷酸酯(PCF)。合适的额外金属盐包括，例如高氯酸锂、氯化铜(II)和氯化铁(III)。液体导电添加剂中额外金属盐的量可以是约1重量%~约20重量%。

金属盐可以是碱金属盐或过渡金属盐。在一些情况下，该金属盐是碱金属盐。碱金属盐可以是碱金属高氯酸盐。该碱金属高氯酸盐可以是，例如高氯酸锂。导电聚氨酯中的金属盐，以及额外金属盐(如果存在的话)的总的重量百分比是约0.1重量%~约8重量%，或约0.2重量%~约5重量%。

导电热固性聚氨酯的压缩变形最低至(as low as)约0.5%。例如，在室温下导电热固性聚氨酯的压缩变形可以为约0.5%~约5%，或室温为约0.5%~约3%。157°F的导电热固性聚氨酯的压缩变形可最低至3%。

导电热固性聚氨酯的硬度最低至为约15肖氏A，以立方体形式(oncube)。例如，导电热固性聚氨酯的硬度可以为约15~约30肖氏A，以立方体形式。在一些情况下，导电热固性聚氨酯的硬度为约20~约30肖氏A，以立方体形式。

导电热固性聚氨酯的体积电阻率可以最低至5E4Ω·cm。例如，导电热固性聚氨酯的体积电阻率可以为约5E4Ω·cm~约9E5Ω·cm。在一些情况下，导电热固性聚氨酯的体积电阻率为约8E4Ω·cm~约6E5Ω·cm。

导电热固性聚氨酯的粘合力小于约50g/cm，或为约5g/cm~约30g/cm。在一些情况下，导电热固性聚氨酯的粘合力为约5g/cm~约20g/cm。

本文所描述的导电热固性聚氨酯具有高导电率、低硬度、低压缩变形和低粘性。本文所描述的特征也可以组合以形成具有理想的特性范围的聚氨酯。例如，用本文所描述的导电热固性聚氨酯制造辊可以获得如下的辊：硬度最低至为约15肖氏A，以立方体形式，电阻率最低至约5E4Ω·cm，室温下压缩变形最低至约0.5%并且在157°F下压缩变形最低至约3%，以及最低至约13g/cm粘合力的粘性。这些性质有助于减少辊尺寸的变形，以及更好的将调色剂转印到纸上，在更高的打印速度下获得更好的打印质量和分辨率，和每个图像转印周期后更快的辊尺寸恢复。该导电热固性聚氨酯制备的辊适合于使用高速激光打印机用的颗粒尺寸小于约6微米的低熔点调色剂的黑/白和彩色激光打印机(例如，打印速度大于每分钟20页的激光打印机)。

附图说明

图1示出的是用于打印或纸张处理设备的辊的横截面图。

图2是一个流程图，示出的是用于打印设备或纸张处理设备的辊的制造步骤。

发明详述

如本文所述，用于打印机和纸张处理装置的辊包括显影辊、充电辊、出纸辊、调色剂添加辊和偏压传输辊。上述辊包括高导电性、低硬度、低压缩变形、低粘性的聚氨酯，该聚氨酯通过下列物质反应形成：聚合的二苯基甲烷二异氰酸酯(聚合MDI，异氰酸酯数大于约23)；软链段，该软链段包括聚酯多元醇、聚酯多胺或它们的组合(当量重量大于约900)；和任选的硬链段(即，扩链剂)，该硬链段包括多元醇、多胺或它们的组合(当量重量小于约200)；连同金属盐、催化剂和任选的添加剂。所得的辊显示出小的硬度(例如，最低至约15肖氏A，或约15~约30的肖氏，以立方体形式或约25~约40的肖氏A，以辊形式(on roller))和高导电率或低电阻率(例如，最低至约5E4Ω·cm，或为约5E4Ω·cm~约9E5Ω·cm)。这些辊适合于高速打印机及纸张处理装置。特别的，如本文所述的辊适用于使用高速激光打印机用的颗粒尺寸小于约6微米的低熔点调色剂的黑/白和彩色激光打印(例如，打印速度大于每分钟20页的激光打印机)。

参考图1，辊100包括轴102，其被固体导电热固性聚氨酯部分104包围。辊100可以是，例如显影辊、出纸辊、充电辊、调色剂添加辊或偏压传输辊。轴102可以由钢(例如，不锈钢或镀镍钢)、铝、导电塑料、拉挤导电杆(pultrusion conductive rod)、或任何其他适用于辊的轴的材料制成。在一些情况下，轴102的至少一部分用导电性粘接剂106涂覆以促进固体导电热固性聚氨酯部分104与轴的粘附。该导电性粘接剂涂层106可具有约2.5微米~约25微米的厚度。顶部涂层108可在固体热固性聚氨酯部分经附加处理(例如，粗磨，精磨)之后施加到固体热固性聚氨酯部分104。顶部涂层108可以包括，例如湿固化聚氨酯或硅橡胶。顶涂层108的厚度可以为约10微米~约25微米。

本文所描述的聚氨酯配方，包括聚合MDI和软链段的聚酯多元醇及/或聚酯多胺，产生具有低粘性和低压缩变形的特别低硬度的辊。这些性质至少部分地得自使用聚酯多元醇及/或聚酯多胺作为软链段，和高的软链段的聚酯多元醇或聚酯多胺与硬链段的多元醇或多胺的比率(如果存在的话)。此外，聚合MDI的高交联度，高当量重量软链段聚酯多元醇及/或聚酯多胺，和低当量重量硬链段多元醇或多胺(如果存在的话)，有助于所得到的聚氨酯的高导电性(或低电阻率)、低压缩变形、以及低粘性。

聚氨酯前体中的电子供体(例如，聚合的MDI，软链段聚酯多元醇及/或聚酯多胺，和硬链段多元醇及/或多胺(如果存在的话))与金属盐相互作用形成包括金属盐和聚氨酯前体的配合物，电子供体包含不饱和键，诸如C=C、C=C-C=C、C=O和C=S；以及极性键，诸如C-NH-，-CO-。这些配合物进一步提高聚氨酯的导电性。聚合MDI中较高的异氰酸酯数、聚酯多元醇及聚酯多胺中较高的羟基数或当量重量、硬链段多元醇或多胺中较高的极性基团数，或它们的任意组合，也有助于增加所得到的聚氨酯的电导性。

合适的聚合MDI具有大于约23或大于约25的异氰酸酯数(NCO)(或NCO的重量百分比)。合适的聚合MDI的例子包括：LUPRANATE 241、LUPRANATE 230、LUPRANATE 245、LUPRANATE TF2115、LUPRANATE234、LUPRANATE 273、LUPRANATE 266、LUPRANATE 261、LUPRANATE255、LUPRANATE 268；LUPRANATE 5010和LUPRANATE 2，均可得自BASF公司(Wyandotte，MI)。其他合适的聚合MDI包括，例如MONDURMR-LIGHT、MONDUR MR、MONDUR MRS、MONDUR 489、MONDUR 582、MONDUR MRS-5、MONDUR MR-5、MONDUR MRS-4、MONDURMRS-200、MONDUR MRS-2ENC-88、MONDUR MONDUR ENC-5003和MONDUR ENC-5006，均可得自Bayer Material Science LLC(Pittsburgh,PA)，以及PAPI 20、PAPI 27、PAPI 50、PAPI 94、PAPI 105、PAPI 135、PAPI 580和PAPI 901，均可得自Dow Chemical Company(Midland,MI)。

合适的聚酯多元醇具有大于约900的当量重量，包括例如，DESMOPHEN F-2403、DESMOPHEN F-2408、DESMOPHEN F-2502、DESMOPHEN F-207-60A、DESMOPHEN 2100KS、DESMOPHEN 2000、DESMOPHEN 1800、DESMOPHEN F-2501、DESMOPHEN F-2500、DESMOPHEN P100B、DESMOPHEN 2601、DESMOPHEN 2602、DESMOPHEN F-PE225B、DESMOPHEN 2002H、DESMOPHEN F-2003E和DESMOPHEN PE65B，均可得自Bayer Material Science LLC，以及PIOTHANE 3500DEA可以从Panolam Industries International,Inc.(Shelton，CT)。合适的聚酯多胺包括VERSALINK P-2000、VERSALINK P-2500和VERSALINK P-3000，得自Air Products(Allentown，PA)。软链段的多元醇及/或多胺可以包括一种或多种聚酯多元醇、一种或多种聚酯多元胺或它们的任意组合。在一些情况下，软链段的多元醇或多胺基本上由一种或多种聚酯多元醇、一种或多种聚酯多元胺或它们的任意组合组成。

合适的硬链段多元醇和多胺(即，扩链剂)包括，例如丁二醇、丙二醇、戊二烯、三异丙基胺(TIPA)、三羟甲基丙烷(TMP)(trimethanol propane)、Isonol-93和氢醌双(2-羟乙基)醚(HQEE)。丁二醇(例如，丁二醇BDO或XB)可得自，例如GAF Chemical Corporation(Wayne，NJ)。TMP可得自，例如Celanese Corporation(Dallas，TX)。TIPA和Isonol-93可得自，例如DowChemical Company。HQEE可得自例如Eastman Chemical Co.(Kingsport，TN)。己二醇可得自，例如Sigma-Aldrich Corp.(St.Louis，MO)。硬链段多元醇或多胺可以包括一种或多种多元醇、一种或多种多胺或它们的混合物。

为了提供硬度为约15~约30肖氏A(以立方体形式)的热固性聚氨酯，使用足够量的软链段聚酯多元醇及/或聚酯多胺形成聚氨酯。例如，软链段聚酯多元醇及/或聚酯多胺与硬链段多元醇及/或多胺(如果存在的话)的重量比为至少约100或至少约200。

合适的金属盐的例子包括碱金属盐，如高氯酸盐(例如，高氯酸锂、高氯酸钠、高氯酸钾，可得自Sigma-Aldrich Chemica)和卤化物(例如，氯化锂和氯化钾)。在一些情况下，过渡金属盐，如得自Sigma-Aldrich的氯化铜(II)和氯化铁(III)，也可能是合适的。其他合适的金属盐的例子包括碱金属的有机金属盐，如(双)-三氟甲磺酰亚胺锂(可得自3M(St.Paul,MN)的FLUORADHQ-115)也可能是合适的。

在一些情况下，导电热固性聚氨酯包括额外的导电助剂。该额外的导电助剂可以液体的形式加入，以增加导电热固性聚氨酯的电导率(或更低的电阻率)。该液体可以是包括在溶剂中的额外金属盐的溶液。溶剂可以具有高的极性和/或高沸点(例如，在大气压力下，高于200°F、高于250°F、高于300°F或高于350°F的)。合适的溶剂包括阻燃剂，例如三(2-丁氧基乙基磷酸酯)(TBEP)、三(β-氯乙基)磷酸酯(CEF)和三(β-氯丙基)磷酸酯(PCF)，可得自Akzo Nobel Chemicals Inc.(Chicago，IL)。合适的额外金属盐包括碱金属盐或过渡金属盐。合适的碱金属盐的例子是高氯酸锂。合适的过渡金属盐的例子包括氯化铜(II)和氯化铁(III)。液体导电添加剂中的额外金属盐的量可以为约1重量%~约20重量%。液体导电添加剂的例子是在TBEP、CEF或PCF中包括10重量%的高氯酸锂、5重量%氯化铜(II)和10重量%的氯化铁(III)。

导电热固性聚氨酯可以包括，例如总共约0.1重量%~约8重量%、或约0.2重量%~约5重量%的金属盐(包括额外的导电助剂形式的任何的额外金属盐)以实现体积电阻率最低至5E4Ω·cm或5E4Ω·cm~9E5Ω·cm的高电导率。

用于形成导电热固性聚氨酯的催化剂可包括锡。可用于形成聚氨酯的催化剂的例子，包括FOMREZ UL-32和FOMREZ UL-29，可得自Witco(Taft，LA)；以及DABCOT-12、DABCOT-9和DABCO 33LV，可得自Air Products。导电热固性聚氨酯可以包含，例如，0.001重量%~0.1重量%的催化剂。

UV光稳定剂和抗氧化剂抑制在本文所述的辊表面的氧化和光降解。可以使用的UV光稳定剂包括TINUVIN P、TINUVIN C353FF、TINUVIN 111FB、TINUVIN 111FDL、TINUVIN 123、TINUVIN 144、TINUVIN 213、TINUVIN 234、TINUVIN 326、TINUVIN 327、TINUVIN 328、TINUVIN622LD、TINUVIN 765、TINUVIN 770DF、TINUVIN 783FB、TINUVIN783FD、TINUVIN 783FDL、UVITEX OB以及CHIMASSORB 81、CHIMASSORB 119FL、CHIMASSORB 944LD/FL，均可得自Ciba(BASFCorporation,Florham Park,NJ)。导电热固性聚氨酯可包含，例如约0.05重量%~约5重量%、或约0.5重量%~约2重量%的稳定剂。抗氧化剂的例子包括：IRGANOX 245、IRGANOX 1010、IRGANOX 1076、IRGANOX 1098、IRGANOX 1135、IRGANOX 5057和BHT，均可得自Ciba(BASF Corporation)。导电热固性聚氨酯可包含，例如约0.01%重量~约3重量%、或约0.1重量%~约2重量%的抗氧化剂。

水解稳定剂抑制在本文描述的聚氨酯制备的辊的表面上的聚氨酯反向降解(reversion degradation)(例如，水解)。水解稳定剂的例子包括STABAXOLP200、STABAXOL I、STABAXOL P100、STABAXOL P、STABAXOLILF、STABAXOL K7646、STABAXOL KE8059和STABAXOL KE9655，均可得自Rhein Chemie Rheinaur GmbH(Mannheim，Germany)。热固性聚氨酯可包含含量在约0.1重量%~约10重量%、或约0.5重量%~约5重量%的水解稳定剂。

施加在辊的导电热固性聚氨酯部分的顶涂层的例子包括CHEMGLAZEZ-306，其为可得自Lord Corporation(Erie,PA)的湿固化聚氨酯和IHMPIMPCRKIT 350，其为可得自比利时Deinze的湿固化硅树脂(silicone)。

辊(包括显影辊和其它辊，诸如出纸辊、充电辊、调色剂添加辊、偏压输送辊等等)可由下述工艺形成，该工艺包括制备导电固化性混合物(curativemixture)，和使导电固化性混合物与聚合二苯基甲烷二异氰酸酯(聚合MDI)反应。图2示出了用于形成辊100的工艺200。在步骤202中，软链段聚酯多元醇及/或聚酯多胺，任选的硬链段多元醇及/或多胺，和催化剂一起加入，并机械地混合，以形成固化性混合物。软链段的聚酯多元醇及/或聚酯多胺的重量与催化剂的重量比是至少约100或至少约200，如果存在硬链段多元醇及/或多胺时，为软链段的聚酯多元醇及/或聚酯多胺与硬链段多元醇及/或多胺的总重量与催化剂的重量比是至少约100或至少约200。

在步骤204中，添加金属盐到固化性混合物中以形成导电固化性混合物。可加热导电固化性混合物，例如，在约220°F下以300rpm搅拌两小时。

在一些情况下，在与额外的软链段和/或硬链段/催化剂混合物化合之前，金属盐可以是至少部分溶解在软链段的一部分、硬链段/催化剂混合物或它们的混合物中。这可以通过，例如，加热包括金属盐和软链段和/或硬链段/催化剂混合物的混合物完成，所述加热是在升高的温度(例如，约180°F至约240°F，或约200°F至约220°F)加热一段时间(例如，至少约2小时，或约2小时~约4小时)。可以在混配过程中在真空干燥下进行加热。在其他情况下，步骤202和204可以组合，以使软链段、硬链段/催化剂混合物、金属盐和额外的导电助剂(如果存在的话)在一个步骤中混合以形成导电固化性混合物。在一些情况下，其它任选的添加剂，如UV光稳定剂、抗氧化剂、水解稳定剂或它们的任意组合可以被添加到的固化性混合物和/或导电固化性混合物中。

在步骤206中，加热导电固化性混合物以溶解固化性混合物中的金属盐和其它添加剂(如果存在的话)以形成导电固化性溶液。加热可包括加热到约180°F~约240°F的温度，或到约200°F~约220°F的温度，加热时间为约1小时~约4小时，或为约1.5小时~约2.5小时。在一个例子中，形成的导电固化性溶液包括在约220°F~约240°F的温度下，加热导电固化性混合物约2小时~约4小时。

在步骤208中，将异氰酸酯数大于23或大于25的聚合MDI与在步骤206中形成的导电固化性溶液混合。混合可以包括，例如高剪切混合。混合可在计量机中进行(例如，可获自Max Machinery,Inc.,Healdsburg,CA)。聚合MDI和导电固化性溶液的总流速可为约100g/分钟~约1500g/分钟(例如，约500g/分钟~约1300g/分钟)。在混合时，聚合MDI的温度是为约90°F~约120°F，并且来自步骤206的导电固化性溶液的温度为约180°F~约200°F。升高的温度有助于保持合适的混合粘度。最终的聚氨酯产品中的金属盐总量(如果存在的话包括额外的导电助剂)为约0.1重量%~约8重量%(例如，为约0.2重量%~约5重量%)。

在步骤210中，将来自步骤208的聚氨酯倒入模具。可采用计算机辅助计量机(例如，可获自Max Machinery,Inc.)倒入聚氨酯。在一些情况下，步骤208中涉及的混合可能会在模具中进行，使得导电固化性溶液连续的与模具中的聚合MDI反应。在一些情况下，通过在管或包括制备好的金属轴的轴模具(shaft mold)中，混合适当的聚氨酯前体和其它成分制备辊。轴的制备可以包括导电性粘接剂的涂覆、一定时间(例如约2小时~约3小时)的烘烤(例如在约240°F~约260°F的温度)和冷却至室温。该轴可以是，例如杆形或圆形管。该模具可以是U形、矩形、方形或圆形的。模制过程可以包括，例如垂直或水平铸造、旋转铸造、离心法、旋转涂覆、挤出或拉挤工艺。

适合于涂覆用作本文所述辊的金属轴的导电性粘接剂，可促进导电热固性聚氨酯与轴的粘合性，并且还可以抑制金属轴的腐蚀。合适的导电性粘接剂，例如，包括100重量份的可得自Engineered Materials Systems,Inc.(Delaware,OH)的EMB C200-91-FR(粘接剂)、9重量份的镁粉和0.25重量份可得自Air Products的DABCO DC-190(硅树脂表面活性剂)的混合物。

在步骤212中，模具中的聚氨酯进行热刷固化(heat table curing)。在一实施例中，热刷固化的持续时间可能是约10分钟~约45分钟(例如约10分钟~约20分钟)。热刷固化的温度为约130°F~约200°F(例如约170°F)。热刷固化后，在步骤214中从模具中移除辊。在步骤216中，辊置于加热炉中进行后固化，后固化为在约140°F~约220°F(例如约180°F~约200°F)持续约6小时~约24小时(例如约8小时~约16小时、约8小时~约12小时或约12小时~约16小时)。来自步骤216的经后固化的辊，可以在步骤218中在室温下固化。室温可包括，例如约60°F~约95°F的温度。在步骤218中的室温固化可能持续一天或更长时间。在一些情况下，辊在室温固化2~3天，然后再进一步加工。在室温固化约两~三个星期后，辊可达到最大电导率。

室温固化后，辊在步骤220中进行额外的加工处理，以提供具有给定尺寸、电阻率、表面粗糙度、总指示器读数(total indicator reading)、凸度(crown)、平直度(straightness)、圆度等的成品辊从而用作导电辊。额外的加工处理可以包括，例如粗磨、精磨、顶部涂覆(例如用聚氨酯或硅树脂)、超精加工或者它们的组合。顶部涂覆可以通过，例如吻涂(kiss coating)、喷涂或浸涂来进行。成品辊可具有约0.2微米~约0.8微米或约0.2微米~约0.5微米的表面粗糙度，Ra。立方体的硬度和体积电阻率可分别用肖氏硬度计(例如，可得自Instron Corporation，Canton，MA)和Keithley 8008电阻率测试台(KeithleyInstruments,Inc.,Cleveland,OH)测量。

同时，通过工艺200形成辊100，聚氨酯立方体也可以由基本相同的方法在不同的模具中制备，其没有导电芯。聚氨酯立方体可用于“以立方体形式(on cube)”的硬度和电阻率的测量。在一例中，浇铸、脱模和辊一起固化尺寸1”×1”×1.3”的立方体。后固化以及室温固化之后，可以测量立方体的硬度和体积电阻率。

通过ASTM片，例如12”×12”×1/8”，利用得自Instron(Norwood,MA)的设备并根据ASTM方法D412、D624、D395B、D2240、D2632和D575测定了其他的物理性质诸如拉伸强度、伸长率、撕破强度、压缩变形、压缩模量、拉伸模量和巴肖氏回弹(Bashore rebound)，。

实施例

热固性聚氨酯辊采用计算机辅助计量机制备，该计量机得自MaxMachinery,Inc.，具有四个装有温度控制、压力控制、高真空和流量控制的罐(tank)。表I列出了在流B1(MONDUR MR或其他的聚合MDI)和流B2(在表II中所示的导电固化性物质/聚酯多元醇/聚酯多胺溶液)中二异氰酸酯的温度(°F)和流动速率(g/分钟)。在表II中的实施例1-8的总流速或流B1和B2流流速为约600g/分钟~约1300g/分钟。

表I.聚氨酯前体的温度和流速

表II.导电固化性组合物(流B2)

DESMOPHEN F207-60A是可获自Bayer MaterialScience的聚酯多元醇。PIOTHANE 3500DEA是可获自Panolam Industries International,Inc.的聚酯多元醇。DABCO 33LV是可获自Air Products的催化剂。STABAXOL P200是可获自Rein Chemie Rheinaur GmbH的水解稳定剂。BHT是可获自BASFCorporation的抗氧化剂。TINUVIN328是可获自于BASF Corporation的UV光稳定剂。

聚氨酯前体(流B1和流B2)流入到加热至150°F的温度的搅拌头(mixinghead)，并浇铸到加热至200°F的七腔的钢制辊模具。立方体模具(1.3”×1.3”×0.5”)也充满了聚氨酯前体。置于辊模具中的钢轴预先涂覆有如本文所述的导电性粘接剂，并在260°F预烘烤至少两个小时。部分固化的、固体的聚氨酯在置于烘箱(温度为180°F~220°F)中10~45分钟后脱模，并后固化8小时~16小时。然后通过粗磨和精磨制造辊。然后该辊顶涂覆有湿固化聚氨酯顶部涂覆材料或湿固化硅树脂顶部涂覆材料。所得的顶涂层的厚度为约5微米~25微米。成品辊的硬度和电阻率列于表III。

表III.成品辊的性质(以立方体形式)

从表III中可以看出，实施例1-8的配方的聚氨酯以立方体形式的硬度的范围为15肖氏A~29肖氏A。实施例1-8的聚氨酯配方的体积电阻率的范围为5.1E4Ω·cm~8.5E4Ω·cm或为约5E4Ω·cm~约9E5Ω·cm。

对比例

二异氰酸酯MDI(聚氨酯L)和聚合MDI(聚氨酯P)形成的聚氨酯按照上述实施例中所描述的工艺制备。对于聚氨酯L，流B1为ISONATE 143L，聚碳化二亚胺改性的二苯基甲烷二异氰酸酯，其中包括二苯基甲烷二异氰酸酯(OCN-R-NCO)和聚碳化二亚胺，能够加合形成，如下所示。

对于聚氨酯P，流B1为MONDUR MR LIGHT，聚合的二苯基甲烷二异氰酸酯，包括如下图所示的通式结构：

表IV和V列出了分别用于形成聚氨酯L和聚氨酯P的流B2中的导电固化性溶液中以重量份计的成分。表VI列出了用于形成聚氨酯L和聚氨酯P的流B1和B2的重量份。

表IV.用于聚氨酯L的导电固化性组合物

B1流：ISONATE143L

PLURACOL P380是可获自BASF Corporation的聚醚多元醇(分子量6500)。ACCLAIM 4220N是可获自Bayer MaterialScience的聚醚多元醇(分子量4000)。FOMREZ UL-29可获自Witco的催化剂。

表V.用于聚氨酯P的导电固化性组合物

B1流：MONDUR MR LIGHT

如与表II中描述的PIOTHANE 3500DEA是可获自Panolam IndustriesInternational,Inc.的聚酯多元醇。

表VI.聚氨酯L和聚氨酯P的组成

通过ASTM D2240评估聚氨酯L和P肖氏A硬度。通过ASTM D412评估聚氨酯L和P的拉伸强度和伸长率。使用ASTM D624评估Die C撕破强度。使用ASTM D395方法B评估室温(RT，在这个例子中约72°F)下以及157°F下的压缩变形。通过ASTM D429方法B评估头速度(head speed)为9.5cm/分钟时光滑的陶瓷表面的90°角剥离强度。结果示于表VII。

表VII.聚氨酯L和聚氨酯P的性质

从表VII可以看出，室温下，聚氨酯L的压缩变形为聚氨酯P的压缩变形的约两倍，并且在157°F下，为聚氨酯P的压缩变形约5倍。聚氨酯L的粘合力(粘性的量度)是聚氨酯P的约25倍。

已经描述了多个实施例。然而，将被理解的是可以在不脱离本公开的精神和范围的情况下作出各种修改。因此，其他的实施方式在下述的权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种由混合物形成的导电热固性聚氨酯，包括：

聚合的二苯基甲烷二异氰酸酯；

软链段，该软链段包括聚酯多元醇、聚酯多胺、或它们的组合；以及

金属盐，

其中所述导电热固性聚氨酯在室温下具有小于5%的压缩变形。

2.根据权利要求1所述的导电热固性聚氨酯，其中混合物进一步包括硬链段，该硬链段包括多元醇、多胺、或它们的组合。

3.根据权利要求2所述的导电热固性聚氨酯，其中软链段比硬链段的重量比为至少100或至少200。

4.根据上述权利要求中任一项所述的导电热固性聚氨酯，其中混合物进一步包括液体导电添加剂，该导电添加剂包括溶于溶剂的额外金属盐，其中额外金属盐是液体导电添加剂的约1重量%~约20重量%。

5.根据权利要求4所述的导电热固性聚氨酯，其中额外金属盐是一种碱金属盐或过渡金属盐，或其中额外金属盐选自高氯酸锂、氯化铜(II)、和氯化铁(III)。

6.根据权利要求4-6中任一项所述的导电热固性聚氨酯，其中溶剂选自三(2-丁氧基乙基磷酸酯)、三(β-氯乙基)磷酸酯、三(β-氯丙基)磷酸酯。

7.根据上述权利要求中任一项所述的导电热固性聚氨酯，其中导电热固性聚氨酯的压缩变形在室温下最低至0.5%、在室温下为0.5%~5%、在室温下为0.5%~3%，和/或在157°F下最低至3%，其中所述导电热固性聚氨酯的硬度最低至15肖氏A，以立方体形式、为15肖氏A~30肖氏A，以立方体形式、为20肖氏A~30肖氏A，以立方体形式，和/或其中所述的导电热固性聚氨酯的体积电阻率最低至5E4Ω·cm、为5E4Ω·cm~9E5Ω·cm、或为8E4Ω·cm~6E5Ω·cm。

8.根据上述权利要求中任一项所述的导电热固性聚氨酯，其中所述软链段具有至少900的当量重量。

9.根据权利要求2至8中任一项所述的导电热固性聚氨酯，其中所述硬链段具有小于200的当量重量。

10.根据上述权利要求中任一项所述的导电热固性聚氨酯，其中金属盐包括碱金属盐或过渡金属盐，其中金属盐包括碱金属盐且该碱金属盐是碱金属高氯酸盐，和/或其中碱金属高氯酸盐是高氯酸锂。

11.根据上述权利要求中任一项所述的导电热固性聚氨酯，其中导电热固性聚氨酯中金属盐的重量百分比为0.1重量%~8重量%、或0.5重量%~5重量%。

12.根据上述权利要求中任一项所述的导电热固性聚氨酯，其中导电热固性聚氨酯的粘合力为5g/cm~20g/cm、为5g/cm~30g/cm、和/或为5g/cm~50g/cm。

13.根据上述权利要求中任一项所述的导电热固性聚氨酯，其中软链段选自聚酯多元醇、聚酯多胺、或它们的组合。

14.根据权利要求2至13中任一项所述的导电热固性聚氨酯，其中硬链段选自多元醇、多胺、或它们的组合。

15.一种印刷或纸张处理设备用辊，该辊包括：

圆柱状金属芯；和

在圆柱状金属芯周围形成的导电热固性聚氨酯，导电热固性聚氨酯如权利要求1至14任一项所述。

16.根据权利要求15所述的辊，其中辊包括圆柱状金属芯和导电热固性聚氨酯之间的粘合涂层，和/或其中粘合涂层是防腐涂层。

17.根据权利要求16所述的辊，其中粘合涂层由包括导电性粘合剂、镁粉末、和表面活性剂的混合物形成。

18.根据权利要求15至17中任一项所述的辊，其进一步包括涂覆在导电热固性聚氨酯表面的顶涂层。

19.根据权利要求18所述的辊，其中顶涂层是选自湿固化聚氨酯和湿固化硅树脂。

20.根据权利要求15至19中任一项所述的辊，其中辊选自显影辊、充电辊、出纸辊、调色剂添加辊、和偏压传输辊。

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