專利名稱：用于高爾夫球殼的可流延聚脲組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聚脲預聚物組合物，以及由其制備的聚脲和聚(脲-共聚-氨基甲酸酯)彈性體。所述彈性體可用于制造高爾夫球和高爾夫球殼。
背景技術(shù)：
聚氨酯彈性體和/或聚(氨基甲酸酯-共聚-脲)彈性體廣泛用于制造高爾夫球和高爾夫球殼。參見例如美國專利5，334，673,7, 244，384,7, 481，956和7，491，787。聚氨酯可制造具有巴拉塔樹膠覆蓋的球的觸感和敲擊聲的高爾夫球殼，并提供更強的耐切割性。此外，聚氨酯的回彈性通常比巴拉塔樹膠更高，使制得的球能具有良好的觸感和良好的距離性。聚氨酯覆蓋的球的另一有利特征為耐剪切性。耐剪切性度量來自具有尖銳溝槽的球桿的沖擊對殼的破壞，該破壞可以將殼撕掉一小部分。相反，耐切割性度量失誤擊打?qū)さ钠茐?，其中鐵桿的前端直接切入殼中。雖然現(xiàn)在已知聚氨酯配制物既具有耐剪切性又具有可接受的回彈性，同時保持巴拉塔樹膠的敲擊聲和觸感，但在耐切割性和耐剪切性以及溫度穩(wěn)定性方面有進一步改進的空間。聚脲也可以用于制造高爾夫球，并為多異氰酸酯與伯或仲胺封端的材料的反應產(chǎn)物。聚脲通常在提供耐切割性、耐剪切性、耐高溫性、耐化學性和光穩(wěn)定性上優(yōu)于聚氨酯。 但是，多異氰酸酯和胺之間的反應比多異氰酸酯和羥基封端的材料之間的反應快大于100 倍。由于胺和氰酸酯的反應速度快，聚脲體系僅在噴涂和反應注塑(RIM)中有商業(yè)價值，而在用于制造高性能聚氨酯彈性體的低壓流延中沒有。結(jié)果，大多數(shù)流行的聚氨酯彈性體基于使芳族異氰酸酯與羥基封端的多元醇反應的化學方式，這導致形成聚氨酯鍵(linkage) 而不是聚脲鍵。脂族多異氰酸酯如4，4'-亞甲基雙(環(huán)己基)異氰酸酯(H12MDI)、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)和1，6_六亞甲基二異氰酸酯(HDI)等的反應性較低，并且有時當它們與反應較慢的胺如空間位阻的芳族和脂族胺反應時可以用于制造聚脲彈性體。雖然基于這些異氰酸酯的聚脲組合物具有改進的光穩(wěn)定性，但它們經(jīng)常附帶有材料機械性質(zhì)上的下降，這導致差的耐剪切性和耐切割性。通常這些聚脲彈性體還需要在高溫下長時間的后固化以完成各組分的反應并達到最大的物理性質(zhì)。即使采用長的固化時間，基于脂族多異氰酸酯的市售聚脲也經(jīng)常在溫和的溫度下表現(xiàn)出軟化性(硬度喪失)。高溫下長時間的后固化能夠顯著地降低產(chǎn)率，并且在高溫下的軟化影響球的使用范圍和旋轉(zhuǎn)。因此，這兩者都是極為不希望的，并且如可能應該避免的。另一方面，芳族異氰酸酯如甲苯二異氰酸酯(TDI)和二苯基甲烷二異氰酸酯 (MDI)典型地比它們的脂族相應物的反應性更強。由于芳族異氰酸酯和多胺之間的反應快， 芳族多異氰酸酯不是聚脲預聚物組合物的首要候選者，其中的多胺和芳族異氰酸酯之間的劇烈反應可導致反應失控并引起反應性化學事故。結(jié)果，它們通常被摒棄作為聚脲預聚物的潛在候選者。結(jié)果，今天市場上幾乎所有的預聚物產(chǎn)品都是聚氨酯預聚物，突出了對制造聚脲預聚物的挑戰(zhàn)。因此，期望具有聚脲體系，其在開端具有較低的反應性，例如當各組分混合時構(gòu)建較低的粘度，從而該體系可以通過流延(casting)工藝加工，而同時在后端具有足夠的反應性使得彈性體可以實現(xiàn)充分的性能(最大物理性質(zhì))而無需在高溫下的后固化。雖然所有聚脲體系是期望的，但一些基于多異氰酸酯的聚脲體系由于多異氰酸酯的快速反應性而難以通過流延加工。在這種情況下，羥基封端的固化劑可用于減慢反應，使得形成氨基甲酸酯鍵而不是脲鍵。結(jié)果，產(chǎn)生了聚(脲-共聚氨基甲酸酯)彈性體。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明總體涉及高爾夫裝備，其至少一部分是由聚脲組合物形成的。在一種實施方式中，本發(fā)明涉及包含聚脲的單層(one-piece)高爾夫球。在另一種實施方式中，本發(fā)明的組合物用于包含至少一個殼層和芯的兩層和多組件(例如，三層、四層等)高爾夫球，其中至少一個殼層包含至少一種聚脲，以及包含具有兩個或更多個層的芯和/或殼的多組件高爾夫球，其中至少一個這樣的層由至少一種聚脲形成。更具體而言，在一種實施方式中，本發(fā)明涉及包含芯和殼的高爾夫球，所述殼包含聚脲彈性體，所述聚脲彈性體包含至少一種胺固化劑與多異氰酸酯組合物以及至少一種在 20°C的蒸氣壓低于0. OlmmHg的第二多異氰酸酯的反應產(chǎn)物，其中所述多異氰酸酯組合物包含異氰酸酯封端的預聚物，所述異氰酸酯封端的預聚物包含至少一種反應性大于4， 4'-亞甲基雙(環(huán)己基)異氰酸酯的反應性和官能度為1. 7 2. 3的第一多異氰酸酯和至少一種胺封端的化合物，其分子量大于1000且選自胺封端的烴、胺封端的聚醚、胺封端的聚酯、胺封端的聚己內(nèi)酯、胺封端的聚碳酸酯、胺封端的聚酰胺、和它們的混合物。在另一種實施方式中，本發(fā)明涉及包含芯和殼的高爾夫球，所述殼包含聚(氨基甲酸酯-共聚-脲)彈性體，所述聚(氨基甲酸酯-共聚-脲)彈性體包含羥基固化劑與多異氰酸酯組合物以及至少一種在20°C的蒸氣壓低于0. OlmmHg的第二多異氰酸酯的反應產(chǎn)物，其中所述多異氰酸酯組合物為異氰酸酯封端的預聚物，其包含至少一種反應性大于4，4'-亞甲基雙(環(huán)己基) 異氰酸酯的反應性和官能度為1. 7 2. 2的第一多異氰酸酯和至少一種胺封端的化合物， 所述胺封端的化合物的分子量大于1000且選自胺封端的烴、胺封端的聚醚、胺封端的聚酯、胺封端的聚己內(nèi)酯、胺封端的聚碳酸酯、胺封端的聚酰胺、和它們的混合物。在另一種實施方式中，本發(fā)明涉及高爾夫球，包含芯；設置在所述芯周圍以生成內(nèi)球的層；和流延在所述內(nèi)球上的殼，其中所述殼包含聚脲材料，所述聚脲材料包含至少一種胺封端的固化劑與胺反應性組合物以及至少一種在20°C的蒸氣壓低于0. OlmmHg的第二異氰酸酯的反應產(chǎn)物，所述胺反應性組合物包含異氰酸酯封端的預聚物，所述異氰酸酯封端的預聚物包含至少一種第一多異氰
5酸酯和至少一種胺封端的化合物的反應產(chǎn)物，其中所述多異氰酸酯具有大于1，1'-亞甲基-雙(4-異氰酸基環(huán)己烷)的反應性的反應性和1. 7 2. 3的官能度，其中所述胺封端的化合物選自胺封端的烴、胺封端的聚醚、胺封端的聚酯、胺封端的聚己內(nèi)酯、胺封端的聚碳酸酯、胺封端的聚酰胺、和它們的混合物。在進一步的實施方式中，本發(fā)明涉及高爾夫球，其包含芯；設置在所述芯周圍以生成內(nèi)球的層；和流延在所述內(nèi)球上的殼，其中所述殼包含聚(氨基甲酸酯-共聚-脲)彈性體，所述聚(氨基甲酸酯-共聚-脲)彈性體包含至少一種羥基封端的固化劑與異氰酸酯組合物以及至少一種在20°C的蒸氣壓低于0. OlmmHg的第二異氰酸酯的反應產(chǎn)物，所述異氰酸酯組合物包含異氰酸酯封端的預聚物，所述異氰酸酯封端的預聚物包含至少一種第一多異氰酸酯和至少一種胺封端的化合物的反應產(chǎn)物，其中所述多異氰酸酯具有大于4，4'-亞甲基雙(環(huán)己基)異氰酸酯的反應性和17 2. 3的官能度，其中所述胺封端的化合物選自胺封端的烴、胺封端的聚醚、胺封端的聚酯、胺封端的聚己內(nèi)酯、胺封端的聚碳酸酯、胺封端的聚酰胺、和它們的混合物。在另一種實施方式中，本發(fā)明涉及以上任一實施方式的高爾夫球，其中所述第一多異氰酸酯的反應性大于異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)的反應性。在另一方面，本發(fā)明涉及制造高爾夫球的方法，所述高爾夫球包含芯和包含在預制芯周圍模制的以下物質(zhì)的混合物的聚脲或聚(脲-共聚氨基甲酸酯)彈性體殼聚脲預聚物，其包含至少一種反應性大于4，4'-亞甲基雙(環(huán)己基)異氰酸酯的反應性和1.7 2. 3 的官能度的第一多異氰酸酯單體；和至少一種胺封端的化合物，其分子量大于1000且選自胺封端的烴、胺封端的聚醚、胺封端的聚酯、胺封端的聚己內(nèi)酯、胺封端的聚碳酸酯、胺封端的聚酰胺、和它們的混合物；至少第二多異氰酸酯，其蒸氣壓在20°C低于0. OlmmHg ；和至少一種胺或羥基官能的固化劑。在進一步的實施方式中，上述高爾夫球中固化劑加上多/多胺的摩爾當量與異氰酸酯當量之比為約0.6 1 約1.2 1。本發(fā)明的高爾夫球殼具有等于或超過現(xiàn)有可供使用的比較常見的聚氨酯和聚脲的良好的物理性質(zhì)，如良好的回彈性、耐剪切性和熱穩(wěn)定性。令人驚奇地，本發(fā)明的組合物具有期望的反應性特征，如長適用期(pot life)，短脫模時間和在高溫下沒有后固化。這些特性使本發(fā)明適于流延和反應注塑。
具體實施例方式本發(fā)明涉及聚脲組合物、多異氰酸酯混合物，以及由其制備的聚脲和聚(脲-共聚-氨基甲酸酯)彈性體。聚脲組合物為異氰酸酯封端的預聚物，所述異氰酸酯封端的預聚物包含至少一種反應性大于4，4'-亞甲基雙(環(huán)己基)異氰酸酯的反應性和官能度為1. 7 2. 3的多異氰酸酯與至少一種胺封端的化合物的反應產(chǎn)物，所述胺封端的化合物的分子量大于1000且選自胺封端的烴、胺封端的聚醚、胺封端的聚酯、胺封端的聚己內(nèi)酯、胺封端的聚碳酸酯、胺封端的聚酰胺、和它們的混合物。多異氰酸酯混合物包含與至少一種在20°C的蒸氣壓低于0. OlmmHg的第二多異氰酸酯混合的聚脲預聚物。所述多異氰酸酯混合物與至少一種羥基或至少一種胺官能的固化劑(擴鏈劑)反應以分別形成聚(脲-共聚-氨基甲酸酯)和聚脲彈性體。在另一種實施方式中，聚脲組合物為至少一種反應性大于4，4'-亞甲基雙(環(huán)己基)異氰酸酯的反應性和官能度為1. 7 2. 3的多異氰酸酯與至少一種胺封端的化合物和至少一種在20°C的蒸氣壓低于0. OlmmHg的第二多異氰酸酯的反應產(chǎn)物，所述胺封端的化合物的分子量大于1000且選自胺封端的烴、胺封端的聚醚、胺封端的聚酯、胺封端的聚己內(nèi)酯、胺封端的聚碳酸酯、胺封端的聚酰胺、和它們的混合物。在一種實施方式中，固化劑為芳族二胺。在進一步的實施方式中，聚脲組合物包含反應性大于異佛爾酮二異氰酸酯的多異氰酸酯。這些聚脲或聚(脲-共聚-氨基甲酸酯)彈性體當包含于各種高爾夫裝備如殼中時產(chǎn)生具有物理和空氣動力學性質(zhì)的高爾夫球。此外，這些組合物/混合物在彈性體的制造中具有期望的加工特性，如長適用期、短脫模時間和無需在高溫下的后固化，這使它們理想地用于標準流延、反應注塑和液體注塑。良好的性能和加工特性依靠多異氰酸酯的機械性質(zhì)和反應性的小心平衡。通過明智地選擇具有較高反應性的第一多異氰酸酯與胺封端的化合物反應，然后用具有相等或較低的反應性和低蒸氣壓的第二多異氰酸酯來平衡反應產(chǎn)物，達到混合物期望的反應性特性。通過調(diào)整聚脲體系的反應性，可以滿足各種加工技術(shù)的要求并確保在加工條件下聚脲物理性質(zhì)的完全顯現(xiàn)。多胺組分本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠得到的任何胺封端的化合物都適于在聚脲預聚物中使用。胺封端的化合物可包括胺封端的烴、胺封端的聚醚、胺封端的聚酯、胺封端的聚碳酸酯、 胺封端的聚己內(nèi)酯、和它們的混合物。胺封端的鏈段可為伯胺(NH2)或仲胺(NHR)的形式。本發(fā)明中使用的胺封端的化合物的分子量范圍可在約100 約10，000。如這里使用的，術(shù)語“約”與一個或多個數(shù)量或數(shù)值范圍連用，應理解是指所有這些數(shù)量，包括范圍內(nèi)的所有數(shù)值。在一種實施方式中，胺封端的化合物為約500或更大。在其它實施方式中， 胺封端的化合物的分子量為約1000或更大，或約2000或更大。在另一種實施方式中，胺封端的化合物的分子量為約8000或更少。在其它實施方式中，該分子量為4，000或更少，或約3，000或更少。例如，在一種實施方式中，胺封端的化合物的分子量為約1000 約4000。 因為較低分子量的聚醚胺可易于形成固體聚脲，可使用較高分子量的低聚物以避免形成固體。在一種實施方式中，胺封端的化合物包括具有以下通式結(jié)構(gòu)的胺封端的烴
權(quán)利要求
1.包含芯和殼的高爾夫球，所述殼包含聚脲彈性體，所述聚脲彈性體包含至少一種胺固化劑與多異氰酸酯組合物以及至少一種在20°C的蒸氣壓低于0. OlmmHg的第二多異氰酸酯的反應產(chǎn)物，其中所述異氰酸酯組合物包含異氰酸酯封端的預聚物，其包含至少一種反應性大于4，4'-亞甲基雙(環(huán)己基)異氰酸酯的反應性的和官能度為1. 7 2. 3的第一多異氰酸酯，和至少一種胺封端的化合物，其分子量大于1000且選自胺封端的烴、胺封端的聚醚、胺封端的聚酯、胺封端的聚己內(nèi)酯、胺封端的聚碳酸酯、胺封端的聚酰胺、和它們的混合物。
2.包含芯和殼的高爾夫球，所述殼包含聚(氨基甲酸酯-共聚-脲)彈性體，所述聚 (氨基甲酸酯-共聚-脲)彈性體包含羥基固化劑與多異氰酸酯組合物以及至少一種在 20°C的蒸氣壓低于0. OlmmHg的第二多異氰酸酯的反應產(chǎn)物，其中所述異氰酸酯組合物為異氰酸酯封端的預聚物，其包含至少一種反應性大于4，4'-亞甲基雙(環(huán)己基)異氰酸酯的反應性和官能度為1. 7 2. 2的第一多異氰酸酯，和至少一種胺封端的化合物，其分子量大于1000且選自胺封端的烴、胺封端的聚醚、胺封端的聚酯、胺封端的聚己內(nèi)酯、胺封端的聚碳酸酯、胺封端的聚酰胺、和它們的混合物。
3.高爾夫球，包含-(-H心；設置在所述芯周圍以生成內(nèi)球的層；和流延在所述內(nèi)球上的殼，其中所述殼包含聚脲彈性體，所述聚脲彈性體包含至少一種胺固化劑與異氰酸酯組合物以及至少一種蒸氣壓在20V為0. OlmmHg的第二異氰酸酯的反應產(chǎn)物，所述異氰酸酯組合物包含異氰酸酯封端的預聚物，所述異氰酸酯封端的預聚物包含至少一種第一多異氰酸酯和至少一種胺封端的化合物的反應產(chǎn)物，其中所述多異氰酸酯具有大于4，4'-亞甲基雙(環(huán)己基)異氰酸酯的反應性的反應性和17 2. 3的官能度，其中所述胺封端的化合物選自胺封端的烴、胺封端的聚醚、胺封端的聚酯、胺封端的聚己內(nèi)酯、胺封端的聚碳酸酯、胺封端的聚酰胺、和它們的混合物。
4.高爾夫球，包含-(-H心；設置在所述芯周圍以生成內(nèi)球的層；和流延在所述內(nèi)球上的殼，其中所述殼包含聚(氨基甲酸酯-共聚-脲)彈性體，所述聚 (氨基甲酸酯-共聚-脲)彈性體包含至少一種羥基封端的固化劑與異氰酸酯組合物以及至少一種在20°C的蒸氣壓低于0. OlmmHg的第二異氰酸酯的反應產(chǎn)物，所述異氰酸酯組合物包含異氰酸酯封端的預聚物，所述異氰酸酯封端的預聚物包含至少一種第一多異氰酸酯和至少一種胺封端的化合物的反應產(chǎn)物，其中所述多異氰酸酯具有大于4，4'-亞甲基雙(環(huán)己基)異氰酸酯的反應性的反應性和17 2. 3的官能度，其中所述胺封端的化合物選自胺封端的烴、胺封端的聚醚、胺封端的聚酯、胺封端的聚己內(nèi)酯、胺封端的聚碳酸酯、胺封端的聚酰胺、和它們的混合物。
5.權(quán)利要求1-4中任一項的高爾夫球，其中預聚物與第二異氰酸酯的重量比為·10 90 98 2。
6.權(quán)利要求1-4中任一項的高爾夫球，其中第一多異氰酸酯的反應性大于異佛爾酮二異氰酸酯的反應性。
7.前述權(quán)利要求中任一項的高爾夫球，其中所述胺封端的化合物包含伯胺、仲胺、三胺、或它們的組合。
8.前述權(quán)利要求中任一項的高爾夫球，其中所述殼的厚度為0.02英寸到約0. 035英寸。
9.前述權(quán)利要求中任一項的高爾夫球，其中所述殼的肖氏D硬度為40 60。
10.權(quán)利要求3或4的高爾夫球，其中所述層具有第一肖氏D硬度和所述殼具有40 60的第二肖氏D硬度，和其中第二肖氏D硬度與第一肖氏D硬度之比為約0. 7或更少。
11.權(quán)利要求1-4中任一項的高爾夫球，其中所述殼的通過巴肖回彈測得的回彈性為大于40%。
12.權(quán)利要求1-4中任一項的高爾夫球，其中所述胺封端的固化劑為烷基化芳族二胺或烷基化亞甲基二苯胺。
13.權(quán)利要求1-4中任一項的高爾夫球，其中第一多異氰酸酯為芳族異氰酸酯。
14.權(quán)利要求13的高爾夫球，其中第二多異氰酸酯為芳族異氰酸酯。
15.權(quán)利要求1-4中任一項的高爾夫球，其中第一多異氰酸酯為脂族多異氰酸酯。
16.權(quán)利要求1-4中任一項的高爾夫球，其中第二多異氰酸酯為脂族多異氰酸酯二聚體、三聚體或它們的混合物。
17.權(quán)利要求1-4中任一項的高爾夫球，其中第一多異氰酸酯為芳族多異氰酸酯，第二多異氰酸酯為脂族多異氰酸酯的二聚體、三聚體或它們的混合物。
18.權(quán)利要求1-4中任一項的高爾夫球，其中第一多異氰酸酯為脂族異氰酸酯，第二多異氰酸酯為芳族異氰酸酯。
全文摘要
這里公開的是具有改進的耐切割性和耐剪切性的高爾夫球。該高爾夫球包含芯、內(nèi)殼層、和外殼層，所述外殼層由聚脲或聚(脲-共聚氨基甲酸酯)形成，所述聚脲或聚(脲-共聚-氨基甲酸酯)包含1)聚脲預聚物，其包含至少一種第一多異氰酸酯與至少一種胺封端的化合物以及至少一種在20℃的蒸氣壓低于0.01mmHg的第二多異氰酸酯的反應產(chǎn)物，其中所述第一多異氰酸酯具有大于4，4′-亞甲基雙(環(huán)己基)異氰酸酯的反應性和1.7～2.3的官能度，其中所述胺封端的化合物選自胺封端的烴、胺封端的聚醚、胺封端的聚酯、胺封端的聚己內(nèi)酯、胺封端的聚碳酸酯、胺封端的聚酰胺、和它們的混合物；和2)至少一種包含胺或羥基官能硬化劑的固化劑。
文檔編號C08G18/50GK102414235SQ201080018772
公開日2012年4月11日 申請日期2010年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月30日
發(fā)明者謝瑞 申請人:陶氏環(huán)球技術(shù)有限責任公司