[发明专利]用于高尔夫球壳的可流延聚脲组合物

说明书

技术领域

本发明涉及聚脲预聚物组合物，以及由其制备的聚脲和聚(脲-共聚-氨基甲酸酯)弹性体。所述弹性体可用于制造高尔夫球和高尔夫球壳。

背景技术

聚氨酯弹性体和/或聚(氨基甲酸酯-共聚-脲)弹性体广泛用于制造高尔夫球和高尔夫球壳。参见例如美国专利5,334,673、7,244,384、7,481,956和7,491,787。聚氨酯可制造具有巴拉塔树胶覆盖的球的触感和敲击声的高尔夫球壳，并提供更强的耐切割性。此外，聚氨酯的回弹性通常比巴拉塔树胶更高，使制得的球能具有良好的触感和良好的距离性。聚氨酯覆盖的球的另一有利特征为耐剪切性。耐剪切性度量来自具有尖锐沟槽的球杆的冲击对壳的破坏，该破坏可以将壳撕掉一小部分。相反，耐切割性度量失误击打对壳的破坏，其中铁杆的前端直接切入壳中。

虽然现在已知聚氨酯配制物既具有耐剪切性又具有可接受的回弹性，同时保持巴拉塔树胶的敲击声和触感，但在耐切割性和耐剪切性以及温度稳定性方面有进一步改进的空间。

聚脲也可以用于制造高尔夫球，并为多异氰酸酯与伯或仲胺封端的材料的反应产物。聚脲通常在提供耐切割性、耐剪切性、耐高温性、耐化学性和光稳定性上优于聚氨酯。但是，多异氰酸酯和胺之间的反应比多异氰酸酯和羟基封端的材料之间的反应快大于100倍。由于胺和氰酸酯的反应速度快，聚脲体系仅在喷涂和反应注塑(RIM)中有商业价值，而在用于制造高性能聚氨酯弹性体的低压流延中没有。结果，大多数流行的聚氨酯弹性体基于使芳族异氰酸酯与羟基封端的多元醇反应的化学方式，这导致形成聚氨酯键(linkage)而不是聚脲键。

脂族多异氰酸酯如4，4′-亚甲基双(环己基)异氰酸酯(H₁₂MDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和1，6-六亚甲基二异氰酸酯(HDI)等的反应性较低，并且有时当它们与反应较慢的胺如空间位阻的芳族和脂族胺反应时可以用于制造聚脲弹性体。虽然基于这些异氰酸酯的聚脲组合物具有改进的光稳定性，但它们经常附带有材料机械性质上的下降，这导致差的耐剪切性和耐切割性。通常这些聚脲弹性体还需要在高温下长时间的后固化以完成各组分的反应并达到最大的物理性质。即使采用长的固化时间，基于脂族多异氰酸酯的市售聚脲也经常在温和的温度下表现出软化性(硬度丧失)。高温下长时间的后固化能够显著地降低产率，并且在高温下的软化影响球的使用范围和旋转。因此，这两者都是极为不希望的，并且如可能应该避免的。

另一方面，芳族异氰酸酯如甲苯二异氰酸酯(TDI)和二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)典型地比它们的脂族相应物的反应性更强。由于芳族异氰酸酯和多胺之间的反应快，芳族多异氰酸酯不是聚脲预聚物组合物的首要候选者，其中的多胺和芳族异氰酸酯之间的剧烈反应可导致反应失控并引起反应性化学事故。结果，它们通常被摒弃作为聚脲预聚物的潜在候选者。结果，今天市场上几乎所有的预聚物产品都是聚氨酯预聚物，突出了对制造聚脲预聚物的挑战。

因此，期望具有聚脲体系，其在开端具有较低的反应性，例如当各组分混合时构建较低的粘度，从而该体系可以通过流延(casting)工艺加工，而同时在后端具有足够的反应性使得弹性体可以实现充分的性能(最大物理性质)而无需在高温下的后固化。

虽然所有聚脲体系是期望的，但一些基于多异氰酸酯的聚脲体系由于多异氰酸酯的快速反应性而难以通过流延加工。在这种情况下，羟基封端的固化剂可用于减慢反应，使得形成氨基甲酸酯键而不是脲键。结果，产生了聚(脲-共聚氨基甲酸酯)弹性体。

发明内容

本发明总体涉及高尔夫装备，其至少一部分是由聚脲组合物形成的。在一种实施方式中，本发明涉及包含聚脲的单层(one-piece)高尔夫球。在另一种实施方式中，本发明的组合物用于包含至少一个壳层和芯的两层和多组件(例如，三层、四层等)高尔夫球，其中至少一个壳层包含至少一种聚脲，以及包含具有两个或更多个层的芯和/或壳的多组件高尔夫球，其中至少一个这样的层由至少一种聚脲形成。

更具体而言，在一种实施方式中，本发明涉及包含芯和壳的高尔夫球，所述壳包含聚脲弹性体，所述聚脲弹性体包含至少一种胺固化剂与多异氰酸酯组合物以及至少一种在20℃的蒸气压低于0.01mmHg的第二多异氰酸酯的反应产物，其中所述多异氰酸酯组合物包含：

异氰酸酯封端的预聚物，所述异氰酸酯封端的预聚物包含至少一种反应性大于4，4′-亚甲基双(环己基)异氰酸酯的反应性和官能度为1.7～2.3的第一多异氰酸酯和