[发明专利]用于制造超指数的热塑性聚氨酯弹性体前体的方法以及由该前体制得的热塑性聚氨酯弹性体

说明书

本申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2012年1月3日提交的标题为“用于制造超指数热塑性聚氨酯弹性体前体的方法以及由该前体制得的热塑性聚氨酯弹性体(METHOD FOR MAKING OVER-INDEXED THERMOPLASTIC POLYURETHANE ELASTOMER PRECURSOR AND THERMOPLASTIC POLYURETHANE ELASTOMER MADE FROM THE PRECURSOR)”的美国临时专利申请号61/582,658的优先权，并将该申请通过引用结合在此。

发明背景

1.发明领域

本发明涉及一种用于制造超指数的热塑性聚氨酯弹性体前体的方法。本发明还涉及由该前体制得的热塑性聚氨酯弹性体。

2.相关技术说明

聚氨酯是一种在许多工业中广泛使用的聚合物。聚氨酯的一个特征是它可制成热塑性形式或热固性形式。热塑性聚合物材料可以可逆地熔化，且因此可使用在各种制造技术中，例如利用这性质的压缩模制。另一方面，热固性聚合物材料通常通过混合两或两种以上组分形成以形成一种无法再熔化或再加工的固化聚合物材料。当用以制造包括高尔夫球的各种物品时，每一种聚合物材料具有优点及缺点。

因为聚氨酯典型地是异氰酸酯部分及羟基部分的产物，所以聚氨酯的特性及特征可通过选择特定反应物而在一程度上调整。例如，长链多元醇及短多元醇经常都在相同聚氨酯分子中使用。长链多元醇在该聚氨酯中提供软区域或段并且短链多元醇与异氰酸酯结合而在该聚氨酯中形成硬区域或段。但是，从在聚氨酯的热固性形式与热塑性形式之间的差异可看出，反应物的个性特征(identity)以及分子量不是该聚氨酯产物的特性与特征的唯一决定因素。

在高尔夫球技术中，已有使用热固性聚氨酯弹性体作为用以制造，例如，外覆盖层的早期(巴拉塔)及晚期(离子聚合物)组合物的替代物的许多尝试，离子聚合物经常被软化以改善传感(feel)及控制。热固性聚氨酯弹性体比较便宜且提供良好的打击感及良好耐擦性。特别地，与软化的离子聚合物树脂混合物比较，热固性聚氨酯弹性体可在耐擦性方面有改善。但是，热固性材料要求复杂的制造过程以引入原料且接着进行固化反应，这使该制造过程比较没有效率。

虽然热固性聚氨酯可做成坚固、耐破坏的物品，但是这些物品不容易回收利用。热塑性聚氨酯通过热而软化并且因此适合回收利用。热塑性聚氨酯经常通过制备一种前体而制成，并且典型地在各种加工步骤中的多个阶段固化。但是，热塑性聚氨酯典型地比热固性聚氨酯不耐用且不具耐擦性。

虽然可在连续加工步骤中由反应物(例如，异氰酸酯及羟基)产生最终产物，但是该加工通常难以成功且有效率地实施。该连续加工典型地要求许多不同过程的配合且经常要求将另一种产物，例如一种欲以该聚氨酯覆盖的产物，整合在该制造过程中。该配合是困难的。因此，一种典型操作技术是分别制造热塑性聚氨酯，且接着使用这种预制产物形成该物品。依此方式，加工被分段且使各段更容易管理。

当该热塑性聚氨酯超指数时会引入额外的挑战。超指数聚氨酯的制造及储存是典型的，但在该产物中的自由异氰酸酯部分会吸湿且在水存在情形下反应是已知的。因此，该储存的热塑性聚氨酯的目前加工技术要求在使用前干燥。即使如此，已发现这程序仍不合格，并且得到的热塑性聚氨酯弹性体会具有较差的质量。

虽然高尔夫球技术大量使用热塑性聚氨酯，但是耐擦、耐用的材料在其他技术中也是重要的。例如，例如物品诸如家畜识别标签、鞋底、行李标签及许多种类的运动球，要求一种耐用、坚固产品，良好肖氏D硬度，及挠曲模量。耐擦的表面也是有用的。

因此，由于前述原因，在本领域中存在一种解决上述现有技术缺点的系统和方法的需要。特别地，存在一种耐用且在使用上耐擦的热塑性聚氨酯弹性体的需要。

发明内容

在一个方面，本披露涉及一种用于制造热塑性聚氨酯弹性体前体的方法。该前体是超指数的，即，相对羟基或与该异氰酸酯的其他反应物具有一摩尔过量的异氰酸酯部分。这些异氰酸酯部分可供在一个两步骤固化程序的第二步骤中与水反应。得到的聚氨酯/尿素混合物是一种耐用且坚固，且可耐擦的超指数的热塑性聚氨酯弹性体。