专利名称：多层高尔夫球用阳离子聚脲壳组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有至少一个由阳离子聚脲材料形成的层的高尔夫球。具体地说，本 发明的组合物包括包含带有阳离子基团的脲连接的聚合物骨架，该组合物可在烷基化剂、 季铵化剂或三元化剂(ternarizing agent)的存在下由含异氰酸酯的组分和对异氰酸酯具 有反应性的组分形成。在另一实施方案中，在胺部分的存在下，通过烷基化剂、季铵化剂或 三元化剂由后聚合反应由异氰酸酯预聚物或单体的反应性挤出形成本发明的组合物。本发 明的组合物可用于高尔夫球的任意外层，例如，外壳层或内壳层，或者，本发明的组合物可 用作设置于高尔夫球的结构外层上的涂层。
背景技术：
多年来，高尔夫球制造商已对多种高尔夫球用材料及高尔夫球制造方法进行了试 验，以试图改善总体性能和耐用性并进一步改进制造过程。例如，由于离聚物树脂具有耐用性、回弹性和耐磨损性的特性，因而，在过去的几 年中，高尔夫球制造商已使用该材料作为高尔夫球壳材料。然而，虽然离聚物树脂比其它类 型的高尔夫球层材料更为耐用，但这一导致耐用性的性能还产生了硬的“触感”并通常导致 较低的旋转速率，从而，由于离聚物树脂的硬度，使得控制性较差。可选择地，聚氨酯组合物产生了“软的”壳，且由于提高了旋转，通常能够获得较好 的控制性。由于常规聚氨酯壳材料通常由芳族组分形成，该材料的紫外线降解导致变黄，使 得近来趋向于使用光稳定的壳材料，例如脂族聚氨酯和聚脲材料。然而，就其本质来说，无 论是芳族的还是脂族的，聚氨酯和聚脲材料的相对低的硬度均带来了耐用性问题。为了抵消由离聚物包覆的高尔夫球的“硬的”触感以及由聚氨酯包覆的高尔夫球 和由聚脲包覆的高尔夫球的耐用性和粘合性问题，进行了进一步的尝试并获得了硬的离聚 物树脂(即，具有约60及更高的肖氏D硬度值的树脂)与相对较软的聚合物材料的共混物。 例如，已经使用聚氨酯与硬的离聚物的共混物来形成高尔夫球的中间层和壳层。但是，由于 各组分的不相容性，当将这种共混物用于制造高尔夫球时，其通常难以加工。此外，由这些 不相容的混合物制得的高尔夫球具有不利的高尔夫球性能，例如差的耐用性、差的耐切割 性等。因而，在高尔夫球领域中，存在对以下材料的需要，即既具有聚氨酯和/或聚脲的 有益性能又具有期望的回弹性和与例如涂料和油墨的装饰层的相容性的材料。此外，具有 至少部分地由这种组合物形成的层的高尔夫球是有利的。本发明涉及了这样的材料、形成 该材料的方法以及由这些材料形成的高尔夫球部件。
发明内容
本发明涉及包括芯和壳的高尔夫球，其中，壳包括聚合物，所述聚合物包括 包含含异氰酸酯的组分和对异氰酸酯具有反应性的组分的聚脲预聚物、以及硬化剂 (curative)，其中，所述聚脲预聚物包含以该聚脲预聚物的重量计约 约50%的阳离子基团；所述硬化剂包含胺封端的固化剂和具有通式QX的中和剂，其中，Q包括氢、烷基、 苯甲基、或它们的组合，且X包括单价阴离子。在本发明的这一方面，壳可包括内壳和外壳，且这两个壳层中的一个或者两个可 由所述聚合物形成。在一个实施方案中，外壳包含所述聚合物。在另一实施方案中，内壳包 含所述聚合物。在一个实施方案中，对异氰酸酯具有反应性的组分包括伯二胺、仲二胺、伯三胺、 仲三胺、或它们的混合物。在另一实施方案中，对异氰酸酯具有反应性的组分包括伯三胺或 者仲三胺。本发明还涉及包括芯和壳的高尔夫球，其中，壳包括聚合物，所述聚合物包括包 含含异氰酸酯的组分与对异氰酸酯具有反应性的组分的反应产物的聚脲预聚物、以及包含 胺封端化合物的硬化剂，其中，对异氰酸酯具有反应性的组分具有下列通式结构之一H2N-R1-NH2 ；R2HN-R1-NHR2 ；R3R2N-R1-NR2R3 ；H2N-R1-NHR2 ；R3R2N-R1-NH2 ；或R3R2N-R1-NHR2其中，R1包括未取代或取代的直链或支化的脂族基团、未取代或取代的芳族基团、 或它们的混合，其中&和民独立地包括烷基、芳基或芳烷基，且其中所述聚脲预聚物包含以 所述预聚物的重量计约5% 约25%的阳离子基团；和包含胺封端化合物的硬化剂。在本发明的这一方面，硬化剂可进一步包含具有通式QX的中和剂，其中， Q包括氢、烷基、苯甲基、或它们的组合，X包括单价阴离子。此外，阳离子基团可选自 ξΝ _、一、=S _、及它们的混合。壳可包括内壳层和外壳层。在一个实施方案中，内壳层包含所述聚合物。在可选 择的实施方案中，外壳层包含所述聚合物。本发明还涉及包括至少一层的高尔夫球，所述层包含聚合物，该聚合物包含由二 异氰酸酯与胺封端的组分的反应产物形成的聚脲预聚物、以及含中和剂和胺封端的固化剂 的硬化剂，其中，所述聚脲预聚物包含约 约50%的选自ξΝ —、ξΡ _、=s —、 及它们的混合的阳离子基团，且所述胺封端的固化剂可具有下列通式中的至少一个H2N-R1-NH2 ；R2HN-R1-NHR2 ；R3R2N-R1-NR2R3 ；H2N-R1-NHR2 ；R3R2N-R1-NH2 ；或R3R2N-R1-NHR2其中，R1包括未取代或取代的直链或支化的脂族基团、未取代或取代的芳族基团、 或它们的混合，其中R2和R3独立地包括烷基、芳基或芳烷基。所述聚合物可为热塑性的或 热固性的。在本发明的这一方面，中和剂可具有通式结构QX，其中，Q包括氢、烷基、苯甲基、或它们的组合，且X包括单价阴离子。在一个实施方案中，单价阴离子包括氟离子、氯离子、 溴离子、碘离子、氢氧根、碳酸根、及它们的混合。此外，高尔夫球可包括芯、设置于该芯周围 以形成内球的中间层、以及设置于该内球周围的壳，且其中该壳由所述聚合物形成。在这样 的结构中，中间层可由热塑性材料形成。可选择地，中间层可由所述聚合物形成。本发明还涉及包括至少一层的高尔夫球，所述层包含组合物，所述组合物包括由 二异氰酸酯与胺封端的组分的反应产物形成的聚脲预聚物，硬化剂，所述硬化剂包含具有 至少一个下列通式的胺封端的固化剂H2N-R1-NH2 ；R2HN-R1-NHR2 ；R3R2N-R1-NR2R3 ；H2N-R1-NHR2 ；R3R2N-R1-NH2 ；或R3R2N-R1-NHR2其中，R1包括未取代或取代的直链或支化的脂族基团、未取代或取代的芳族基团、 或它们的混合，其中&和民独立地包括烷基、芳基或芳烷基，且其中胺封端的固化剂进一步 包含以该胺封端的固化剂的重量计约5% 约25%的前体阳离子基团；和中和剂，其中，约 20% 70%的前体阳离子基团被中和。在本发明的这一方面，硬化剂可进一步包含流动改性剂。此外，前体阳离子基团可 包括叔胺、膦和硫醚中的至少一种。此外，中和剂可具有通式结构QX，其中，Q包括氢、烷基、 苯甲基、或它们的组合，且X包括单价阴离子，其中单价阴离子可包括氟离子、氯离子、溴离 子、碘离子、氢氧根、碳酸根、及它们的混合。此外，在本发明的这一方面，高尔夫球可包括芯、设置于该芯周围以形成内球的中 间层、和设置于该内球周围的壳，其中，壳由所述组合物形成且中间层可由任何适合的中间 层形成。例如，在一个实施方案中，中间层由热塑性材料形成。可选择地，中间层可由所述 组合物形成且壳可由任何适合的壳材料形成。本发明还涉及包括芯和壳的高尔夫球，其中，壳包括组合物，所述组合物包含由 二异氰酸酯与胺封端的组分的反应产物形成的聚脲预聚物；硬化剂，其包括胺封端的固化 剂，该胺封端的固化剂包含以该胺封端的固化剂的重量计约 约50%的前体阳离子基 团；和具有通式结构QX的中和剂，其中Q包括氢、烷基、苯甲基、或它们的组合，且X包括单 价阴离子。该组合物可为热塑性的或热固性的。在本发明的这一方面，壳可包括内壳层和外壳层。在一个实施方案中，内壳层包含 所述组合物。在另一实施方案中，外壳层包含所述组合物。此外，约20% 70%的前体阳 离子基团可被中和。此外，该组合物可进一步包含流动改性剂并允许超过约70%的前体阳 离子基团被中和。在一个实施方案中，前体阳离子基团包括ε N、EP、= S'、或它们的组合。在另一 实施方案中，胺封端的固化剂包含以该胺封端的固化剂的重量计约5% 约25%的前体阳
离子基团。本发明还涉及包括芯和壳的高尔夫球，其中，壳包含硬化剂和可浇铸的反应 性液体材料，其中，可浇铸的反应性液体材料包括由二异氰酸酯与胺封端的组分的反应产物形成的聚脲预聚物，硬化剂包括胺封端的固化剂，该胺封端的固化剂包含 以该胺封端的固化剂的重量计约 约50%的阳离子基团，其中阳离子基团选自 ξΝΦ—,=S —、及它们的混合。在一个实施方案中，壳包括内壳层和外壳层。在本发明的这一方面，内壳层可包含 所述聚合物。可选择地，外壳层可包含所述聚合物。胺封端的固化剂可包含以该胺封端的固化剂的重量计约5% 约25%的前体阳
离子基团。高尔夫球包括至少一层，所述层包括组合物，所述组合物包含硬化剂、由二异氰 酸酯与胺封端的组分的反应产物形成的聚脲预聚物，其中，硬化剂包括具有至少一个下列 通式的胺封端的固化剂H2N-R1-NH2 ；R2HN-R1-NHR2 ；R3R2N-R1-NR2R3 ；H2N-R1-NHR2 ；R3R2N-R1-NH2 ；或R3R2N-R1-NHR2其中，R1包括未取代或取代的直链或支化的脂族基团、未取代或取代的芳族基团、 或它们的混合，其中&和民独立地包括烷基、芳基或芳烷基，且其中胺封端的固化剂进一步 包含以该胺封端的固化剂的重量计约 约50%的阳离子基团。该组合物可为热塑性的 或热固性的。在一个实施方案中，高尔夫球包括芯、设置于该芯周围以形成内球的中间层、以及 设置于该内球周围的壳，且其中壳由所述组合物形成。在本发明的这一方面，中间层可由热 塑性或热固性材料形成。在另一实施方案中，高尔夫球包括芯、设置于该芯周围以形成内球的中间层、以及 设置于该内球周围的壳，且其中中间层由所述组合物形成。胺封端的固化剂可包含以该胺封端的固化剂的重量计约5% 25%的阳离子基团。本发明还涉及包括芯、设置于该芯周围的中间层以及设置于该中间层周围的 壳的高尔夫球，其中，中间层和壳的至少之一由组合物形成，所述组合物包含由二异 氰酸酯与胺封端的组分的反应产物形成的聚脲预聚物，和包含约5% 约25%的阳 离子基团的胺封端的固化剂，以该胺封端的固化剂的重量计，其中，阳离子基团选自 ξΝΦ一、=S —、及它们的混合。在本发明的这一方面，中间层可包含热塑性材料。此外，用于形成壳的组合物可为 热固性的或热塑性的。
通过根据下述附图而提供的下列详细描述，能够明确本发明的进一步的特点和优 势图1为双层高尔夫球的横截面图，其中，壳由本发明的组合物形成；
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图2为多组件高尔夫球的横截面图，其中，至少一层由本发明的组合物形成；图3为具有大芯的多组件高尔夫球的横截面图，其中，至少一层由本发明的组合 物形成；和图4为包括双芯和双壳的多组件高尔夫球的横截面图，其中，至少一层由本发明 的组合物形成。
具体实施例方式本发明涉及包括至少一个由阳离子聚脲组合物形成的层的高尔夫球。具体地说， 本发明的组合物包含在该聚合物的骨架中含有阳离子基团的聚脲反应产物。本发明的组合物为高尔夫球制造商提供了代替传统的离聚物包覆的球或氨基甲 酸酯包覆的球的另一种选择。实际上，不限于任何特定理论，包含本发明的组合物作为壳层 的高尔夫球具有改善的回弹性、耐磨性和抗冲击性、以及与涂料及油墨的相容性。因此，本 发明的高尔夫球，例如，包括由本发明的组合物形成的壳层的高尔夫球，可代替包括具有硬 的内壳层和软的外壳层的双壳体系的常规高尔夫球，这至少是因为本发明的组合物的各项 改善的性能提供了以前由双壳体系获得的优点。此外，与通过使用常规离聚物形成内壳而 形成的球相比，可将本发明的组合物用于内壳层以获得更为优良的球。本发明还开发了制造该组合物的方法以及在其至少一部分中结合有本发明的组 合物的其它高尔夫球结构。实际上，本发明的组合物可用于多种高尔夫球结构。例如，本发 明的组合物在具有大芯的双层球中可用作壳层，在具有较薄的内壳层的三层球中可用作外 壳层，在三层球中可用作中间层，或者，在具有双壳层的高尔夫球中可用作内壳层。在下文 中，对组合物的各组分、高尔夫球结构、以及层和球的性能进行更详细的讨论。本发明的组合物本发明的组合物可由若干种方式形成，但是，所得产物与阳离子基团共价结合或 者被阳离子基团官能化，这可以赋予所得的聚合物材料以期望的性能。在一个实施方案中， 该组合物按如下形成首先，使含异氰酸酯的组分与对异氰酸酯具有反应性的胺封端的组 分进行反应以形成含脲连接体的预聚物，然后，使用胺封端的硬化剂共混物使该预聚物进 行扩链。在形成该预聚物或在该固化反应之前、之后、或期间，含异氰酸酯的组分、对异氰酸 酯具有反应性的胺封端的组分、或者硬化剂中的任一种或者所有这些物质可包含至少一种 阳离子基团的前体基团。因此，在形成该预聚物或在该固化反应之前、之后、或期间，阳离子 基团的前体基团可被中和为相应的阳离子基团。所得的组合物包括包含阳离子基团的聚合 物骨架。例如，在一个实施方案中，通过使含异氰酸酯的组分与至少一种胺封端的组分反 应形成聚脲来形成该组合物。含异氰酸酯的组分可为单体，例如，二异氰酸酯，或者为预聚 物，例如，含异氰酸酯的组分与胺封端的组分的反应产物。然后，该聚脲与中和剂进行后聚 合反应，其中，骨架上的至少一部分胺基团被烷基化、季铵化或三元化(ternarized)。在另一实施方案中，利用基于胺的硬化剂使由含异氰酸酯的组分和胺封端的组分 形成的预聚物进行扩链，其中，含异氰酸酯的组分和胺封端的组分中的至少一种包含阳离 子基团或包含至少一种阳离子基团的前体基团。所述基于胺的硬化剂可包含中和剂。本发明的其它变型包括使用已经被中和的硬化剂，S卩，硬化剂包含阳离子基团。
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在本文中，术语“阳离子基团或其前体基团”是指已经为阳离子形式的基团、或者 通过与试剂中和而容易地转变为阳离子形式的基团。合适的前体阳离子基团(以及被中和 的阳离子基团形式)为—)、—)、和=s(=s —)。在本文的术语“中和”是指用于将前体基团转变为离子基团而进行烷基化、季铵化 和三元化。例如，前体阳离子基团可被季铵化或三元化，在这种情况下，前体阳离子基团可 通过叔胺的中和或季铵化、或者通过使膦或硫醚与能够使膦或硫醚基团烷基化的化合物反 应而被季铵化或三元化。因此，本文中所用的术语“中和剂”是指烷基化剂、季铵化剂、三元 化剂、或它们的混合。合适的中和剂包括，但不限于，具有式QX的季铵化剂，其中Q可为氢、 苯甲基、甲基、乙基、及它们的混合且X可为单价阴离子，如卤离子(例如氯离子、溴离子、碘 离子、甲基硫酸根、乙基硫酸根、H2po4_、和乙酸根)。例如，适用于本发明的季铵化剂包括，但 不限于，硫酸二烷基酯，如硫酸二甲酯、硫酸二乙酯等，烷基商化物，如氯代甲烷、溴代甲烷 等，苄基商，如苄基氯，N-(3-氯-2-羟丙基)-N，N, N-三甲基氯化铵、冰醋酸、磷酸、氯乙酸 钠、氯代羧酸或溴代羧酸的碱金属盐、烃基取代的碳酸盐、及它们的混合物。硫醚与酸的混 合物可用作本发明的三元化剂。本领域技术人员理解在本文通式结构中所用的下标字母例如η、χ和y是指聚合 度(即，连续的重复单元的数量)。在产物分子均勻的情况中，如不为零，这些数字通常为整 数。在产物分子不均勻的情况下，如不为零，这些数字为平均数且不限于整数，且这些数值 被理解为平均聚合度。在下文中讨论所述组合物的各组分。含异氰酸酯的组分所述含异氰酸酯的组分可为单体或预聚物的形式。例如，在本文中，术语“含异氰 酸酯的组分”可被理解为涵盖了含有至少一个端位异氰酸酯基(NCO)的单体以及含有至少 一个端位异氰酸酯基的预聚物。在一个实施方案中，含异氰酸酯的组分包含至少两个异氰 酸酯基团。所述含异氰酸酯的组分可为芳族的、芳族_脂族的、或者脂族的，它们提供了各种 程度的光稳定性。在本文中，芳族脂族化合物应当被理解为含有芳环的那些，其中，异氰酸 酯基团不直接键合到该环上。依次地，芳族组合物的光稳定性低于芳族_脂族组合物的光 稳定性，芳族_脂族组合物的光稳定性低于脂族组合物的光稳定性。例如，根据本发明制造 的脂族组合物仅包含饱和组分，即基本不含不饱和碳_碳键或芳族基团的组分，该组合物 的使用防止了随着时间的黄化。本文中所用的术语“饱和”是指具有饱和的脂族和脂环族 聚合物骨架的组合物，即，不具有碳-碳双键的组合物。然而，必须注意到根据本发明制造 的芳族组合物可包含光稳定剂以改善光稳定性。因此，为了本申请的目的，可以多种方式获 得光稳定性。合适的含异氰酸酯的组分包括具有通式结构O = C = N-R-N = C = O的二异氰酸 酯，其中，R优选为直链或支化的脂族基团、取代的直链或支化的脂族基团、芳族基团、取代 的芳族基团、或它们的混合。在一个实施方案中，R为含有约1 20个碳原子的烃部分。所 述二异氰酸酯还可含有一个或多个环状基团。当存在多个环状基团时，含有约1 10个碳 原子的直链和/或支化的烃可作为间隔体(spacer)存在于各环状基团之间。在一些情况 中，所述环状基团可分别在2-位、3-位和/或4-位被取代。取代基可包括，但不限于，卤素、伯烃基、仲烃基或叔烃基、或者它们的混合。饱和(脂族)二异氰酸酯的实例包括，但不限于亚乙基二异氰酸酯；亚丙基-1， 2- 二异氰酸酯；四亚甲基二异氰酸酯；四亚甲基-1，4- 二异氰酸酯；1，6-六亚甲基二异氰 酸酯(HDI)；由HDI制备的HDI缩二脲；八亚甲基二异氰酸酯；十亚甲基二异氰酸酯；2，2， 4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯；2，4，4_三甲基六亚甲基二异氰酸酯；十二烷-1，12-二异 氰酸酯；环丁烷-1，3- 二异氰酸酯；环己烷-1，2- 二异氰酸酯；环己烷-1，3- 二异氰酸酯； 环己烷-1，4-二异氰酸酯；甲基亚环己基二异氰酸酯(HTDI) ；2，4_甲基环己烷二异氰酸 酯；2，6_甲基环己烷二异氰酸酯；4，4’ - 二环己基二异氰酸酯；2，4’ - 二环己基二异氰酸 酯；1，3，5_环己烷三异氰酸酯；异氰酸基甲基环己烷异氰酸酯；1-异氰酸基-3，3，5-三甲 基-5-异氰酸基甲基环己烷；异氰酸基乙基环己烷异氰酸酯；双(异氰酸基甲基)环己烷二 异氰酸酯；4，4’_双(异氰酸基甲基)二环己烷；2，4’_双(异氰酸基甲基)二环己烷；异佛 尔酮二异氰酸酯(IPDI) ；HDI的三异氰酸酯；2，2，4-三甲基-1，6-己烷二异氰酸酯(TMDI) 的三异氰酸酯；4，4’_ 二环己基甲烷二异氰酸酯(H12MDI) ；2，4_六氢化甲苯二异氰酸酯；2， 6_六氢化甲苯二异氰酸酯；芳族脂族异氰酸酯，例如1，2_ 二甲苯二异氰酸酯、1，3_ 二甲苯 二异氰酸酯、和1，4_二甲苯二异氰酸酯；间四甲基二甲苯二异氰酸酯(m-TMXDI)；对四甲基 二甲苯二异氰酸酯(P-TMXDI)；任意多异氰酸酯的三聚体化的异氰脲酸酯，例如甲苯二异 氰酸酯的异氰脲酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯的三聚体、四甲基二甲苯二异氰酸酯的三聚 体、六亚甲基二异氰酸酯的异氰脲酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯的异氰脲酸酯、及它们的混合 物；任意多异氰酸酯的二聚异氰酸酯二聚体，例如甲苯二异氰酸酯的异氰酸酯二聚体、六亚 甲基二异氰酸酯的异氰酸酯二聚体、及它们的混合物；衍生自上述异氰酸酯和多异氰酸酯 的改性的多异氰酸酯；以及它们的混合物。在一个实施方案中，所述饱和的二异氰酸酯包括 异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、4，4’ - 二环己基甲烷二异氰酸酯(H12MDI)，1，6-六亚甲基二 异氰酸酯(HDI)、或它们的组合。如上简单讨论地，芳族脂族异氰酸酯也可用作含异氰酸酯的组分。虽然使用芳族 脂族材料与只包含脂族材料的那些相比不会为所得产物赋予相同量的光稳定性，但是，与 只使用芳族材料形成的那些相比，使用芳族脂族材料给所得产物提供了更高程度的光稳定 性。芳族脂族异氰酸酯的实例包括1，2_二甲苯二异氰酸酯、1，3_二甲苯二异氰酸酯、和1， 4-二甲苯二异氰酸酯；间四甲基二甲苯二异氰酸酯(m-TMXDI)；对四甲基二甲苯二异氰酸 酯(p-TMXDI)；任意多异氰酸酯的三聚体化的异氰脲酸酯，例如甲苯二异氰酸酯的异氰脲 酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯的三聚体、四甲基二甲苯二异氰酸酯的三聚体、六亚甲基二异 氰酸酯的异氰脲酸酯、及它们的混合物；任意多异氰酸酯的二聚异氰酸酯二聚体，例如甲苯 二异氰酸酯的异氰酸酯二聚体、六亚甲基二异氰酸酯的异氰酸酯二聚体、及它们的混合物； 衍生自上述异氰酸酯和多异氰酸酯的改性的多异氰酸酯；及它们的混合物。此外，为了本发 明的目的，所述芳族脂族异氰酸酯可与任何以上列出的饱和异氰酸酯混合。虽然前体中的不饱和化合物的使用优选与下文中所述的光稳定剂或颜料的使用 相结合，但不饱和的二异氰酸酯即芳族化合物也可用作含异氰酸酯的组分。不饱和二异氰 酸酯的实例包括，但不限于，包括2，2’-、2，4’_和4，4’_ 二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)的取 代且同分异构的混合物，3，3’ - 二甲基-4，4’ -联苯基二异氰酸酯(TODI)、甲苯二异氰酸酯 (TDI)、聚合的MDI (PMDI，由约50%的亚甲基二异氰酸酯和其余为MDI低聚物组成的棕色液体)、碳二亚胺改性的液态4，4’ - 二苯基甲烷二异氰酸酯、对亚苯基二异氰酸酯(PPDI)J^ 亚苯基二异氰酸酯(MPDI)、三苯甲烷-4，4’ -三异氰酸酯和三苯甲烷-4，4’ -三异氰酸酯、 亚萘基-1，5- 二异氰酸酯、2，4’ -联苯基二异氰酸酯、4，4’ -联苯基二异氰酸酯和2，2’ -联 苯基二异氰酸酯、聚亚苯基聚亚甲基多异氰酸酯(PMDI)(也称为聚合PMDI)、及它们的混合 物。所述含异氰酸酯的组分自身可与阳离子基团或其前体基团共价结合或被阳离子 基团或其前体基团官能化。在一个实施方案中，所述含异氰酸酯的组分被至少一种前体阳 离子基团例如EN、EP、= S及它们的混合官能化。在另一实施方案中，所述含异氰酸酯 的组分被至少一种被中和的阳离子基团官能化，所述被中和的阳离子基团包括，但不限于， ΞΝ —、ΞΡ —、二S —、及它们的混合。本领域普通技术人员知道将至少一种阳离子基团或其前体基团结合到该含异氰 酸酯的组分中的适宜的方法。例如，可将叔胺、膦、硫醚等结合到该含异氰酸酯的组分中。 用于本发明这一方面的合适的化合物包括，但不限于，甲基二乙醇胺(盐酸盐、乙酸盐)、Ν， N-二(2-羟丙基)苯胺(盐酸盐、乙酸盐)、Ν-环己基-Ν-(3-氨基丙基)丙醇-2-胺(盐 酸盐、乙酸盐)、乙基二乙醇胺(盐酸盐、乙酸盐)、以三丁基胺季铵化的丙三醇_ α “溴代醇 (铵盐)、三乙基季碱化的膦(鳞盐)、以二甲基硫醚三元化的丙三醇-α-溴代醇(锍盐)、 及它们的混合物。同样地，本领域普通技术人员知道对阳离子前体基团进行中和的方法。实际上，本 领域普通技术人员应当知晓季铵盐的合成。例如，胺可与烷基卤化物反应以产生更高一级 的胺，其中，氮上连接的氢之一被烷基替代，最后生成铵盐。下面示出了总的反应方案 所述R基团中的任一个或者全部可为相同或者不同的取代或未取代的烷基。而 且，任何R基团均可互连。X_可为氟离子、氯离子、溴离子、碘离子、氢氧根、碳酸根及它们的 混合中的任一种。本发明的发明人认为，作为本发明的合适的阳离子基团的季铵盐具有以下通式 可以在聚合之前、之后、或期间，对官能化的含异氰酸酯的组分进行中和。在本发 明的这一方面，在所述含异氰酸酯的组分与任何对异氰酸酯具有反应性的组分进行反应之 前，所述含异氰酸酯的组分可包含至少一种季铵化的叔胺、烷基化的膦基团、烷基化的硫醚 基团、或它们的混合。在可选择的实施方案中，所述含异氰酸酯的组分包含至少一种以后可 被中和的阳离子前体基团。在另一实施方案中，所述含异氰酸酯的组分包含至少一个季铵化或三元化部分， 该季铵化或三元化部分可在以后，例如，在聚合之前、之后、或期间与包括前体膦或硫醚基 团的隔离试剂反应以形成聚合物中的阳离子基团。
不论何时(例如，在聚合之前、之后、或期间)加入中和剂，中和剂均优选以足以与 至少约10%的潜在的阳离子基团反应的量加入。在一个实施方案中，中和剂以足以与至少 约20%的潜在的阳离子基团反应的量加入。在另一实施方案中，中和剂以足以与约20% 60%的潜在的阳离子基团反应的量加入。流动改性剂可增进中和剂与潜在的阳离子基团之 间的反应。因此，在一个实施方案中，使用中和剂和流动改性剂以实现大于约60%、优选至 少为约75%、且更优选为约90%或更高的潜在的阳离子基团向阳离子基团的转化率。对异氰酸酯具有反应件的组分不论是使用胺封端的组分来形成预聚物还是使用胺封端的组分使预聚物扩链，所 述含异氰酸酯的组分中的异氰酸酯基团与所述对异氰酸酯具有反应性的组分(在本文中 也称为胺封端的组分)的胺基反应以形成具有以下通式结构的重复的脲连接体 其中，χ为重复单元的数量即约1或更大，且R和R1独立地包括直链或支化的脂族 基团、取代的直链或支化的脂族基团、芳族基团、取代的芳族基团、或它们的混合。本领域技术人员可得到的任何胺封端的组分均适用于本发明的组合物。例如，所 述胺封端的预聚物组分可包括胺封端的烃(包括胺封端的聚烯烃)、胺封端的聚醚、胺封端 的聚酯(包括胺封端的聚己内酯)、胺封端的聚碳酸酯、胺封端的聚酰胺(包括胺封端的聚 己内酰胺)、胺封端的聚丙烯酸酯、胺封端的聚硅氧烷、胺封端的聚亚胺、胺封端的聚酰亚 胺、及它们的混合物。美国专利6958379公开了适用于本发明的胺封端的化合物，该专利通 过引用在此引入。此外，所述胺封端的组分可为任何上述胺封端的组分的共聚物。例如，在一个实 施方案中，所述胺封端的组分包括胺封端的聚烯烃硅氧烷(例如α，ω-二氨基聚(丁二 烯-二甲基硅氧烷)和α，ω-二氨基聚(异丁烯-二甲基硅氧烷))、胺封端的聚醚烯烃 (例如α，ω-二氨基聚(丁二烯-氧乙烯))、胺封端的聚醚酯、胺封端的聚醚碳酸酯、胺 封端的聚醚酰胺、胺封端的聚醚丙烯酸酯、胺封端的聚醚硅氧烷、胺封端的聚酯烯烃(例如 α, ω-二氨基聚(丁二烯-己内酯)和α，ω - 二氨基聚(异丁烯-己内酯))、胺封端的 聚酯酰胺、胺封端的聚酯碳酸酯、胺封端的聚酯丙烯酸酯、胺封端的聚酯硅氧烷、胺封端的 聚酰胺烯烃、胺封端的聚酰胺碳酸酯、胺封端的聚酰胺丙烯酸酯、胺封端的聚酰胺硅氧烷、 胺封端的聚酰胺酰亚胺、胺封端的聚碳酸酯烯烃、胺封端的聚碳酸酯丙烯酸酯、胺封端的聚 碳酸酯硅氧烷、胺封端的聚丙烯酸酯烯烃(例如α，ω-二氨基聚(丁二烯-甲基丙烯酸甲 酯)、α，ω - 二氨基聚(异丁烯-甲基丙烯酸叔丁酯)和α，ω - 二氨基聚(甲基丙烯酸 甲酯_ 丁二烯_甲基丙烯酸甲酯))、胺封端的聚丙烯酸酯硅氧烷、胺封端的聚醚酯酰胺、及 它们的组合。美国专利7098274公开了适用于本发明的胺封端的组分的更具体的实例，在 此通过引用将该专利全部引入。
所述胺封端的组分可为伯胺(R1-NH2)、仲胺(R1-NHR2)、叔胺(R1-NR2R3)的形式、或 者为它们的混合物。因此，所述胺封端的组分包含以下通式结构H2N-R1-NH2 ；R2HN-R1-NHR2 ；R3R2N-R1-NR2R3 ；H2N-R1-NHR2 ；R3R2N-R1-NH2 ；或R3R2N-R1-NHR2其中，R1可为未取代或取代的直链或支化的脂族基团、未取代或取代的芳族基团、 或它们的混合，且R2和R3可独立地为烷基、芳基或芳烷基。本发明还包括使用具有类似通式结构的三元胺 其中，R1'和R1"可独立地为未取代或取代的直链或支化的脂族基团、未取代或取 代的芳族基团、或它们的混合，且R2和R3可独立地为烷基、芳基或芳烷基。用于本发明的胺封端的组分的分子量可在约100 约10000的范围内。在一个实 施方案中，所述胺封端的组分为约500或更高、优选为约1000或更高、且甚至更优选为约 2000或更高。在另一实施方案中，所述胺封端的组分的分子量为约8000或更低、优选为约 4000或更低、且更优选为约3000或更低。例如，在一个实施方案中，所述胺封端的组分的分 子量为约1000 约4000。所述胺封端的组分自身可与阳离子基团或其前体基团共价结合或被阳离子基团 或其前体基团官能化。可使用与上述用于以阳离子基团或其前体基团对含异氰酸酯的组分 进行官能化的适宜方法相类似的方法，使本发明的胺封端的组分官能化。例如，由于叔氨基 通常可被季铵化或三元化，因而，如果所述胺封端的组分自身包含至少一个叔胺端基，则不 需要向所述胺封端的组分中加入额外的官能团。可用至少一个叔胺基团(ε N)、膦基团(Ε P)或硫醚基团(=S)使所述胺封端的组分官能化。例如，具有至少一个叔胺基团的伯二胺或仲二胺可用作本发明的胺封端的 组分。在另一实施方案中，具有至少一个叔胺基团的伯三胺或仲三胺可用作胺封端的组分。 可选择地，可向所述胺封端的组分中加入季铵化或三元化部分，所述季铵化或三元化部分 随后可与包括膦或硫醚的隔离试剂反应。在一个实施方案中，本发明的胺封端的组分为具有一个或多个前体阳离子基团的 伯二胺或仲二胺。在另一实施方案中，本发明的胺封端的组分为具有一个或多个前体阳离 子基团的伯三胺或仲三胺。前体阳离子基团可在前体阳离子基团与含异氰酸酯的组分反应 之前被中和。例如，在与含异氰酸酯的组分进行聚合之前，所述胺封端的组分可包含至少一 种被中和的阳离子基团，所述阳离子基团包括，但不限于，ΞΝ —、ΞΡ —、—及它 们的混合。在可选择的实施方案中，所述胺封端的组分可在与含异氰酸酯的组分进行聚合 的期间或之后被中和。优选地，阳离子基团或前体阳离子基团占所述胺封端的组分的重量的约 约 50%。在一个实施方案中，阳离子基团或前体阳离子基团占所述胺封端的组分的重量的约 3% 约45%。在另一实施方案中，阳离子基团或前体阳离子基团占所述胺封端的组分的重 量的约5% 约35%。在又一实施方案中，阳离子基团或前体阳离子基团占所述胺封端的 组分的重量的约5% 约25%。而且，当包含于含异氰酸酯的组分和/或硬化剂中时，阳离 子基团或前体阳离子基团优选占与该组分大约相同的重量范围。基于胺的硬化剂如本领域普通技术人员所通常理解的，聚脲组合物的制造过程通常包括用较长链 (高分子量)的胺封端的组分来形成预聚物以产生含有游离的异氰酸酯基团的预聚物，然 后，以短链(低分子量)的胺封端的固化剂使该预聚物进行扩链以形成聚脲。该长链、高分 子量的胺封端的组分为树脂提供了柔性和弹性，同时，该短链的胺封端的固化剂提供了扩 链或交联并使所得弹性聚合物具有韧性和刚性。因此，用作对异氰酸酯具有反应性的胺封 端的组分的任何上述胺封端部分均可用作固化剂以与预聚物反应，或者，含异氰酸酯的组 分可直接与基于胺的硬化剂反应以形成聚合物。但是，胺封端的固化剂的分子量优选为约 64或更高。在一个实施方案中，胺固化剂的分子量为约2000或更低。因此，与上述含异氰酸酯的组分和对异氰酸酯具有反应性的组分一样，硬化剂可 以作为阳离子基团或前体阳离子基团的来源以实现本发明。例如，基于胺的硬化剂可包括 不含阳离子基团或前体阳离子基团的胺封端的固化剂；中和剂；以及任选的流动改性剂。 在可选择的实施方案中，基于胺的硬化剂自身包含至少一种前体阳离子基团、中和剂、以及 任选的流动改性剂。在另一实施方案中，基于胺的硬化剂包含至少一种阳离子基团或前体 阳离子基团，而中和剂则存在于预聚物中、在固化期间单独加入、或者在聚合后加入。硬化剂可包括单一的胺封端的固化剂或者多种胺封端的固化剂的混合物。在一个 实施方案中，胺封端的固化剂为下列物质之一乙二胺；六亚甲基二胺；1-甲基-2，6-环己 基二胺；2，2，4_三甲基-1，6-己二胺和2，4，4_三甲基-1，6-己二胺；4，4，-双(仲丁基 氨基)二环己基甲烷及其衍生物；1，4_双(仲丁基氨基)环己烷；1，2_双(仲丁基氨基) 环己烷；4，4’ - 二环己基甲二胺；1，4_环己烷双(甲胺)；1，3_环己烷双(甲胺)、其异构 体、及它们的混合物；二甘醇双(氨基丙基)醚；2-甲基五亚甲基二胺；二氨基环己烷、其异 构体、及它们的混合物；二亚乙基三胺；三亚乙基四胺；四亚乙基五胺；丙二胺；1，3_ 二氨基丙烷；二甲基氨基丙胺；二乙基氨基丙胺；亚氨基双(丙胺)；单乙醇胺；二乙醇胺；三乙 醇胺；单异丙醇胺；二异丙醇胺；异佛尔酮二胺；4，4’ -亚甲基双(2-氯苯胺)；3，5- 二甲 硫基-2，4-甲苯二胺；3，5-二甲硫基-2，6-甲苯二胺；3，5-二乙硫基-2，4-甲苯二胺；3， 5-二乙硫基-2，6-甲苯二胺；3，5_ 二乙基甲苯-2，4-二胺；3，5-二乙基甲苯-2，6-二胺； 4，4’_双(仲丁基氨基)苯及其衍生物；1，4_双(仲丁基氨基)苯；1，2_双(仲丁基氨基) 苯；N，N’ - 二烷氨基二苯基甲烷；二对氨基苯甲酸1，3-丙二醇酯；聚氧化四亚甲基-二对 氨基苯甲酸酯；4，4，_亚甲基双(3-氯-2，6-二亚乙基苯胺)；4，4，_亚甲基双(2，6_ 二乙 基苯胺)；间苯二胺；对苯二胺；N，N’ - 二异丙基异佛尔酮二胺；聚氧化丙烯二胺；基于氧化 丙烯的三胺；3，3’ - 二甲基_4，4’ - 二氨基环己基甲烷；及它们的混合物。在一个实施方案 中，胺封端的固化剂为4，4’ -双(仲丁基氨基)二环己基甲烷。在以上所列物质中，适用于本发明的饱和的胺封端的固化剂包括，但不限于乙二 胺；六亚甲基二胺；I-甲基-2，6-环己基二胺；2，2，4_三甲基-1，6-己烷二胺和2，4，4_三 甲基-1，6-己烷二胺；4，4’ -双(仲丁基氨基)二环己基甲烷；1，4_双(仲丁基氨基)环 己烷；1，2_双(仲丁基氨基)环己烷；4，4’_双(仲丁基氨基)二环己基甲烷的衍生物；4， 4’-二环己基甲烷二胺；1，4_环己烷双(甲胺)；1，3_环己烷双(甲胺)；二甘醇双(氨基 丙基)醚；2-甲基五亚甲基二胺；二氨基环己烷；二亚乙基三胺；三亚乙基四胺；四亚乙基 五胺；丙二胺；二亚丙基三胺；1，3_ 二氨基丙烷；二甲基氨基丙胺；二乙基氨基丙胺；亚氨 基双(丙胺)；单乙醇胺；二乙醇胺；三乙醇胺；单异丙醇胺；二异丙醇胺；三异丙醇胺；异 佛尔酮二胺；N，N’ - 二异丙基异佛尔酮二胺及它们的混合物。在一个实施方案中，与预聚物一起使用的硬化剂包括3，5_ 二甲硫基-2，4-甲苯 二胺、3，5_ 二甲硫基-2，6-甲苯二胺、4，4’ -双(仲丁基氨基)二苯基甲烷、N，N’ - 二异丙 基异佛尔酮二胺、聚氧化丙烯二胺、基于氧化丙烯的三胺、3，3’_ 二甲基-4，4’_ 二氨基环己 基甲烷、以及它们的混合物。但是，应当理解，固化剂还可为具有包含阳离子基团或者前体阳离子基团的形式 的任何上述组分，特别是当用于形成预聚物的含异氰酸酯的组分和对异氰酸酯具有反应性 的组分均不含有阳离子基团或者前体阳离子基团时。由于未受阻的伯二胺导致异氰酸酯基团与胺基之间的快速反应，因此在某些情况 下受阻的仲二胺可更适合用于预聚物中。不限于任何特定理论，据信，与不具有阻碍或者具 有低程度阻碍的胺相比，具有高程度空间阻碍的胺，例如在氮原子上的叔丁基，具有较慢的 反应速率。例如，4，4’-双(仲丁基氨基)-二环己基甲烷(Clearlink 1000)可适于与异 氰酸酯一起使用以形成聚脲预聚物。此外，N，N’ - 二异丙基-异佛尔酮二胺(可以商品名 Jefflink得自HuntsmanCorporation)可用作仲二胺固化剂。此外，三官能固化剂可用于帮助改善交联，并从而进一步改善所得聚脲弹性体的 耐剪切性。在一个实施方案中，可向配制物中加入三元醇如三羟甲基丙烷或四元醇如N，N， N，，N，_四(2-羟丙基)乙二胺。如前所述，基于胺的硬化剂可包含中和剂。合适的中和剂包括，但不限于，任何前 述烷基化剂、季铵化剂、三元化剂、或它们的混合物。在另一实施方案中，硬化剂包含流动改性剂。合适的流动改性剂包括，但不限于， 脂族的、单官能或多官能(饱和、不饱和、或多不饱和)的有机酸及其盐。在一个实施方案中，有机酸优选为饱和或不饱和的脂肪酸或脂肪酸盐。合适的脂肪酸包括，但不限于，硬脂 酸、山嵛酸、芥子酸、油酸、亚油酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、癸酸、或二聚物化的衍生物。例如，饱和脂肪酸，例如丁酸、己酸、辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂 酸、花生酸、山嵛酸、木蜡酸等被认为能用作本发明的流动改性剂。适于用作本发明的流动 改性剂的不饱和脂肪酸包括，但不限于，肉豆蔻烯酸、棕榈油酸、油酸、亚油酸、α-亚麻酸、 花生四烯酸、二十碳五烯酸、芥子酸以及二十二碳六烯酸。适用于本发明的脂肪酸盐包括，但不限于，脂肪酸的钡盐、锂盐、钠盐、锌盐、铋盐、 铬盐、钴盐、铜盐、钾盐、锶盐、钛盐(如钛酸2-乙基己酯)、钨盐、镁盐、铯盐、铁盐、镍盐、银 盐、铝盐、锡盐、钙盐，其中，所述脂肪酸盐可通过用阴离子或阳离子替代酸的一个或多个氢 原子来形成。例如，硬脂酸、山嵛酸、芥子酸、油酸、亚油酸或它们的二聚物化的衍生物的钡盐、 锂盐、钠盐、锌盐、铋盐、铬盐、钴盐、铜盐、钾盐、锶盐、钛盐、钨盐、镁盐、铯盐、铁盐、镍盐、银 盐、铝盐、锡盐或钙盐被认为能用作本发明的流动改性剂。在一个实施方案中，流动改性剂 包括硬脂酸锌、硬脂酸镁、硬脂酸钙、12-羟基硬脂酸镁、12-羟基硬脂酸钙、12-羟基硬脂酸 锌、花生酸镁、花生酸钙、花生酸锌、山嵛酸镁、山嵛酸钙、山嵛酸锌、木蜡酸镁、木蜡酸钙、木 蜡酸锌、或它们的混合物中的至少一种。在另一实施方案中，流动改性剂为硬脂酸锌。组合物的形成方法如上所述，存在若干种形成本发明的组合物的方法。可在形成预聚物或固化反应 之前、之后、或期间，将阳离子基团的前体基团结合到含异氰酸酯的组分、对异氰酸酯具有 反应性的组分或硬化剂中。可在形成预聚物或固化反应之前、之后、或期间，将阳离子基团 的前体基团中和为相应的阳离子基团。例如，通过叔胺的季铵化或者通过使膦或硫醚与能 够使膦或硫醚基团烷基化的化合物反应，可以中和阳离子前体基团如叔胺、膦和硫醚基团。本发明的聚脲组合物可使用一步法制备，即，将上述各反应物在聚合条件下同时 加入。在这种方法中，可使含异氰酸酯的组分和胺封端的预聚物组分和/或硬化剂在聚合 条件下结合以形成产物。这些组分中的任一种或者全部可包含前体阳离子基团或阳离子基 团。如果所得聚合物包含前体阳离子基团，则可在聚合后反应中使该聚合物与中和剂作用。 可选择地，可在聚合之前，使含前体阳离子基团的组分中和。此外，本发明的聚脲组合物可使用预聚物法形成，S卩，利用硬化剂使具有过量异氰 酸酯基团的预聚物扩链。虽然这两种方法都被认为可用于本发明，但与所述反应法相比，该 预聚物法提供了更好的操控性。例如，在一个实施方案中，含异氰酸酯的组分与具有至少一 个前体阳离子基团的胺封端的组分反应以形成聚脲预聚物，然后，聚脲预聚物利用基于胺 的硬化剂进行扩链，所述硬化剂包含中和剂和任选的流动改性剂。胺封端的组分可在胺封 端的组分反应形成预聚物之前、在胺封端的组分反应形成预聚物的过程中、在固化阶段期 间、或者在聚合后被中和。可改变聚脲预聚物中的能反应的异氰酸酯部分的含量(表示为NCO重量％ )以控 制如固化速率、所得材料硬度等的因素。在其它条件不变的情况下，随着预聚物的NC0%的 提高，所得材料的硬度可增高。预聚物中的NCO重量％可小于约15%、小于约11%、小于约 9%、小于约7%或甚至更低，或者至少为约2%，例如约3%或约4%或更高，或者可为上述 百分数之间的任意数值，例如约5 11%、约6 10%、约3 9%、约2. 5 7. 5%、或者
15约4 6.8%。可通过使具有较高NCO% (例如，14%或更高)的预聚物进一步与一种或多 种其它对异氰酸酯具有反应性的组分反应，使其转变为具有较低NC0% (例如，10%)的预 聚物。当预聚物包含前体阳离子基团或阳离子基团时，阳离子基团占该预聚物的约1重 量％ 约50重量％。在一个实施方案中，预聚物包含以该预聚物的重量计约5% 约45% 的阳离子基团。在另一实施方案中，预聚物包含以该预聚物的重量计约10% 约35%的阳 离子基团。在又一实施方案中，预聚物中存在约5重量％ 25重量％的阳离子基团。当固化剂包含前体阳离子基团或阳离子基团时，阳离子基团占该固化剂的约1重 量％ 约50重量％。在一个实施方案中，预聚物包含以该固化剂的重量计约5% 约45% 的阳离子基团。在另一实施方案中，预聚物包含以该固化剂的重量计约10% 约35%的阳 离子基团。在又一实施方案中，固化剂中存在约5重量％ 25重量％的阳离子基团。对于中和、季铵化或三元化步骤，无论是在哪种情况中，中和剂可以以足以与聚合 物中的潜在的阳离子基团或部分的至少约10%反应的量加入。在一个实施方案中，中和剂 以足以与潜在的阳离子部分的约10 70%、约20% 约60%、约30% 约70%等反应的 量加入。中和的百分比可随着流动改性剂的加入而提高。因此，在本发明中，可以在基于胺 的硬化剂中或者在具有中和剂的共混物(如果进行聚合后反应的话)中使用流动改性剂。 在前面所列举的基于胺的硬化剂中所可能包含的流动改性剂中，所有所述流动改性剂均适 用于本发明的这一方面。本领域技术人员知道，优选选择其分子量远小于含酸组分分子量 的流动改性剂，所述流动改性剂的分子量例如为约200或更高、约2000或更低、或在200 2000之间的某值。流动改性剂的低分子量能够适当调节所得组合物的熔体流动指数。在本发明的这一方面，基于100份含酸组分，流动改性剂的加入量为约15份/100 份(PPh) 约75pph。在一个实施方案中，流动改性剂的加入量为约20pph 约70pph。在 另一实施方案中，流动改性剂的存在量为约25pph 约50pph。在又一实施方案中，流动改 性剂的加入量为约25pph 约75pph。通过使用流动改性剂，超过约70%的前体阳离子部分被中和。在一个实施方案中， 中和水平为约80%或更高。在另一实施方案中，中和水平为约90%或更高。在又一实施方 案中，酸性部分被完全中和，即，所有酸性部分(100%)被中和。除了该总的反应化学，根据期望的最终产物，该组合物的实际形成过程可不同。例 如，异氰酸酯基团与氨基之比决定了最终产物是热塑性的还是热固性的(它们均可用于本 发明)。在一个实施方案中，含异氰酸酯的组分上的NCO基团与胺封端的预聚物组分和基于 胺的硬化剂上的活性氢基团之比为约1 0.7 约1 1.3。例如，本领域普通技术人员 知道，约1 0.9 约0.9 1、更优选约1 0.95 约0.95 1的比率将产生热固性产 物。反之，NCO基团与活性氢基团之比为约1 1将产生热塑性产物。在一个实施方案中，本发明的组合物的性质为热塑性的。在另一实施方案中，本发 明的组合物为热固性的。添加剂本发明的组合物可包含多种添加剂。例如，可通过加入至少一种物理或化学起泡 剂或发泡剂来使本发明的组合物发泡。发泡聚合物的使用允许高尔夫球设计者调整球的密
16度或质量分布以调节惯性角矩，并从而调节球的旋转速率和性能。由于减少了聚合物材料 的使用，发泡材料还提供了潜在的成本节约。可用的起泡或发泡剂包括，但不限于有机起泡剂，例如偶氮二甲酰胺、偶氮二 异丁腈、重氮氨基苯、N, N- 二甲基-N，N- 二亚硝基对苯二甲酰胺、N, N- 二亚硝基五亚甲 基四胺、苯磺酰基酰胼、苯-1，3- 二磺酰胼、二苯基砜_3，3- 二磺酰胼、4，4’ -氧代双苯磺 酰胼、对甲苯磺酰氨基脲、偶氮二羧酸钡、丁胺腈、硝基脲、三胼基三嗪、苯基-甲基-尿烷 (uranthan)、对砜酰胼；过氧化物；和无机起泡剂，例如碳酸氢铵和碳酸氢钠。还可以在注 射成型过程中，将气体例如空气、氮气、二氧化碳等注入到组合物中。此外，本发明的发泡组合物可通过在成型过程之前或期间将微球与该组合物共混 来形成。本发明可使用聚合物微球、陶瓷微球、金属微球和玻璃微球，且这些微球可为实心 或空心的，以及填充的或未填充的。具体地说，可使用直径最高达约1000微米的微球。此 外，如美国专利6386992中所述，使用液氮进行发泡可产生用于本发明的高度均勻的发泡 组合物，该专利通过引用在此引入。还可向本发明的组合物中加入填料以影响流变性能及混合性能、比重(即，用于 调节密度的填料)、模量、撕裂强度、增强性能(reinforcement)等。填料通常为无机填料， 且合适的填料包括众多金属、金属氧化物和金属盐，例如氧化锌和氧化锡、以及硫酸钡、硫 酸锌、碳酸钙、碳酸锌、碳酸钡、粘土、钨、碳化钨；一系列二氧化硅；再研磨料(通常研磨至 约30目颗粒的回收的芯材料)；高门尼粘度的橡胶再研磨料；以及它们的混合物。例如，可通过将本发明的组合物与多种用于调节密度的填料进行共混来而被增 强，所述用于调节密度的填料例如为陶瓷球、玻璃球(实心或空心的、和填充的或未填充 的)和纤维、无机颗粒、以及金属颗粒(例如金属片、金属粉末、金属氧化物、及其衍生物)， 这些填料是本领域技术人员已知的。根据所需高尔夫球的类型，即单层式、双层式、多组件 或缠绕型来选择所述填料，这将在下文中作更详细的描述。通常，填料为密度大于4g/cc的 无机填料，且基于所讨论的层中所含的各聚合物组分的总重量，填料的存在量为约5 约 65重量％。可用的填料的实例包括氧化锌、硫酸钡、氧化钙、碳酸钙和二氧化硅、以及这些物 质的其它已知的相应的盐和氧化物。当在高尔夫球的芯层中使用本发明的组合物时，还可使用填料来改变芯的重量以 制造专用球，例如，挥杆速度低的选手喜欢较低重量的球。本发明的组合物中还可包含其它高尔夫球组合物中所通常包含的其它材料。例 如，还可向本发明的任意组合物中加入抗氧化剂、稳定剂、软化剂、增塑剂(包括内增塑剂 和外增塑剂)、增强材料以及增容剂。本领域普通技术人员知道这些添加剂的用途以及实现 这些用途所用的量。共混物本发明的组合物还可与其它聚合物共混。具体地说，本发明的组合物优选包含约 约100%的聚脲产物。在一个实施方案中，该组合物含有约10% 约90%的聚脲产
物，优选约10 % 约75 %的聚脲产物，并且含有约90 % 10 %、更优选约90 % 约25 %的 第二聚合物组分和/或下述其它材料。例如，本发明共混物可具有约10% 约40%的聚脲 产物和约60% 约90%的另一热塑性聚合物，例如常规的离聚物。在可选择的实施方案 中，本发明共混物可包含约40% 约80%的聚脲产物和约20% 约60%的另一热塑性聚合物。除非另有说明，所有百分数均为所讨论的高尔夫球层的总组成的重量百分数。例如，本发明的组合物可以以与下列物质的共混物的形式存在离子共聚物或离 子三元共聚物、离聚物前体、热塑性材料、聚酰胺、聚碳酸酯、聚酯、聚氨酯、聚脲、热塑性弹 性体、聚丁二烯橡胶、巴拉塔树胶、茂金属催化的接枝和未接枝的聚合物、单中心聚合物、高 结晶酸性聚合物、阳离子聚合物、阳离子和阴离子氨基甲酸酯离聚物以及氨基甲酸酯环氧 树脂、聚氨酯离聚物、聚脲离聚物、环氧树脂、聚乙烯、聚丙烯腈(polyacrylin)、聚硅氧烷、 及它们的混合物。合适的氨基甲酸酯离聚物的实例公开于美国专利5692974中，该专利的公开内容 通过引用在此全文引入。合适的聚氨酯的其它实例描述于美国专利5334673中，该专利的 全部公开内容通过引用在此引入。用于形成以上所列举的聚脲离聚物的合适的聚脲的实例 公开于美国专利5484870中。具体地说，美国专利5484870的聚脲如下制备使多异氰酸酯 与多胺固化剂反应以生成聚脲，所述聚脲不同于本发明的由聚脲预聚物和固化剂形成的聚 脲。以含环氧基团的固化剂固化的合适的聚氨酯的实例公开于美国专利5908358中。上述 专利的公开内容通过引用在此全文引入。本领域技术人员熟知将这些聚合物材料与本发明的有机改性硅酸酯(盐)共混以 形成用于高尔夫球层的组合物的方法。高尔夫球结构如以上所简要讨论的，本发明的组合物可根据球的所需性能类型用于任何类型的 球结构，所述球结构包括，但不限于，单层式设计、双层式设计、三层式设计、以及四层式设 计、双芯、双壳、中间层、多层芯和/或多层壳。也就是说，本发明的组合物可用于高尔夫球 的芯、中间层和/或壳，所述芯、中间层和/或壳均可具有单层或多层。在一个实施方案中， 本发明的组合物在高尔夫球中用作壳层。在本文中，术语“多层”意味着至少两个层。例如，芯可为单层芯或多层芯，即，具 有最内部组件和设置于其上的一个或多个其它芯层的芯。在本文中，术语“芯”和“中心”通 常可互换使用以指代球的最内部组件。然而，在一些实施方案中，当存在多个芯层即中心和 外芯层时，使用术语“中心”。当本发明的高尔夫球包括也可包括多于一个的层的中间层时，该中间层可结合 有一层或多层壳；单层或多层芯；同时结合有单层壳和单层芯；或者同时结合有多层壳和 多层芯。中间层也可以指内壳层或外芯层、或者设置于高尔夫球的内芯和外壳之间的任何 其它层。参照图1，本发明的高尔夫球2可包括中心4和围绕该中心4的壳6。虽然在下文 中更详细地讨论了尺寸和材料，但本发明的高尔夫球可包括大芯，例如，约1.55英寸 约 1. 60英寸，以及由本发明的组合物形成的较软的、薄的壳。具体地说，壳的厚度可为约0. 02 英寸 约0. 07英寸、优选约0. 02英寸 约0. 045英寸、且更优选约0. 025英寸 约0. 035英寸。参照图2，本发明的高尔夫球8可包括中心10、壳14以及设置于该壳和中心之间 的至少一个中间层12。在一个实施方案中，壳14由本发明的组合物形成。在另一实施方案 中，中间层12由本发明的组合物形成。图1或2中的壳和中心层均可包括多于一个的层， 即，所述高尔夫球可为常规的三层式缠绕型球、两层式球、具有多层芯及一个或多个中间层的球等。此外，图3示出了包括大芯18、壳22和内壳层20的本发明高尔夫球16。在一个 实施方案中，芯18包括中心和外芯层。壳22和/或内壳层20可由本发明的组合物形成。 在一个实施方案中，壳22由本发明的组合物形成。在另一实施方案中，如图4所示，本发明的高尔夫球24可包括具有中心26的大芯 以及设置于具有内壳层30和外壳层32的双壳之下的中间层28。内壳层30和/或外壳层 32由本发明的组合物形成。在一个实施方案中，外壳层32由本发明的组合物形成。此外， 在此详述的所有图均可包括这样的实施方案在高尔夫球的中心和芯之间设置有任选的缠
绕层ο可用于本发明的适宜的球结构类型的其它非限定性实例包括美国专利6056842、 5688191、5713801、5803831、5885172、5919100、5965669、5981654、5981658 和 6149535、以 及美国专利公开 US2001/0009310Al、US2002/0025862 和 US2002/0028885 中所描述的那些。 这些专利以及这些公开的专利申请的全部公开内容通过引用在此引入。高尔夫球的芯层根据本发明形成的高尔夫球的芯可为实心的、半实心的、中空的、流体填充的或粉 末填充的、单层或多组件的芯。在本文中，术语‘流体”包括液体、膏剂、凝胶、气体、或它们 的任意组合；术语“流体填充的”包括中空的中心或者芯；且术语“半实心的”是指膏剂、凝胶等。芯的直径可为约1. 5英寸 约1. 62英寸且壳层的厚度可为约0. 03英寸 约0. 06 英寸。芯的球硬度(compression)优选为约30 约120atti且球的整体球硬度为约50 约 110。本领域技术人员已知的任何芯材料均适用于本发明的高尔夫球。合适的芯材料 包括热固性材料，例如橡胶、丁苯橡胶、聚丁二烯、异戊二烯、聚异戊二烯、反式异戊二烯； 以及热塑性材料，例如离聚物树脂、聚酰胺或聚酯；以及热塑性和热固性聚氨酯弹性体。例 如，丁二烯橡胶可用于根据本发明制备的高尔夫球的一个或多个芯层中，其中，在未固化状 态下，所述丁二烯橡胶的门尼粘度(根据ASTM D1646-99测定)通常大于约20、优选大于约 30、且更优选大于约40。此外，本发明的组合物可构成所述芯。高尔夫球的中间层当本发明的高尔夫球包括中间层例如内壳层或外芯层，即设置于高尔夫球的内芯 和外壳之间的任何层时，该中间层可由本发明的组合物形成。例如，在芯的周围可设置厚度 为约0. 015英寸 约0. 06英寸的中间层或内壳层。在本发明的这一方面，直径为约1. 5英 寸 约1.59英寸的芯也可由本发明的组合物形成，或者，在可选择的实施方案中，该芯可 由常规的橡胶组合物形成。内球上可包覆有可浇铸的热固性材料或可注射成型的热塑性材 料或者任何其它下述壳材料。在本发明的这一方面，壳的厚度可为约0. 02英寸 约0. 045 英寸、优选为约0. 025英寸 约0. 04英寸。芯的球硬度为约30 约llOatti、优选为约 50 约lOOatti，且球的整体球硬度优选为约50 约IOOatti。当不由本发明的组合物形成中间层时，中间层可由许多热塑性材料和热固性材料 形成。例如，中间层可至少部分地由下列物质中的一种或多种形成均聚或共聚材料，例 如离聚物、基本或完全非离子的热塑性材料、乙烯基类树脂、聚烯烃、聚氨酯、聚脲(例如美国专利5484870中所公开的那些)、聚酰胺、丙烯酸类树脂、及其共混物；烯属热塑性橡 胶，苯乙烯和丁二烯的嵌段共聚物、异戊二烯或乙烯_ 丁烯橡胶；共聚(醚-酰胺)，例如 PEBAX(由宾西法尼亚州费城的Arkema公司销售)；聚苯醚树脂；或它们的共混物；以及热
塑性聚酯。例如，中间层可由低酸性离聚物(例如美国专利6506130和6503156中所述 的那些)、高酸性离聚物、高度中和的聚合物(例如美国专利公开US2001/0018375和 US2001/0019971中所述的那些)、或它们的混合物形成。中间层还可由美国专利5688191 中所述的组合物形成。这些专利以及这些专利公开的全部公开内容通过引用在此引入。中间层还可包括由拉伸的线材形成的缠绕层。所述线可为单股或可含两股或更多 股。合适的线材包括，但不限于，纤维、玻璃、碳、聚醚脲、聚醚嵌段共聚物、聚酯脲、聚酯嵌段 共聚物、间规立构聚(丙烯)或同规立构聚(丙烯)、聚乙烯、聚酰胺、聚(氧化亚甲基)、聚 酮、聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚(对亚苯基对苯二甲酰胺)、聚(丙烯腈)、二氨基二环己 基甲烷、十四双酸、天然橡胶、聚异戊二烯橡胶、苯乙烯_ 丁二烯共聚物、苯乙烯-丙烯-二 烯共聚物、其它合成橡胶、或者嵌段、接枝、无规、交替、梳型、多臂星型、支化或树枝状共聚 物、或它们的混合物。本领域普通技术人员知道生产本发明所用线材的方法。高尔夫球的壳层壳提供了球和球杆之间的界面。对壳来说期望的性能特别为有良好的可塑性、高 耐磨性、高抗冲击性、高撕裂强度、高回弹性、以及良好的脱模性。壳层可至少部分地由本发 明的组合物形成。例如，本发明包括具有聚丁二烯大芯和由本发明的组合物形成的薄壳的 高尔夫球。然而，当在芯或中间/内壳层中加入本发明的组合物时，壳可由在上述有关中间 层的部分中所述的一种或多种均聚或共聚材料形成。壳也可至少部分地由上述有关芯的内 容中所述的聚丁二烯反应产物形成。本发明的高尔夫球也可形成为具有美国专利6835794 中所述的聚氨酯、聚脲及聚丁二烯材料的壳。层的形成可使用各种应用技术来形成本发明的高尔夫球，所述应用技术例如为压缩成型、 翻转成型、注射成型、可伸缩的销式注射成型、反应注射成型(RIM)、液体注射成型(LIM)、 浇铸、真空成型、粉末涂覆、流涂、旋涂、浸涂、喷涂等。常规地，压缩成型和注射成型应用于 热塑性材料，而RIM、液体注射成型和浇铸适用于热固性材料。这些和其它制造方法公开于 美国专利6207784和5484870中，这两篇专利的公开内容通过引用在此全文引入。可通过本领域技术人员已知的任何适宜方法来形成本发明的高尔夫球芯。当由热 固性材料形成芯时，压缩成型是形成芯的特别合适的方法。另一方面，在热塑性芯的实施方 案中，芯可被注射成型。此外，美国专利6180040和6180722公开了双芯高尔夫球的制备方 法。这些专利的公开内容通过引用在此全文引入。还可使用本领域普通技术人员已知的任何适宜方法来形成中间层和/或壳层。例 如，可通过吹塑形成中间层，并由通过注射成型、压缩成型、浇铸、真空成型、粉末涂覆等形 成的带凹窝的(dimpled)壳层包覆该中间层。例如，当本发明的组合物形成为壳时，可将预聚物和硬化剂共混物混合并倒入模 具中。模具温度优选为约100° F 约250° F。在一个实施方案中，模具温度为约120° F
20约200° F。在另一实施方案中，模具温度为约140° F 约180° F。在另一实施方案中， 模具温度为约150° F 约170° F。凝胶时间优选为约10秒 约200秒。本文所用的“凝胶时间”是指从对各组分进 行混合的时间至材料充分聚合的时间之间的时间量，其中，材料充分聚合是指当用金属刮 刀边缘轻触时，没有材料粘附到刮刀上，但是该材料处于足以在材料中容易且明显地形成 压痕的橡胶态。与此相对地，“脱模时间”是指对成型制品进行脱模且不产生损伤的时间。 在一个实施方案中，凝胶时间为约30秒 约150秒。在另一实施方案中，凝胶时间为约40 秒 约130秒。在又一实施方案中，凝胶时间为约45秒 约120秒。本领域普通技术人员 知道，NCO含量越高则凝胶时间越短。例如，NCO含量为约9%的常规聚氨酯或聚脲组合物 通常导致更快的反应速率，并从而导致约45秒的凝胶时间。不同凹窝图案和外形的使用提供了改变高尔夫球空气动力特性的较有效的方 法。因此，可以通过任何可用方法来实现在球表面上设置凹窝的方式。例如，球可具有基 于二十面体的图案，如美国专利4560168中所述，或者基于八面体的凹窝图案，如美国专利 4960281中所述。此外，根据本发明制备的所得高尔夫球通常具有大于约60%、优选大于约 65%、且更优选大于约70%的凹窝覆盖率。高尔夫球的后处理可对本发明的高尔夫球进行上漆、涂覆或表面处理以获得进一步的优点。例如， 高尔夫球上可涂覆有氨基甲酸酯、氨基甲酸酯混杂物、脲、脲混杂物、环氧树脂、聚酯、丙烯 酸类树脂、或它们的组合，以获得极其光滑、无粘连的表面。如果期望，可使用多于一个的 涂层。可通过本领域普通技术人员已知的任何适宜方法来涂覆所述涂层。在一个实施方案 中，通过如美国专利5849168中所述的模内涂覆法，在高尔夫球壳上涂覆涂层，该专利通过 引用在此全文引入。可通过包括喷砂、机械磨蚀、电晕放电、等离子体处理等以及这些方法的组合在内 的常规方法来对高尔夫球的任意层进行表面处理。实际上，由于表面能低或表面张力低为 聚硅氧烷的重要特性，可根据美国专利公开US2003/0199337对由本发明的组合物形成的 层进行表面处理，该专利的公开内容通过引用在此全文引入。高尔夫球的性能已经发现例如芯直径、中间层和壳层的厚度、硬度以及球硬度的各种性能影响现 有高尔夫球的运动特性，例如旋转、初始速度以及触感。组件的尺寸高尔夫球组件的尺寸即厚度和直径可根据所需的性能改变。为了本发明的目的， 可采用任意层厚。例如，本发明涉及任意大小的高尔夫球，但是高尔夫球优选符合USGA标 准的尺寸和重量。虽然由USGA制定的“高尔夫球规则(The Rules of Golf) ”中所规定的 标准将比赛用高尔夫球的大小限定为直径超过1. 680英寸，但在休闲高尔夫运动中可使用 任何大小的高尔夫球。高尔夫球的优选直径为约1.680英寸 约1.800英寸。更优选的直 径为约1. 680英寸 约1. 760英寸。最优选的直径为约1. 680英寸(43mm) 约1. 740英 寸(44mm)，但可使用为1. 700 约1. 950英寸之间的任何值的直径。优选地，芯以及所有中间层的总直径为最终球的总直径的约80% 约98%。芯的 直径可为约0.09英寸 约1.65英寸。在一个实施方案中，本发明的芯的直径为约1.2英寸 约1.630英寸。例如，当作为本发明的双层球的一部分时，该芯的直径可为约1.5英 寸 约1. 62英寸。在另一实施方案中，芯的直径为约1. 3英寸 约1. 6英寸、优选为约1. 39 英寸 约1. 6英寸、且更优选为约1. 5英寸 约1. 6英寸。在又一实施方案中，芯的直径为 约1.55英寸 约1.65英寸、优选为约1.55英寸 约1.60英寸。在一个实施方案中，芯的 直径为约1.59英寸或更高。在另一实施方案中，芯的直径为约1.64英寸或更低。当芯包括内芯层和外芯层时，内芯层优选为约0. 5英寸或更高且外芯层的厚度优 选为约0. 1英寸或更高。例如，当作为本发明多层球的一部分时，该中心的直径可为约0. 5 英寸 约1. 30英寸且外芯层的直径可为约0. 12英寸 约0. 5英寸。在一个实施方案中，内 芯层的直径为约0. 09英寸 约1. 2英寸且外芯层的厚度为约0. 1英寸 约0. 8英寸。在 又一实施方案中，内芯层的直径为约0. 095英寸 约1. 1英寸且外芯层的厚度为约0. 20英 寸 约0. 03英寸。壳通常具有能够提供足够的强度、良好的性能参数以及耐用性的厚度。在一个实 施方案中，壳的厚度为约0. 02英寸 约0. 12英寸、优选为约0. 1英寸或更低。例如，当作 为本发明的双层球的一部分时，该壳的厚度可为约0. 03英寸 约0. 09英寸。在另一实施 方案中，壳的厚度为约0. 05英寸或更低、优选为约0. 02英寸 约0. 05英寸、且更优选为约 0. 02英寸 约0. 045英寸。高尔夫球的中间层的厚度范围宽，因为可将中间层用于许多可能的用途即，用作 外芯层、内壳层、或者湿气/蒸气的阻挡层。当用在本发明的高尔夫球中时，该中间层或内 壳层的厚度可为约0. 3英寸或更低。在一个实施方案中，中间层的厚度为约0. 002英寸 约0. 1英寸、优选为约0. 01英寸或更高。例如，当作为本发明的三层球或多层球的一部分 时，该中间层和/或内壳层的厚度可为约0. 015英寸 约0. 06英寸。在另一实施方案中， 中间层的厚度为约0. 05英寸或更低、更优选为约0. 01英寸 约0. 045英寸。MiS由于本发明的组合物可用于高尔夫球的任何层中，因此，根据包含本发明的组合 物的球层，高尔夫球的结构、物理性能以及所获得的性能会有很大变化。根据具体的高尔夫球结构，本发明高尔夫球中所含的芯可具有各种硬度。在一个 实施方案中，对成型球体测得的芯的硬度为至少约15肖氏A、优选为约30肖氏A。在另一 实施方案中，芯的硬度为约50肖氏A 约90肖氏D。在又一实施方案中，芯的硬度为约80 肖氏D或更低。优选地，芯的硬度为约30 约65肖氏D，且更优选地，芯的硬度为约35 约60肖氏D。在另一实施方案中，芯的肖氏C硬度为从约30肖氏C至超过90肖氏C、更优 选为约40肖氏C 92肖氏C、且最优选为约50肖氏C 91肖氏C。根据球的特定结构，本发明的中间层也可具有不同硬度。在一个实施方案中，中间 层的硬度为约30肖氏D或更高。在另一实施方案中，中间层的硬度为约90肖氏D或更低、 优选为约80肖氏D或更低、且更优选为约70肖氏D或更低。例如，当中间层由本发明的组 合物形成时，该中间层的硬度可为约65肖氏D或更低、优选为约35肖氏D 约60肖氏D。 在另一实施方案中，中间层的硬度为约50肖氏D或更高、优选为约55肖氏D或更高。在一 个实施方案中，中间层的硬度为约55肖氏D 约65肖氏D。中间层还可为约65肖氏D或 更高。例如，本发明的高尔夫球可包含由本发明的松香改性聚合物组合物形成的硬度为约 60肖氏D 约75肖氏D的内壳。
与所述芯和中间层一样，根据高尔夫球的结构和所需特性，壳的硬度可不同。壳的 硬度与内球的硬度之比是用于控制球的空气动力学，特别是球的旋转的主要变量。通常，内 球越硬，木杆旋转(driver spin)越大，而壳越软，木杆旋转越大。例如，当将中间层定为球的最硬点，例如，约60肖氏D 约75肖氏D时，在板材上 测得的壳材料的硬度可为约20肖氏D或更高、优选为约25肖氏D或更高、且最优选为约30 肖氏D或更高。在另一实施方案中，壳自身的硬度为约30肖氏D或更高。具体地说，壳可 为约30肖氏D 约70肖氏D。在一个实施方案中，壳的硬度为约40肖氏D 约65肖氏 D，且在另一实施方案中，壳的硬度为约40肖氏 约55肖氏D。在本发明的另一方面，壳的 硬度小于约45肖氏D、优选小于约40肖氏D、且更优选为约25肖氏D 约40肖氏D。在一 个实施方案中，壳的硬度为约30肖氏D 约40肖氏D。在一个实施方案中，壳的硬度为约60肖氏D或更高。在另一实施方案中，壳的硬 度为约62肖氏D或更高。在又一实施方案中，壳的硬度为约64肖氏D或更高。例如，壳的 硬度可为约55肖氏D 约85肖氏D。在另一实施方案中，壳的硬度为约60肖氏D 约80 肖氏D。所述硬度范围可用于双层球，即具有芯和壳的球中，以及多层球，例如，具有设置于 芯和壳之间的一个或多个中间层的球中。球硬度(compression)球硬度是高尔夫球设计中的重要因素。例如，芯的球硬度会影响脱离木杆的球的 旋转速率以及当用球杆击打球时的触感。如在Jeff Dalton的Compression by Any Other Name, Science and Golf IV，世界高尔夫球科学大会会议纪要(Proceedings of the World Scientific Congress of Golf) (Eric Thain 编著，Routledge，2002) ( "J. Dalton")中所 公开的，可使用若干种不同的方法来测定球硬度，所述球硬度包括Atti球硬度、Riehle球 硬度、在不同固定负载和偏移下的负载/挠曲量测量、以及有效模量。为了本发明的目的， “球硬度”是指Atti球硬度且使用Atti球硬度测试设备根据已知方法测定，其中，活塞用于 将球对着弹簧进行按压。活塞的行程是固定的并且测量弹簧的挠曲量。弹簧挠曲量的测量 不是从弹簧接触到球开始的；而是在大致抵消了第一个1. 25mm(0. 05英寸)的弹簧挠曲量 时开始。刚度非常低的芯不会使弹簧挠曲量超过1. 25mm并从而获得为0的球硬度测定值。 Atti球硬度测试器是设计用于测量直径为42. 7mm(l. 68英寸)的物体的；因而，必须将较 小的物体如高尔夫球的芯垫高到42. 7mm的总高度来获得准确读数。可以根据在J. Dalton 的上述著作中所给出的公式来将Atti球硬度转换为Riehle(芯)、Riehle(球)、100kg挠 曲量、130-10kg挠曲量或有效模量。如本领域普通技术人员所知道的，球硬度值取决于所测量的组件的直径。根据本 发明制备的高尔夫球的芯或芯的一部分的Atti球硬度可为约30 约llOatti、优选为约 50 约lOOatti。在一个实施方案中，芯的球硬度小于约80、优选小于约75。在另一实施 方案中，芯的球硬度为约40 约80、优选为约50 约70。在又一实施方案中，芯的球硬度 优选低于约50、且更优选低于约25。在可选择的低球硬度的实施方案中，芯的球硬度小于约20、更优选小于约10、且 最优选为0。但是，如本领域普通技术人员所知道的，根据本发明获得的芯可低于Atti球硬 度计的测定值。在一个实施方案中，本发明高尔夫球的Atti球硬度优选为约55或更高、更优选为约60 约120。在另一实施方案中，本发明高尔夫球的Atti球硬度为至少约40、优选为约 50 120、且更优选为约50 100。在另一实施方案中，本发明高尔夫球的球硬度为约75 或更高且为约95或更低。例如，优选的本发明高尔夫球的球硬度可为约80 约95。回弹系数(Coefficient of Restitution)本发明涉及在约125英尺/秒的发球速度(inbound velocity)下COR为约 0. 700 约0. 850的高尔夫球。在一个实施方案中，COR为约0. 750或更高、优选为约0. 780 或更高。在另一实施方案中，球的COR为约0.800或更高。在另一实施方案中，本发明的球 的COR为约0. 800 约0. 815。可选择地，球的最大COR为这样的值，其不使高尔夫球超过管理机构例如USGA所 规定的初始速度要求。在本文中，术语“回弹系数” (CoR)如下计算高尔夫球的回弹速度/ 高尔夫球从空气炮(air cannon)中射出时的入射速度。在各种入射速度范围内进行COR测 试，并在125英尺/秒的发球速度下测定COR值。所述回弹性的另一量度为“损耗角正切”， 即tan δ，其在对物体的动力学刚度进行测定时获得。损耗角正切以及与该动力学性能有关 的术语通常依照ASTM D4092-90的描述。因此，较低的损耗角正切表示较高的回弹性，从而 表明较高的回弹能力。损耗角正切低说明大部分由球杆赋予高尔夫球的能量转化为动力能 量即击发速度，并获得更远的距离。高尔夫球的刚度或压缩刚度可例如通过动力学刚度测 量。较高的动力学刚度表示较高的压缩刚度。为了生产具有期望的压缩刚度的高尔夫球，交 联材料的动力学刚度应为小于在_50°C下约50000N/m。优选地，该动力学刚度应为在_50°C 下约10000 40000N/m、更优选地，该动力学刚度应为在_50°C下约20000 30000N/m。除了在操作实例中所具体说明的、或者除非另有具体说明，所有数值范围、量、值 和百分数，例如，材料的用量、反应的时间和温度、量的比值，分子量的值(不论是数均分子 量(“Mn”)还是重均分子量(“Mw”))以及本说明书其它内容的那些均可读作带有措辞 “约”，即使在该值、量或范围中可能没有明确出现术语“约”。因此，除非有相反表述，本说明 书和权利要求书中所给出的数值参数均为近似数值，其可根据本发明所期望获得的所需性 能而改变。最起码，并且不打算将等同原则仅应用于权利要求的范围，各数值参数至少应当 根据所报道的数值的有效位数并按照通常的四舍五入法来进行解释。尽管用于表述本发明的宽范围的数值范围和参数是近似数值，但在具体实施例中 的数值是尽可能准确地报道的。然而，任何数值本身都必然包含误差，所述误差来源于这些 数值的各自测试中所产生的标准偏差。此外，当在本文中给出各种数值范围时，这表示可使 用这些数值(包括所列举的数值)的任意组合。由于这些实施方案仅用于说明本发明的若干方面，因而，在本文中所描述并要求 保护的发明不限于由本文所公开的具体实施方案所限定的范围。所有等价实施方案均在本 发明的范围内。例如，本发明的组合物还可用于高尔夫装备，例如推杆的嵌入物、高尔夫球 杆头及其部件、高尔夫球鞋部件、以及高尔夫球袋部件。实际上，除了在本文中所示出和描 述的那些以外，对于本领域技术人员来说，本发明的各种改进将由前面的描述而变得明晰。 这些改进也在本发明权利要求的范围内。在前文中所列举的所有专利和专利申请均通过引 用而明确地在此全文引入。
权利要求
包括芯和壳的高尔夫球，其中，所述芯和壳均可包括多于一个的层，且所述壳包含聚合物，所述聚合物包括包含阳离子基团的聚脲预聚物，烷基化剂、季铵化剂或三元化剂中的至少一种，与包含中和剂的胺封端的硬化剂的反应产物。
2.权利要求1的高尔夫球，其中，所述壳包括内壳和外壳。
3.权利要求2的高尔夫球，其中，所述外壳包含所述聚合物。
4.权利要求2的高尔夫球，其中，所述内壳包含所述聚合物。
5.权利要求1的高尔夫球，还包括设置于所述芯和壳之间的中间层。
6.权利要求5的高尔夫球，其中，所述中间层包括至少两个层，且所述壳包括至少两个层。
7.一种高尔夫球，其包括-I-H心；中间层； 内壳层；和 外壳层，其中，所述中间层、内壳层和外壳层中的至少之一包含下列物质的反应产物 包含约5% 约25%的阳离子基团的聚脲预聚物，以该预聚物的重量计；和 包含胺封端的化合物及中和剂的硬化剂。
8.权利要求7的高尔夫球，其中，所述阳离子基团选自ξΝ —、ΞΡ —、=S —、及它 们的混合。
9.权利要求7的高尔夫球，其中，所述中间层包括至少两个层。
10.包括至少一层的高尔夫球，所述层包含聚合物，该聚合物包括包含带有阳离子基 团的脲连接体的骨架。
11.权利要求10的高尔夫球，其包括芯、壳、以及至少一个设置于所述芯和壳之间的层。
12.权利要求11的高尔夫球，其中，所述壳包括内壳层和外壳层。
13.权利要求12的高尔夫球，其中，所述芯包括中心和外芯层。
14.权利要求10的高尔夫球，其包括芯和壳，其中，所述壳包含所述聚合物。全文摘要
本发明涉及多层高尔夫球用阳离子聚脲壳组合物。具有至少一个由阳离子聚脲材料形成的层的高尔夫球。具体地说，本发明的组合物包括包含带有阳离子基团的脲连接体的聚合物骨架，该组合物可在烷基化剂、季铵化剂或三元化剂的存在下由含异氰酸酯的组分和对异氰酸酯具有反应性的组分形成，其中，所述含异氰酸酯的组分和对异氰酸酯具有反应性的组分中的至少一种包含前体阳离子基团。
文档编号A63B37/00GK101912678SQ20091025838
公开日2010年12月15日 申请日期2009年12月14日 优先权日2008年12月12日
发明者凯文·M·哈里斯, 帕梅拉·V·阿诺德, 缪拉利·拉杰戈帕兰, 肖恩·里奇, 迈克尔·J·沙利文 申请人:阿库施耐特公司