CN110291252A - 涂布有聚氨酯预聚物的充填物和包括其的人造草皮表面 - Google Patents

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Abstract

在各种实施例中，涂布的充填物包括多个充填颗粒和所述充填颗粒上的预成型涂层，其包括至少一种聚氨酯预聚物组分和固化剂组分的固化聚氨酯产物。所述聚氨酯预聚物组分包括含有二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)的异氰酸酯组分与多元醇组分的反应产物，并且游离异氰酸酯含量(％NCO)为2重量％到12重量％。所述固化剂组分包括水。还提供用于使用所述涂布的充填物制造人造草皮表面的方法。

Description

涂布有聚氨酯预聚物的充填物和包括其的人造草皮表面
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年2月23日提交的欧洲专利申请序列号17425019.1的权益，所述申请以全文引用的方式并入本文中。
技术领域
本公开的实施例通常涉及聚氨酯，并且尤其涉及用于控制表面温度的亲水性聚氨酯。
背景技术
合成或人造草皮越来越多地用作天然草皮的替代品，用于体育运动场、操场、景观美化和其它休闲应用中。典型的人造草皮表面包括从衬底向上延伸的草皮纱线或纤维。分散在草皮纱线或纤维之间的充填材料使草皮纱线或纤维维持直立状态并且提供一些牵引力和能量吸收。
然而，充填物可能导致人造草皮表面的温度升高，这可能通过直接皮肤接触和热耗尽而对运动员存在热伤害的风险。为了控制人造草皮表面上的温度，已经使用瓷珠采用水蒸发的吸热。或者，已在橡胶充填粒子上采用浅色涂层。然而，这些充填物具有有限的持水能力和/或对人造草皮表面上的温降影响有限。
因此，需要可用于控制人造草皮表面温度的替代充填物。
发明内容
根据一个实施例，涂布的充填物包括多个充填颗粒和充填颗粒上的预成型涂层。预成型涂层是至少一种聚氨酯预聚物组分和固化剂组分的固化聚氨酯产物。所述聚氨酯预聚物组分包括至少一种聚氨酯预聚物，所述聚氨酯预聚物包括含有二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)的异氰酸酯组分与多元醇组分的反应产物，所述聚氨酯预聚物的游离异氰酸酯含量(％NCO)为2重量％到12重量％。固化剂组分至少包括水。
附图说明
图1示意性地描绘根据示出的和本文所述的一个或多个实施例的人造草皮场的剖视图；
图2是描绘对于样品1-4和比较样品A，温度(以℃为单位；Y轴)随曝露于红外(IR)的时间(以分钟为单位；X轴)而变的图表；
图3是描绘对于样品2和比较样品A-C，温度(以℃为单位；Y轴)随曝露于IR的时间(以分钟为单位；X轴)而变的图表；和
图4是描绘对于样品3和比较样品A、D和E，温度(以℃为单位；Y轴)随曝露于IR的时间(以分钟为单位；X轴)而变的图表。
具体实施方式
各种实施例是针对涂布的充填物，其包括涂布有至少一种聚氨酯预聚物组分和固化剂组分的固化聚氨酯产物的充填颗粒。所述聚氨酯预聚物组分包括至少一种聚氨酯预聚物，所述聚氨酯预聚物包括含有二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)的异氰酸酯组分与多元醇组分的反应产物，所述聚氨酯预聚物的游离异氰酸酯含量(％NCO)为2重量％到12重量％。固化剂组分至少包括水。如本文所用，术语“预成型涂层”是指在与将涂布的充填物引入最终用途应用(例如用作人造草皮表面中的组分)分开的过程中形成的涂层。换句话说，术语预成型涂层是指在将涂布的充填物引入最终用途应用之前，通过使用至少水作为固化剂来固化涂层。
在各种实施例中，通过使得水受控释放，与标准的未涂布的橡胶充填物相比，充填物上的预成型涂层将水保持更长的时间段以延长冷却效果。举例来说，在曝露于红外光下20分钟后，潮湿的未涂布的充填物可达到约40℃的温度。然而，根据例示性实施例，具有预成型涂层的潮湿充填物可以能够将温度维持在40℃以下更长的时间段，例如在曝露于红外光下约90分钟。因此，与使用标准的未涂布的橡胶充填物相比，具有预成型涂层的充填物可以延长与施加到人造草皮的水相关的冷却效果。
在各种实施例中，充填物包括呈充填颗粒形式的核。在一些实施例中，充填颗粒可包括橡胶或弹性体颗粒或沙子(例如，二氧化硅)。橡胶或弹性体颗粒可以是颗粒状的橡胶粒子，如苯乙烯-丁二烯橡胶(styrene-butadiene rubber；SBR)(例如，从汽车轮胎中回收)、乙烯-丙烯-二烯单体(ethylene-propylene-diene monomer；EPDM)、其它硫化橡胶或从皮带中回收的橡胶、热塑性弹性体(TPE)和热塑性硫化橡胶(TPV)。举例来说，橡胶或弹性体颗粒可包括乙烯/α-烯烃/二烯互聚物、异戊二烯橡胶、天然橡胶、丁二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶、乙烯/丙烯橡胶、硅橡胶或其组合。在实施例中，充填物包括苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)颗粒的核。如本文所用，术语“苯乙烯-丁二烯共聚物”、“苯乙烯-丁二烯橡胶”或“SBR”是指由苯乙烯和1，3-丁二烯单体制造的共聚物。
合适的苯乙烯-丁二烯橡胶包括但不限于冷聚合的乳液SBR和溶液聚合的SBR。在各种实施例中，SBR的门尼粘度(Mooney Viscosity)(在100℃下的ML 1+4)可为大于或等于10、大于或等于15或大于或等于20。SBR的门尼粘度(在100℃下的ML 1+4)可为小于或等于200、小于或等于150或小于或等于100。在实施例中，SBR的门尼粘度(在100℃下的ML 1+4)可为10到200、15到150或20到100。
SBR可包含20到100重量％或40到80重量％的1，3-丁二烯单体。相反，SBR可包含0到80重量％或10到50重量％的苯乙烯单体。SBR可以是无规共聚物或嵌段共聚物。在具体实施例中，共聚物是无规苯乙烯丁二烯共聚物。合适的SBR颗粒的商业实例包括可购自GommAmica(意大利(Italy))的POWERFILLTM。
在各种实施例中，充填颗粒涂布有预成型涂层，所述涂层包括含有聚氨酯预聚物组分的组合物与含有水的固化剂组分的反应产物。在各种实施例中，按多个充填颗粒和聚氨酯预聚物组分的总重量计，使用1重量％到20重量％的聚氨酯预聚物组分来形成预成型涂层。在一些实施例中，按多个充填颗粒和聚氨酯预聚物组分的总重量计，使用5重量％到10重量％、5重量％到12重量％或5重量％到15重量％的聚氨酯预聚物组分来形成预成型涂层。各种实施例的聚氨酯预聚物组分包括聚氨酯预聚物，其是包括异氰酸酯组分(其至少包括二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI))与多元醇组分(其包括至少一种多元醇)的组合物的反应产物。聚氨酯预聚物组分包括至少一种异氰酸酯封端的预聚物。异氰酸酯封端的预聚物的游离异氰酸酯含量(％NCO)通常为大于或等于2重量％并且通常小于或等于12重量％。举例来说，异氰酸酯封端的预聚物的游离异氰酸酯含量可为2重量％到12重量％或5重量％到10重量％。在一些实施例中，可以将聚异氰酸酯反共混到预聚物中以达到所期望游离NCO含量。换句话说，可以将聚异氰酸酯添加到预聚物中以将NCO含量调节到所期望含量。
在各种实施例中，异氰酸酯组分含有聚合MDI和/或MDI的不同异构体的混合物，例如2，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI的2，4′异构体)和4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI的4，4′异构体)。MDI的2，4′异构体和4，4′异构体可以1：100到50：50的重量比存在于异氰酸酯组分中。举例来说，按异氰酸酯组分的总重量计，MDI的2，4′异构体可以1重量％到50重量％(例如1.25重量％到50重量％、1.3重量％到35重量％、1.5重量％到30重量％等)的量存在。按异氰酸酯组分的总重量计，MDI的4，4′异构体的重量百分比可大于MDI的2，4′异构体的重量百分比。举例来说，按100重量％的用于形成聚氨酯预聚物的配制物的总重量计，用于形成MDI类预聚物的配制物的2，4′异构体MDI含量为1.5重量％到40重量％(例如1.5重量％到30重量％)，并且其余部分为MDI的4，4′异构体。根据一些实施例，不由MDI的4，4′异构体和/或MDI的2，4′异构体占据的其余异氰酸酯组分可包括甲苯二异氰酸酯(TDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IIPDI)、聚亚甲基聚苯基异氰酸酯、亚甲基二苯基异氰酸酯的碳化二亚胺或脲基甲酸酯或脲酮亚胺加合物和其混合物。
适用于各种实施例的商业异氰酸酯的实例包括以商标ISONATETM市售的芳香族异氰酸酯，例如ISONATETM M125和ISONATETM 50 O，P′，其均可购自陶氏化学公司(The DowChemical Company)(米德兰，密歇根州(Midland，MI))。
在各种实施例中，多元醇组分包括至少一种聚醚多元醇。用于制备聚氨酯预聚物的聚醚多元醇包括一种或多种聚醚多元醇，并且羟基数为10mg KOH/g到700mg KOH/g。在再其它实施例中，聚醚多元醇组合物的羟基数为15mg KOH/g到100mg KOH/g或20mg KOH/g到50mg KOH/g。如本文所用，羟基数是等效于一克多元醇或其它羟基化合物中的羟基含量的氢氧化钾的毫克数。
在一些实施例中，聚醚多元醇组合物的平均标称羟基官能度为1.6到8。聚醚多元醇的标称羟基官能度可为约2或更高(例如，2到6、2到5、2到4或2)。在一些实施例中，多元醇组合物的标称羟基官能度为1.6到6、1.6到4或1.6到3.5。术语“标称”是指组合物的平均羟基官能度，其中假设多元醇的平均官能度与如制备多元醇中所用的引发剂的平均官能度(每分子活性氢原子数)相同。在实践中，由于存在一些末端不饱和度，平均羟基官能度可能稍微较小。聚醚多元醇的平均总羟基官能度可为约2到约4.5(例如，2到3.5)。如本文所用，羟基官能度(标称的和平均总的)是分子上的异氰酸酯反应性位点的数目，并且可计算为多元醇的总摩尔数中的OH的总摩尔数。
聚醚多元醇的分子量可为1,000g/mol到12,000g/mol。术语“分子量”应理解为以克/摩尔表示的理论分子量，并且考虑到制备多元醇的反应物的分子量和量来计算。在一些实施例中，各种实施例的聚醚多元醇组合物的分子量为1,000g/mol到10,000g/mol、2,000g/mol到9,000g/mol或2,500g/mol到8,000g/mol。在一些实施例中，多元醇组分包括至少50重量％的分子量为6,000g/mol到9,000g/mol的聚醚多元醇。举例来说，多元醇组分可包括50重量％到100重量％、50重量％到90重量％、50重量％到80重量％、50重量％到70重量％、60重量％到100重量％、60重量％到90重量％、60重量％到80重量％或60重量％到70重量％的分子量为6,000g/mol到9,000g/mol的聚醚多元醇。
在各种实施例中，聚醚多元醇包括聚氧乙烯-聚氧丙烯多元醇。具有不同官能度和聚氧乙烯含量的其它聚醚多元醇(包括单羟基物质和低分子量二醇和三醇物质或胺)的组合可用于制备聚氨酯预聚物的配制物中。
根据实施例，多元醇组分包括至少一种聚氧乙烯-聚氧丙烯多元醇，其按所述聚氧乙烯-聚氧丙烯多元醇的总重量计聚氧乙烯含量大于60重量％、大于65重量％、大于70重量％或为至少75重量％。在各种实施例中，多元醇组分包括50重量％到100重量％的聚氧乙烯-聚氧丙烯多元醇。按总共100重量％计，聚氧乙烯-聚氧丙烯多元醇的其余重量含量可由聚氧丙烯占据。举例来说，按聚氧乙烯-聚氧丙烯多元醇的总重量计，聚氧乙烯-聚氧丙烯多元醇的聚氧丙烯含量可为至少5重量％(例如至少10重量％、至少15重量％和/或至少20重量％)，并且聚氧乙烯含量大于60重量％或大于65重量％。聚氧乙烯-聚氧丙烯多元醇的平均标称羟基官能度可为1.6到3.5(例如2.5到3.5)，并且数均分子量为1，500g/mol到8,000g/mol(例如2,000g/mol到6,000g/mol、3,000g/mol到5,500g/mol、4,000g/mol到5,300g/mol等)。个别多元醇的聚氧乙烯含量可随机分布在整个分子中。根据一个实施例，按多元醇组分的总重量计，多元醇组分基本上由聚氧乙烯-聚氧丙烯多元醇组成，并且多元醇组分的聚氧乙烯含量大于60重量％、大于65重量％、大于70重量％或为至少75重量％。根据一些实施例，按聚氧乙烯-聚氧丙烯多元醇的总重量计，多元醇组分包括50重量％到100重量％的聚氧乙烯-聚氧丙烯多元醇，所述聚氧乙烯-聚氧丙烯多元醇的聚氧乙烯含量大于65重量％。
在各种实施例中使用的聚醚多元醇可以使用所属领域的技术人员已知的标准方法制造，或者可以商购。一般来说，聚醚多元醇可通过使环氧乙烷和/或环氧丙烷同时和/或以任何顺序依序与具有2到8个活性氢原子的引发剂反应来获得。该等引发剂可包括水、乙二醇、丙二醇、丁二醇、丙三醇、三甲基丙烷、乙二胺、三乙醇胺、蔗糖和山梨糖醇。
多元醇组分可包括一种或多种羟基当量重量为至少500、至少800和/或至少1,000的聚酯多元醇。举例来说，可使用所属领域已知的用于形成聚氨酯聚合物的聚酯多元醇。多元醇组分可包括具有填充剂的多元醇(填充多元醇)，例如，其中羟基当量重量为至少500、至少800和/或至少1,000。填充多元醇可含有一种或多种共聚物多元醇，其中聚合物粒子作为分散在共聚物多元醇内的填充剂。例示性填充多元醇包括基于苯乙烯/丙烯腈(SAN)的填充多元醇、聚脲分散体(PHD)填充多元醇和基于聚异氰酸酯加聚产物(PIPA)的填充多元醇。多元醇组分可包括含伯羟基的醇，例如聚丁二烯、聚四亚甲基醚二醇(PTMEG)、聚丙二醇(PPG)、聚氧丙烯和/或聚氧乙烯-聚氧丙烯。在各种实施例中，多元醇组分包括25重量％到100重量％的数均分子量为1,000g/mol到3,000g/mol的多元醇。
或者，多元醇组分可包括一种或多种市售多元醇。例示性可用的多元醇类产品包括可购自陶氏化学公司的VORANOLTM产品、TERAFORCETM多元醇产品、VORAPELTM产品、SPECFLEXTM产品、VORALUXTM产品、PARALOIDTM产品、HYPERLASTTM产品、VORANOLTM VORACTIVTM产品、UCONTM产品、IP 010多元醇产品和SPECFLEXTM ACTIV。
在实施例中，聚氨酯预聚物可进一步包括一种或多种添加剂，例如作为实例而非限制，一种或多种催化剂、一种或多种交联剂和/或一种或多种增链剂。也可以采用所属领域中已知的用于形成预聚物和聚氨酯的其它添加剂。举例来说，可包括表面活性剂或增稠剂。优选的表面活性剂的实例是氧乙烯和氧丙烯的嵌段共聚物，例如由BASF制造的普洛尼克多元醇(Pluronic Polyol)表面活性剂。通常优选的是例如以普洛尼克商标名可用的非离子表面活性剂并且包括指定产品L-62、L-72、L-92、P-75或P-85。可以使用性质或效能等效的其它表面活性剂代替所提及的物质。
当期望控制聚氨酯预聚物的粘度时，可存在增稠剂。增稠剂的实例是例如黄原胶的天然产物或例如由陶氏化学公司出售的聚丙烯酰胺聚合物和凝胶的化学试剂。也可存在的其它添加剂包括混合助剂、乳化剂、脂肪酸或其它功能性添加剂以改变所得聚合物的物理特性。按聚氨酯预聚物的总重量计，添加剂在包括时可以0.1重量％到10重量％的量存在。
聚氨酯预聚物以常规方式通过在20-100℃下，并且在一些实施例中在氨酯形成催化剂(例如叔胺或锡化合物)存在下将异氰酸酯组分与多元醇组分(例如聚醚多元醇)组合来制备。选择异氰酸酯组分和多元醇组分的相对量，以此方式达到最终产物所期望的游离NCO含量。一般来说，二异氰酸酯的当量将高于多元醇组分的当量。
在实施例中，多个充填颗粒涂布有聚氨酯预聚物组分，将其固化以在多个充填颗粒上形成预成型涂层。在各种实施例中，使用混合器将充填颗粒涂布有聚氨酯预聚物组分。举例来说，可将聚氨酯预聚物组分加入含有充填颗粒的混合器中并且混合直到颗粒得到充分涂布。可采用其它涂布方法，其前提条件是涂布方法涂布颗粒而不使其粘在一起，这可能产生涂布有聚氨酯的固化橡胶块。
按多个充填颗粒和聚氨酯预聚物组分的总重量计，各种实施例的涂布的颗粒包括1重量％到20重量％、1重量％到15重量％、1重量％到10重量％、5重量％到15重量％或5重量％到10重量％的聚氨酯预聚物组分。
涂布后，可以通过使涂布的颗粒与固化剂组分接触来固化聚氨酯预聚物。合适的固化剂包括例如水或一种或多种多元醇。在各种实施例中，固化剂组分至少包括水。在实施例中，聚氨酯预聚物可以通过用水喷涂涂布的颗粒并且搅动颗粒以在颗粒上形成预成型涂层来固化。举例来说，可以使用间歇式混合器(GebrüderMaschinenebau GmbH，德国(Germany))或其它混合器来搅动颗粒，同时用不连续的手动喷雾喷涂水或将其注入混合器腔室中。
一旦固化，本文所述的一个或多个实施例的涂布的颗粒可用作人造草皮表面上的充填物。在各种实施例中，预成型涂层占涂布的充填物的总重量的1重量％到20重量％。在一些实施例中，预成型涂层占涂布的充填物的总重量的1重量％到15重量％或1重量％到10重量％。
参考图1，描绘根据本文所示和/或所述的一个或多个实施例的人造草皮场100的剖视图。人造草皮场100包含具有顶侧110和底侧115的主背衬105；以及至少一个人造草皮长丝120。如本文所用，“长丝”是指单丝、复丝、挤出膜、纤维、纱线，例如带状纱线、有原纤维的扁丝、切膜纱、连续带和/或用于形成合成草叶片或人造草皮场的股束的其它拉伸纤维材料。
至少一个人造草皮长丝120可包括聚烯烃、聚酰胺、聚酯或其组合。聚烯烃包括衍生自一种或多种简单烯烃单体，例如乙烯、丙烯、1-丁烯、1-己烯或1-辛烯的聚合物。烯烃单体可以被取代或未被取代，并且如果被取代，那么取代基可以视特定实施例而变化。合适的聚烯烃可包括聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚异戊二烯和其各种互聚物。如本文所用，“互聚物”是指通过使至少两种不同类型的单体聚合而制备的聚合物。术语“互聚物”可包括共聚物，其用于指由两种不同类型的单体制备的聚合物，并且还可包括由超过两种不同类型的单体制备的聚合物。也可以使用聚烯烃的共混物。
至少一个人造草皮长丝120粘附到主背衬105，使得至少一个人造草皮长丝120提供从主背衬105的顶侧110向外延伸的簇绒面125。如本文所用，“粘附(affix/affixed/affixing)”包含但不限于通过直接或间接关系将一个目标偶联、附接、连接、紧固、接合、连接或固定到另一个目标。簇绒面125从主背衬105的顶侧110延伸，并且可以具有切割堆叠设计，其中在簇绒期间或之后可以切割人造草皮长丝环圈以产生单个人造草皮长丝端部的堆叠而不是环圈。
主背衬105可包括但不限于由一种或多种天然或合成纤维或纱线(例如聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、聚酯和人造丝)制成的织造、针织或非织造纤维网或织物。人造草皮场100可以进一步包含粘结到主背衬105的底侧115的至少一部分的次背衬130，使得至少一个人造草皮长丝120在适当位置粘附到主背衬105的底侧115。次背衬130可以包含聚氨酯(例如包括可购自陶氏化学公司的以名称ENFORCERTM或ENHANCERTM供应的聚氨酯)或胶乳类材料，例如苯乙烯-丁二烯胶乳或丙烯酸酯。
主背衬105和/或次背衬130可以具有水分可以通过的孔。孔一般可为环圈配置并且在整个主背衬105和/或次背衬130中铺开。当然，应理解可以存在任何数目个孔，并且孔的尺寸、形状和位置可以视人造草皮场100的所期望特点变化。
可以通过提供至少一个人造草皮长丝120并且将至少一个人造草皮长丝120粘附到主背衬105来制造人造草皮场100，使得至少一个人造草皮长丝120提供从主背衬105的顶侧110向外延伸的簇绒面125。可以进一步通过将次背衬130粘结到主背衬105的底侧115的至少一部分来制造人造草皮场100，使得至少一个人造草皮长丝120在适当位置粘附到主背衬105的底侧115。
人造草皮场100可以任选地包含在人造草皮场的次背衬下面的减震层。减震层可以由聚氨酯、聚氯乙烯(PVC)泡沫塑料或聚氨酯泡沫塑料、橡胶、闭孔交联聚乙烯泡沫、具有空隙的聚氨酯下垫、聚氯乙烯、聚乙烯、聚氨酯和/或聚丙烯的弹性体泡沫制成。减震层的非限制性实例是ENFORCERTM运动聚氨酯系统和ENHANCERTM运动聚氨酯系统(可购自陶氏化学公司)。
人造草皮场100还包含如本文所述的充填材料。举例来说，各种实施例中描述的涂布的充填颗粒可以分散在各人造草皮长丝120之间。涂布的充填颗粒可以帮助人造草皮长丝120保持直立，控制温度，并且压下人造草皮场100以防止由运动引起的皱纹或波纹的形成。
人造草皮场100可以任选地包含排水系统。排水系统可将人造草皮场中的水排出并且防止场被水浸透。排水系统的非限制性实例包括石材类排水系统，例如，EXCELDRAINTMSheet 100排水系统、EXCELDRAINTM Sheet 200排水系统和EXCELDRAINTMEX-TSTRIP排水系统(可购自北卡罗来纳州门罗(Monroe，N.C.)的美国威克排水口公司(American Wick Drain Corp.))。
在各种实施例中，涂布有预成型涂层的充填颗粒在通过红外灯曝露于热量之前被润湿并且展现出比在涂布之前曝露于热量约2个小时之后的多个颗粒的ΔT低至少10℃的ΔT。在一些实施例中，涂布的充填物展现出比在涂布之前曝露于热量约2小时之后的多个颗粒的ΔT低至少15℃的ΔT。举例来说，涂布的充填物可以展现出比在涂布之前曝露于热量约2小时之后的多个颗粒的ΔT低10℃到40℃、比在涂布之前曝露于热量约2小时之后的多个颗粒的ΔT低10℃到30℃、比在涂布之前曝露于热量约2小时之后的多个颗粒的ΔT低10℃到20℃、比在涂布之前曝露于热量约2小时之后的多个颗粒的ΔT低15℃到40℃、比在涂布之前曝露于热量约2小时之后的多个颗粒的ΔT低15℃到30℃、比在涂布之前曝露于热量约2小时之后的多个颗粒的ΔT低15℃到20℃、比在涂布之前曝露于热量约2小时之后的多个颗粒的ΔT低12℃到18℃、比在涂布之前曝露于热量约2小时之后的多个颗粒的ΔT低13℃到18℃的ΔT。在各种实施例中，如下文将更详细地描述，在使用IR温度计将充填物曝露于IR灯之后测量ΔT。
如上所述，在各种实施例中，涂布的充填颗粒可用于合成草皮。除了堆叠高度、簇绒密度和纱线强度之外，充填材料的类型和体积可以影响草皮的最终抗变形性。Lisport测试可用于分析磨损效能，并且有助于设计有效的草皮系统。另外，可以进行测试以分析温度效能和老化，以及所得草皮的反弹和旋转特性。关于这些特性中的每一个，如上所述的含有涂布的充填物的草皮可满足足球场中草皮的使用的FIFA规范(参见例如，“2006年3月人造草皮表面的FIFA品质概念要求(March 2006FIFA Quality Concept Requirements forArtificial Turf Surfaces)”，人造足球草皮的测试方法和要求的FIFA手册，其以完全引用的方式并入本文中)。
实例
提供以下实例来说明各种实施例，但并不意图限制权利要求的范围。除非另外指示，否则所有份数和百分比都按重量计。下面关于各种工作实例、比较实例以及工作和比较实例中使用的材料提供近似特性、特征、参数等。此外，实例中所使用的原材料的描述如下：
预聚物1
预聚物1 一种二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)类预聚物，其根据下表1中的大致配方制备，目标平均异氰酸酯部分(NCO)含量为9.5重量％：
表1
ISONATETM 50 O，P 一种MDI类混合物，其平均包括50重量％的4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯和50重量％的2，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯并且平均NCO含量为33.5重量％(可购自陶氏化学公司)。
UCONTM PCL-270 一种环氧乙烷-环氧丙烷共聚物的润滑剂多元醇，其平均标称羟基官能度为2并且数均分子量为2,400g/mol(可购自陶氏化学公司)。
苯甲酰氯 一种99重量％的苯甲酰氯溶液(可购自西格玛-奥德里奇公司(Sigma-Aldrich))。
根据上表1制备目标NCO含量为9.5重量％的预聚物1。根据ASTM D5155测量NCO含量。
预聚物2
预聚物2 一种二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)类预聚物，其根据下表2中的配方制备，目标平均异氰酸酯部分(NCO)含量为5.4重量％：
表2
ISONATETM 125M 一种MDI类混合物，其平均包括98重量％的4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯和2重量％的2，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯并且平均NCO含量为33.5重量％(可购自陶氏化学公司)。
UCONTM PCL-270 一种环氧乙烷-环氧丙烷共聚物的润滑剂多元醇，其平均标称羟基官能度为2并且数均分子量为2,400g/mol(可购自陶氏化学公司)。
IP 010多元醇 一种丙三醇引发的聚氧乙烯-聚氧丙烯多元醇，其平均标称羟基官能度为3并且数均分子量为7,800g/mol(可购自陶氏化学公司)。
苯甲酰氯 一种99重量％的苯甲酰氯溶液(可购自西格玛-奥德里奇公司)。
根据上表1制备目标NCO含量为5.4重量％的预聚物2。根据ASTM D5155测量NCO含量。
为制备预聚物1和2，将分别根据表1和2的所需量的多元醇加入反应器中以形成第一混合物，将其加热到50℃，同时连续搅拌并用氮气吹扫过夜。然后，测量水含量以确保其低于250ppm，并且将混合物搅拌15分钟。此外，将ISONATETM 125M和ISONATETM 50 O，P与苯甲酰氯一起加入四颈烧瓶中以形成第二混合物，将其加热到50℃。接着，将第一混合物加入第二混合物中，且将所得混合物加热到75℃并且在所述温度下维持三小时。此后，降低所得混合物的温度并且将预聚物分配到玻璃瓶中。
比较配制物
VORAMERTM RF 1024异氰酸酯是可购自陶氏化学公司的预聚物，其在20℃下的粘度为约3,000mpa·s，并且平均NCO％为约14.8％。
实例1
下表3列出样品1-4，其为在SBR颗粒上包括预成型涂层的本发明配制物的四个实例实施例。表3中报告的量表示固化前每种组分的重量％。
表3
通过将SBR颗粒负载到水平混合器中来制备样品1-4的充填组合物。对于样品1-4，将聚氨酯预聚物以表3中报告的量倒入混合器中，并且在185rpm下混合5分钟。接下来，将水喷洒到样品上以使预聚物固化，同时在185rpm下混合45分钟。
将样品1-4和比较样品A(未涂布的SBR颗粒)的充填组合物在30×50cm2的曝露表面上曝露于两个275W IR灯。在曝露于IR灯之前，将样品1-4和比较样品A的颗粒预先浸没于水中15分钟，然后使其排水15分钟。使用IR温度计在两小时内监测曝露于IR的表面上的温度。
图2描绘温度评估的结果。特别地，图2是描绘温度(以℃为单位)随曝露于IR的时间(以分钟为单位)而变的图表。如图2所示，在样品1-4的涂布的颗粒与比较样品A的未涂布的颗粒之间观察到约10-15℃的差异(ΔT)。此外，按未固化的涂布的SBR颗粒的总重量计，样品3和4表明预聚物1在5重量％和9重量％下表现相似。
实例2
接下来，测试作为SBR颗粒的涂层的包括预聚物1或2和标准聚氨酯预聚物的混合物。下表4列出比较样品B-E，其为包括预成型涂层的四个比较样品，所述预成型涂层在SBR颗粒上包括含有聚合物1或2和标准聚氨酯预聚物的混合物。表4中报告的量表示固化前每种组分的重量％。
表4
对于每个比较样品B-E，如实例1中提供的那样涂布SBR颗粒。然后如上所述将每个样品曝露于IR并且监测温度升高。图3和4描绘温度评估的结果。
特别地，图3是描绘对于样品2和比较样品A-C，温度(以℃为单位)随曝露于IR的时间(以分钟为单位)而变的图表。如图3所示，在样品2的涂布的颗粒与比较样品A的未涂布的颗粒之间观察到约10-15℃的差异(ΔT)，这与上述实例1的结果一致。然而，观察到的比较样品B和C的ΔT显著较小，表示温度控制几乎等于比较样品A的未涂布的SBR颗粒。因此，尽管由于在涂层中添加预聚物2而预期温度控制得到改善，但在涂层中使用标准聚氨酯预聚物抵消了预聚物2的存在，并且在与未涂布的颗粒相比时，涂层没有提供改善。
类似地，图4是描绘对于样品3和比较样品A、D和E，温度(以℃为单位)随曝露于IR的时间(以分钟为单位)而变的图表。如图4所示，在样品3的涂布的颗粒与比较样品A的未涂布的颗粒之间观察到约10-15℃的差异(ΔT)，这与上述实例1的结果一致。然而，观察到的比较样品D和E的ΔT显著较小，表示温度控制几乎等于比较样品A的未涂布的SBR颗粒。因此，尽管由于在涂层中添加预聚物1而预期温度控制得到改善，但在涂层中使用标准聚氨酯预聚物抵消了预聚物1的存在，并且在与未涂布的颗粒相比时，涂层没有提供改善。
与未涂布的充填颗粒相比，本文所述的各种实施例展现出至少10℃的ΔT。因此，本文所述的各种实施例可用于人造草皮应用中以控制温度而不会不利地影响人造草皮的机械效能，包括减震、竖直球回弹、竖直变形和旋转阻力。
还要注意，如术语“大体上”、“通常”和“一般”在本文中不用于限制所要求的本发明的范围、或暗示某些特征对于所要求的本发明的结构或功能是至关重要的、必需的或者甚至是重要的。而是，这些术语只是用来强调本公开的特定实施例中可以使用或者可以不使用的替代或额外的特征。

Claims (10)

1.一种涂布的充填物，其包含：
多个充填颗粒；和
所述充填颗粒上的预成型涂层，所述预成型涂层包含至少一种聚氨酯预聚物组分和固化剂组分的固化聚氨酯产物，其中：
所述聚氨酯预聚物组分包括至少一种聚氨酯预聚物，所述聚氨酯预聚物包含含有二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)的异氰酸酯组分与多元醇组分的反应产物，所述聚氨酯预聚物的游离异氰酸酯含量(％NCO)为2重量％到12重量％；并且
所述固化剂组分至少包括水；
其中按聚氧乙烯-聚氧丙烯多元醇的总重量计，所述多元醇组分包括50重量％到100重量％的所述聚氧乙烯-聚氧丙烯多元醇，所述聚氧乙烯-聚氧丙烯多元醇的聚氧乙烯含量大于65重量％。
2.根据权利要求1所述的涂布的充填物，其中所述预成型涂层占所述涂布的充填物的总重量的1重量％到20重量％。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的涂布的充填物，其中按所述多个充填颗粒和聚氨酯预聚物组分的总重量计，使用1重量％到20重量％的所述聚氨酯预聚物组分来形成所述预成型涂层。
4.根据任一前述权利要求所述的涂布的充填物，其中按所述多个充填颗粒和聚氨酯预聚物组分的总重量计，使用5重量％到10重量％的所述聚氨酯预聚物组分来形成所述预成型涂层。
5.根据任一前述权利要求所述的涂布的充填物，其中所述多元醇组分包括25重量％到100重量％的多元醇，其数均分子量为1,000g/mol到3,000g/mol。
6.根据任一前述权利要求所述的涂布的充填物，其中所述多元醇组分包括至少50重量％的聚醚多元醇，其分子量为6,000g/mol到9.000g/mol。
7.根据任一前述权利要求所述的涂布的充填物，其中所述多个充填颗粒包含橡胶或弹性体颗粒。
8.一种用于使用涂布的充填物制造人造草皮表面的方法，所述方法包含：
用聚氨酯预聚物组分涂布多个充填颗粒，所述聚氨酯预聚物组分包括至少一种聚氨酯预聚物，所述聚氨酯预聚物包含含有二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)的异氰酸酯组分与多元醇组分的反应产物，所述聚氨酯预聚物的游离异氰酸酯含量(％NCO)为2重量％到12重量％；
用至少包括水的固化剂组分固化所述聚氨酯预聚物以在所述多个充填颗粒上形成预成型涂层；和
将具有所述预成型涂层的所述涂布的充填物分散在多个粘附到主背衬上的人造草皮长丝之间。
9.根据权利要求8所述的方法，其中固化所述聚氨酯预聚物包含在用所述聚氨酯预聚物组分涂布所述多个充填颗粒之后喷涂所述固化剂组分。
10.根据权利要求8或权利要求9所述的方法，其中按所述聚氧乙烯-聚氧丙烯多元醇的总重量计，所述多元醇组分包括50重量％到100重量％的聚氧乙烯-聚氧丙烯多元醇，所述聚氧乙烯-聚氧丙烯多元醇的聚氧乙烯含量大于65重量％。
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