專利名稱：用非淌流聚氨酯/土工織物復(fù)合材料襯層運河、溝渠和管道的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用聚氨酯/土工織物復(fù)合材料(在此，術(shù)語“土工織物”指土工織物或土工格柵，或兩者的結(jié)合)襯層運河、溝渠或管道的表面的方法。具體地，本發(fā)明涉及一種方法，其中將非淌流聚氨酯組合物涂覆到至少一種溝渠、運河和/或管道的破裂、凹面和/或成角度的表面，然后將土工織物與該表面接觸，使得所述土工織物充分地被所述非淌流聚氨酯組合物浸漬，該組合物固化形成聚氨酯/土工織物復(fù)合材料。本發(fā)明還涉及一種方法，其用于將非淌流聚氨酯組合物涂覆到運河和/或管道的在高處的表面或頂部表面，然后施加土工織物，使得所述土工織物被所述非淌流聚氨酯組合物浸漬，該組合物固化形成聚氨酯/土工織物復(fù)合材料。本發(fā)明還涉及用聚氨酯/土工織物復(fù)合材料襯層的溝渠、管道和/或運河，其中所述管道、運河和/或溝渠的完整性用非淌流聚氨酯/土工織物復(fù)合材料保持。
背景技術(shù)：
近年來，在世界上許多國家中，自然資源的管理變得日益重要。已經(jīng)進行了有關(guān)保護資源和消除環(huán)境污染的努力。尤其重要的是防止污物滲漏和水分流失。
使用無襯層灌溉渠的水分配中的損失估計最少為25％，而在某些情形中，取決于溝渠表面的孔隙度和水輸送的距離，損失會大于50％。在大多數(shù)農(nóng)村地區(qū)，溝渠通過挖掘土壤達到預(yù)定深度和寬度而形成。水與暴露的天然表面接觸而穿過溝渠。其可能是沙土、粘土、巖石等等，更通常是其混合物。所述孔隙度取決于所述不同的組分的比例。
在無襯層的灌溉渠中水的損失曾經(jīng)被認為是可接受的，因為那時水的供應(yīng)超過了需求。然而，隨著社會發(fā)展和世界人口增長，為了生產(chǎn)更多食品和用于滿足增加的非農(nóng)業(yè)使用，需要更多的水。除環(huán)境衛(wèi)生需要更多的家庭用水外，現(xiàn)在工業(yè)制造和處理過程中也使用大量的水。
高消耗水平加之開發(fā)新水源的高成本，引起人們對水資源保護的重視。已經(jīng)開發(fā)了使用較少水的家庭用具。同樣，工業(yè)中也通過安裝循環(huán)凈化系統(tǒng)來降低水消耗量。
盡管保護資源的努力已經(jīng)在一定程度上降低了水消耗量，但是相對而言仍然存在供水不足的問題，尤其是近年來在美國和其他國家的嚴重干旱使該問題更加突出。因為最成本有效的保護手段和易得的水源已經(jīng)被利用，因此更應(yīng)注意提高配水系統(tǒng)的效能。
已經(jīng)在水分配中進行了改進。在有限的溝渠和運河中已經(jīng)使用混凝土和/或預(yù)制混凝土管進行襯隔。混凝土是耐用的，在適當(dāng)使用時具有長的使用期限。然而，混凝土的澆鑄和養(yǎng)護費用很大，在固化期間不利的溫度會損傷混凝土。而且，混凝土常被凍壞，易于碎裂和隆起，這些會導(dǎo)致滲漏。
用于形成運河和溝渠的復(fù)合材料襯層的方法和實施這類方法的裝置公開于例如美國專利號4,872,784；4,955,759；4,955,760；5,049,006；5,062,740；5,421,677；5,607,998和5,639,331。
美國專利號5,421,677(“’677專利”)涉及形成溝渠襯層的改進的方法?！?77專利公開了使用包含一種或多種多異氰酸酯、多元醇混合物、一種或多種填料和催化劑的混合物的方法?！?77專利的混合物被分配在土工織物上，由此形成液體聚氨酯浸漬的土工織物復(fù)合材料。然后，將液體聚氨酯浸漬的土工織物復(fù)合材料放置在要被襯層的區(qū)域的表面上并使其固化，從而形成聚氨酯/土工織物復(fù)合材料。
然而有時要被襯層的管道、溝渠和/或運河的表面是破裂、凹面和/或以等于或大于90°的角度傾斜的。另外，有時水流被引導(dǎo)通過在道路下面的運河和/或管道。對于這類運河和/或管道，要被襯層的區(qū)域包括在運河和/或管道的高處的表面或頂部表面。對于這類隆起的表面，使用公開于’677專利中的復(fù)合材料是不可行的，因為所述公開的復(fù)合材料被液體聚氨酯浸透，其不能被施加和粘合到斷裂、凹面和/或相對于“底面”呈等于或大于45°的角度的表面。公開于’677專利中的復(fù)合材料也不能被施加和粘合到在高處的表面。
非淌流聚氨酯組合物將特別適合襯層溝渠、管道和/或運河的凹面、破裂和/或傾斜的表面，以及運河和/或管道頂部的高處表面，因為其能夠以珠粒形式施加，該珠粒能夠隨后使用例如輥子或刮鏟充分地覆蓋整個表面。因此，土工織物能夠接觸到施加的非淌流聚氨酯組合物。所述非淌流聚氨酯組合物顯示優(yōu)異的對溝渠、管道和/或運河表面以及土工織物的粘合性，并且在固化時形成聚氨酯/土工織物復(fù)合材料，其為溝渠、管道和/或運河的表面提供不透水密封。
各種非淌流聚氨酯組合物在本領(lǐng)域中是已知的并且描述于例如美國專利號4,444,976；4,552,934；4,698,408；4,728,710；4,743,672；4,954,199；4,994,540；5,059,672；5,164,473和5,166,303。這些專利公開了基本上由多異氰酸酯或多異氰酸酯預(yù)聚物組分和包括多元醇和多胺的固化劑組分組成的雙組分聚氨酯。
美國專利號4,444,976(“’976專利”)公開了抗淌流性的粘合劑雙組分組合物。這些組合物要求異氰酸酯預(yù)聚物、包含至少2-5個羥基基團的低分子量多元醇和分子量最高為大約325的仲二胺?！?76專利中的粘合劑顯示在24℃下至少兩分鐘的凝膠時間。公開于’976專利中的粘合劑的相對短的凝膠時間使其適合于室外應(yīng)用，其中通常要求超過10分鐘的凝膠時間。
美國專利號5,607,998(“’998專利”)也公開了非淌流聚氨酯組合物。這些組合物要求液體多異氰酸酯、液體異氰酸酯-反應(yīng)混合物，其包含一種或多種含羥基基團的化合物、一種或多種含二胺、多胺、胺封端的聚醚及其混合物的有機化合物，其中所述有機化合物的至少一種包含至少一個芳香胺基團，和一種或多種低分子量二醇或三醇，和由玻璃薄片和滑石粉組成的無機填料混合物。將滑石加入含玻璃薄片的液體聚氨酯原料中提供了均勻的、相穩(wěn)定系統(tǒng)。’998專利所描述的反應(yīng)混合物形成非淌流聚氨酯組合物，其在充分固化后是可砂磨的。兩種填料的使用，一種是強烈磨蝕的玻璃填料，在不要求可砂磨性的應(yīng)用中是不利的。
因為上述原因，希望形成非淌流聚氨酯/土工織物復(fù)合材料，其能夠被施加在運河、溝渠和/或管道的破裂、凹面和/或成角度的表面上。還希望使用非淌流聚氨酯/土工織物復(fù)合材料襯層運河和/或管道的在高處的表面或頂部表面。
上述這些希望的特征當(dāng)中沒有一個能夠利用公開于’677專利中的聚氨酯組合物獲得。公開于’677專利中的聚氨酯組合物是液體，因此不適合于克服與襯層管道、溝渠和運河中的為凹面的和/或大于45°角度的表面或在高處的表面有關(guān)系的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供襯層至少一種運河、溝渠和/或管道的破裂、凹面和/或成角度的表面的方法。
本發(fā)明的另一目的是提供用于襯層運河和/或管道的在高處的表面或頂部表面的方法。
本發(fā)明的另一目的是提供用聚氨酯/土工織物復(fù)合材料襯層的溝渠、管道和/或運河，其中所述運河、管道和/或溝渠的完整性利用非淌流聚氨酯/土工織物復(fù)合材料保持。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將明了的這些和其他目的，通過以下步驟來完成在溝渠、運河和/或管道的斷裂、凹面和/或成角度的表面上，或在運河和/或管道的在高處的表面或頂部表面上分配非淌流聚氨酯組合物，所述非淌流聚氨酯組合物包含以下物質(zhì)的反應(yīng)產(chǎn)物a)液體多異氰酸酯組分；b)基于b)和c)的總重量為80-98％重量的液體異氰酸酯反應(yīng)性組分，該異氰酸酯反應(yīng)性組分包括一種或多種含羥基基團的化合物，該化合物具有大約2到大約6個羥基基團和至少250到大約8,000的數(shù)均分子量，和基于b)的總重量為0到10％重量的低分子量二醇或三醇，其羥基當(dāng)量重量為大約31到99；c)基于b)和c)的總重量為2-20％重量的含至少兩個胺基團的異氰酸酯反應(yīng)性的化合物；任選地d)一種或多種填料；和任選地e)催化劑，然后將土工織物與非淌流聚氨酯組合物在該組合物固化以前接觸，然后使所述聚氨酯固化形成非淌流聚氨酯/土工織物復(fù)合材料。
發(fā)明詳述本發(fā)明涉及用于襯層至少一種運河、管道和/或溝渠的凹面、破裂和/或成角度的表面的方法，其包括在溝渠、運河和/或管道的凹面、斷裂和/或成角度的表面上分配非淌流聚氨酯組合物，使土工織物與所述非淌流聚氨酯組合物接觸和使所述聚氨酯組合物固化。本發(fā)明進一步涉及用于襯層運河和/或管道的在高處的表面或頂部表面的方法，其包括在管道和/或運河的在高處的表面或頂部表面上分配非淌流聚氨酯組合物，使土工織物與所述非淌流聚氨酯組合物接觸和使所述聚氨酯組合物固化。
所述非淌流聚氨酯組合物是包含以下物質(zhì)的混合物的反應(yīng)產(chǎn)物a)液體多異氰酸酯組分；b)基于b)和c)的總重量為80％-98％重量、優(yōu)選90％-98％重量、最優(yōu)選94％-97％重量的液體高分子量異氰酸酯反應(yīng)性組分，其包括一種或多種含羥基基團的化合物，該化合物具有大約2到大約6個羥基基團，其數(shù)均分子量為至少250到大約8,000、優(yōu)選大約400到大約4,000，和任選地，基于b)的總重量為0-10％重量的一種或多種低分子量二醇或三醇，其羥基當(dāng)量重量為大約31到99；c)基于b)和c)的總重量為0-20％重量、優(yōu)選大約2-10％重量、最優(yōu)選大約3-6％重量的異氰酸酯反應(yīng)性化合物，其包含至少兩個胺基團，優(yōu)選二胺、多胺、胺封端的聚醚和/或其混合物；任選地，d)一種或多種填料，其用量基于所述聚氨酯組合物的總重量為最高80％重量、優(yōu)選20到50％重量；和任選地，e)催化劑，優(yōu)選有機金屬催化劑。優(yōu)選所述液體異氰酸酯反應(yīng)性組分b)和包含至少兩個氨基基團的異氰酸酯反應(yīng)性化合物c)，任何填料d)和任何催化劑e)在與液體多異氰酸酯組分a)混合之前彼此混合。
在此，術(shù)語“溝渠”和“運河”可互換地使用并且能夠指任何在其中具有下陷的或傾斜側(cè)面的液體承載面。
在此，術(shù)語“土工織物”指土工織物或土工格柵和/或兩者的結(jié)合。“土工織物”指任何織造或非織造多孔的毯子或墊子，其由天然或合成纖維生產(chǎn)。“土工格柵”指任何整體連接的聚合物材料的網(wǎng)絡(luò)。
任何已知的土工織物和土工格柵均可以用于實施本發(fā)明。土工織物和土工格柵的實例包括織造或非織造聚丙烯、聚酯、黃麻和棉織品。
任何已知的液體多異氰酸酯均可以用于實施本發(fā)明。適合的液體有機多異氰酸酯包括脂肪族、脂環(huán)族、芳脂族、芳香族和雜環(huán)多異氰酸酯，它們描述于例如W.Siefken的Justus Liebigs Annalen derChemie，562，第75到136頁。這類異氰酸酯包括由通式Q(NCO)n表示的那些，其中n代表2到大約5；優(yōu)選2到3的值；和Q代表包含2到大約18；優(yōu)選6到10個碳原子的脂肪族烴基團；包含4到大約15；優(yōu)選5到10個碳原子的脂環(huán)族烴基團；包含8到15；優(yōu)選8到13個碳原子的芳脂族烴基團；或包含6到大約15；優(yōu)選6到13個碳原子的芳香族烴基團。適合的異氰酸酯的例子包括亞乙基二異氰酸酯；1，4-四亞甲基二異氰酸酯；1，6-六亞甲基二異氰酸酯；1，12-十二烷二異氰酸酯；環(huán)丁烷-1，3-二異氰酸酯；環(huán)己烷-1，3-和1，4-二異氰酸酯，和這些異構(gòu)體的混合物；1-異氰酸根合-3，3，5-三甲基-異氰酸根合甲基環(huán)己烷(“異佛爾酮二異氰酸酯”(參見例如美國專利號3,401,190))；2，4-和2，6-甲基環(huán)己烷二異氰酸酯和這些異構(gòu)體的混合物；二環(huán)己基甲烷-4，4’-二異氰酸酯(“氫化MDI”，或“HMDI”)；2，4-和2，6-甲苯二異氰酸酯和這些異構(gòu)體的混合物(“TDI”)；二苯甲烷-2，4’-和/或-4，4’-二異氰酸酯(“MDI”)；多亞甲基多(苯基異氰酸酯)，其可以通過苯胺與甲醛縮合，然后進行光氣化得到(“粗制的MDI”)，其描述于例如英國專利878,430和848,671；降冰片烷二異氰酸酯(例如描述于美國專利號3,492,330)；間和對異氰酸根合苯基磺酰基異氰酸酯(美國專利號3,454,606描述的類型)；全氯代芳基多異氰酸酯(例如描述于美國專利號3,227,138中的類型)；包含碳二亞胺基團的改性多異氰酸酯(描述于美國專利號3,152,162中的類型)；包含氨基甲酸酯基團的改性多異氰酸酯(描述于例如美國專利號3,394,164和3,644,457中的類型)；包含脲基甲酸酯基團的改性多異氰酸酯(描述于例如英國專利994,890中的類型)；包含異氰脲酸酯基團的改性多異氰酸酯(描述于例如美國專利號3,002,973、德國專利1,022,789、1,222,067和1,027,394和德國公開說明書1,919,034和2,004,048中的類型)；包含脲基團的改性多異氰酸酯(描述于德國專利1,230,778中的類型)；包含縮二脲基團的多異氰酸酯(描述于美國專利號3,124,605和3,201,372和英國專利889,050中的類型)；通過調(diào)聚反應(yīng)得到的多異氰酸酯(描述于例如美國專利號3,654,106的類型)；包含酯基的多異氰酸酯(描述于例如英國專利965,474和1,072,956和美國專利號3,567,763中的類型)；上述異氰酸酯與縮醛的反應(yīng)產(chǎn)物(如德國專利1,072,385中描述的)；和包含聚合物脂肪酸基團的多異氰酸酯(美國專利號3,455,883描述的類型)。也可以使用包含異氰酸酯的蒸餾殘余物，其累積在工業(yè)規(guī)模的異氰酸酯生產(chǎn)中，任選地以溶液形式存在于上述的一種或多種多異氰酸酯中。也可以使用如上所述的多異氰酸酯的混合物。
通常，優(yōu)選使用容易得到的多異氰酸酯，例如2，4-和2，6-甲苯二異氰酸酯和它們的異構(gòu)體混合物(“TDI”)；二苯甲烷二異氰酸酯(“MDI”)；多亞甲基多(苯基異氰酸酯)，其通過苯胺與甲醛縮合，然后光氣化制備(“粗制的MDI”)；和包含碳二亞胺基團、氨基甲酸酯基團、脲基甲酸酯基團、異氰脲酸酯基團、脲基團或縮二脲基團的多異氰酸酯(“改性多異氰酸酯”)。市售可得的苯胺/甲醛縮合物的光氣化產(chǎn)品是用于本發(fā)明的優(yōu)選的異氰酸酯。
通常，較少希望將脂肪族和脂環(huán)族異氰酸酯用于本發(fā)明。
優(yōu)選的多異氰酸酯是液體多異氰酸酯，其異氰酸酯基團含量為大約10到50％重量、優(yōu)選30到35％、最優(yōu)選30到33％重量。通常優(yōu)選的是，使用的異氰酸酯在25℃下的粘度低于15,000mPa.s。
還優(yōu)選的是使用的異氰酸酯在環(huán)境溫度下是不揮發(fā)的。目前最優(yōu)選的異氰酸酯是多亞甲基多(苯基異氰酸酯)，其NCO含量為15到33.5％重量、優(yōu)選30到33％重量，和在25℃下的粘度為20到3,000mPa.s，和已經(jīng)用多元醇制成的這類異氰酸酯的液體加成物。
可用作本發(fā)明的液體高分子量多異氰酸酯反應(yīng)性組分的適合的多元醇包括數(shù)均分子量為250到8,000、優(yōu)選大約400到大約4,000和包含2到6個羥基基團的那些有機化合物。這些化合物包括，例如，聚氨酯的生產(chǎn)中已知類型的聚醚、聚酯、聚硫醚、聚縮醛和聚碳酸酯。優(yōu)選的化合物包括一種或多種聚醚多醇，其包含2到6個異氰酸酯-反應(yīng)性基團并且所有400到4,000的分子量。
適合的聚醚多醇的例子包括通過例如環(huán)氧化物例如環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷、環(huán)氧丁烷、四氫呋喃、氧化苯乙烯和表氯醇任選地在Lewis酸例如BF3存在下的聚合制備的聚醚，或通過在包含反應(yīng)性氫原子的起始組分、例如水、醇或胺中化學(xué)加成這類環(huán)氧化物、任選地作為混合物或順序地加入而制備的聚醚。適合的起始組分的例子包括乙二醇、1，3-或1，2-丙二醇、1，2-、1，3-或1，4-丁二醇、三羥甲基丙烷、4，4’-二羥基二苯基丙烷、苯胺、氨、乙醇胺和乙二胺。按照本發(fā)明，還可以使用例如德國公開說明書1,176,358和1,064,938描述的類型的蔗糖聚醚。主要地包含伯羥基(基于聚醚中全部羥基基團為最高大約90％重量)的聚醚也是適合的。通過乙烯基聚合物改性的聚醚，例如通過苯乙烯和丙烯腈在聚醚存在下聚合制備的那些(例如美國專利號3,383,351、3,304,273、3,523,093和3,110,695和德國專利1,152,536)也是適合的，同樣適合的是包含羥基基團的聚丁二烯。尤其優(yōu)選的聚醚多醇包括聚亞氧烷基聚醚多醇，例如聚亞氧丙基二醇、聚亞氧丁基二醇和聚亞丁基二醇，以及聚亞氧丙基聚亞氧乙基二醇和三醇。
適合的聚醚多醇的其它例子包括所謂的“PHD多元醇”，其通過有機多異氰酸酯、肼和聚醚多醇反應(yīng)制備。這類多元醇公開于美國專利號3,325,421中，其描述了生產(chǎn)PHD多元醇的方法，該方法通過溶于多元醇中的化學(xué)計量的或不足化學(xué)計量的(substoichiometric)量(相對于二胺)的多異氰酸酯的反應(yīng)來進行，所述多元醇的分子量為至少500和羥值為不大于225。參見美國專利號4,042,537和4,089,835，其在此引入作為參考。
適合用作液體高分子量多異氰酸酯反應(yīng)性組分的聚醚多醇的其他例子包括所謂的“聚合物多元醇”，其通過在聚醚存在下聚合苯乙烯和丙烯腈制備。參見例如美國專利號3,383,351；3,304,273；3,523,093；3,652,639；3,823,201和4,390,645，其在此引入作為參考。
最優(yōu)選的聚醚是不包含環(huán)氧乙烷單元的聚亞氧丙基聚醚。
任選地，一種或多種有機低分子量二醇或三醇可以用作一部分的所述異氰酸酯反應(yīng)性的化合物。按照本發(fā)明適合的有機二醇或三醇包括，例如當(dāng)量重量為大約31到99和分子量低于250(數(shù)均)的二醇和三醇。這些化合物包括例如2-甲基-1，3-丙二醇、乙二醇、1，2-和1，3-丙二醇、1，3-和1，4-和2，3-丁二醇；1，6-己二醇、1，10-癸二醇、二甘醇、三甘醇、四甘醇、二丙二醇、三丙二醇、甘油、三羥甲基丙烷、新戊二醇、環(huán)己烷二甲醇和2，2，4-三甲基丙烷-1，3-二醇。優(yōu)選的二醇和三醇包括例如二丙二醇和三丙二醇。
可用作所述液體異氰酸酯反應(yīng)性組分c)的適合的胺化合物包括例如脂肪族、脂環(huán)族或芳香族二胺或三胺。優(yōu)選的二胺和三胺具有大約62到400的分子量。盡管基本上任何異氰酸酯-反應(yīng)性二胺或三胺均可用于實施本發(fā)明，但優(yōu)選的異氰酸酯-反應(yīng)性胺是脂肪族、脂環(huán)族或芳香族二胺，其具有僅僅伯氨基基團。尤其優(yōu)選的二胺是脂肪族或脂環(huán)族二胺，例如乙二胺、1，6-已二胺、雙(4-氨基環(huán)己基)甲烷和1-氨基-3，3，5-三甲基-5-氨基甲基環(huán)己烷(“IPDA”)。最優(yōu)選的二胺是雙(4-氨基環(huán)己基)甲烷。
芳香族二胺也可用作液體異氰酸酯反應(yīng)性組分c)。典型的芳香族二胺具有大約108到大約400的分子量并且優(yōu)選包含單獨地芳香鍵接的伯或仲(優(yōu)選伯)氨基基團。所述芳香族二胺優(yōu)選在所述氨基基團的至少一個鄰位具有烷基取代基。特別是，這類芳香族二胺優(yōu)選在所述氨基基團之一的鄰位具有至少一個C1-C3烷基取代基和在另一個氨基基團的鄰位具有兩個C1-C3烷基取代基，特別是在至少一個這樣的鄰位具有乙基、丙基和/或異丙基取代基，和甲基取代基任選地存在于其它鄰位。當(dāng)然，這樣的芳香族二胺的混合物也是適合的。適合的芳香族二胺包括2，4-二氨基-1，3，5-三甲基苯、1，3，5-三乙基-2，4-二氨基苯、1，3，5-三異丙基-2，4-二氨基苯、1-甲基-3，5-二乙基-2，4-二氨基-1，3，5-三甲基苯、1-甲基-3，5-二乙基-2，6-二氨基苯、4，6-二甲基-2-乙基-1，3--二氨基苯、3，5，3’，5’-四乙基-4，4-二氨基-二苯基甲烷、3，5，3’，5’-四異丙基-4，4’-二氨基二苯甲烷和3，5-二乙基-3’，5’-二異丙基-4，4’-二氨基二苯甲烷。其他適合的，但是較少優(yōu)選的芳香族二胺包括1，4-二氨基苯、2，4-二氨基甲苯、2，4’-或4，4’-二氨基二苯甲烷、3，3’-二甲基-4，4’-二氨基二苯甲烷、4，4’-二氨二苯基丙烷-(2，2)、叔丁基甲苯二胺、1-甲基-3，5-雙(甲硫基)-2，4-或-2，6-二氨基苯以及這類二胺的混合物。尤其優(yōu)選的芳香族二胺包括1-甲基-3，5-二乙基-2，4-二氨基-苯，或者單獨地或者作為與1-甲基-3，5-二乙基-2，6-二氨基苯的混合物。
可用作組分c)的適合的但是更少優(yōu)選的異氰酸酯-反應(yīng)性的胺包含羥基和氨基基團兩者。當(dāng)然，這類化合物與上述的化合物的混合物也是適合的。
適合用作液體異氰酸酯反應(yīng)性組分c)的其他胺化合物包括用芳香族氨基基團封端的聚醚，所謂的胺封端的聚醚包含芳香性鍵接的伯或者仲(優(yōu)選伯)氨基基團。包含氨端基的化合物也可以通過尿烷、酯或者醚基團連接到所述聚醚鏈。這些芳香胺封端的聚醚可以通過任何在本領(lǐng)域中已知的方法制備。
在一種制備芳香胺封端的聚醚的方法中，在本發(fā)明方法中適用于組分b)的類型的較高分子量聚醚多醇可以轉(zhuǎn)化為胺封端的聚醚。生產(chǎn)包含芳香族氨端基的聚醚的方法公開于美國專利號3,808,250、3,975,428和4,016,143中。包含氨端基的較高分子量化合物也可以按照美國專利號3,865,791通過基于多羥基聚醚的異氰酸酯預(yù)聚物與包含羥基的烯胺、醛亞胺或者酮亞胺反應(yīng)和水解反應(yīng)產(chǎn)物得到。
優(yōu)選的芳香胺封端的聚醚包括通過含異氰酸酯端基的化合物水解得到的氨基聚醚。例如，在公開于德國公開說明書2,948,419中的方法中，含羥基基團的聚醚(優(yōu)選兩個或三個羥基基團)與多異氰酸酯反應(yīng)形成異氰酸酯預(yù)聚物，然后在第二步驟中其異氰酸酯基團水解形成氨基基團。尤其優(yōu)選的胺封端的聚醚通過水解異氰酸酯基團含量為0.5到40％重量的芳香族異氰酸酯化合物制備。最優(yōu)選的這類聚醚通過首先使含兩個到四個羥基基團的聚醚與過量的芳香族多異氰酸酯反應(yīng)，形成異氰酸酯封端的預(yù)聚物，然后通過水解將異氰酸酯基團轉(zhuǎn)化為氨基基團來制備。
利用異氰酸酯水解技術(shù)生產(chǎn)有用的胺封端的聚醚的方法描述于美國專利號4,386,218；4,454,730；4,472,568；4,501,873；4,515,923；4,525,534；4,540,720；4,578,500和4,565,645，其全部公開在此引入作為參考。相似的產(chǎn)品還描述于美國專利號4,506,039；4,525,590；4,532,266；4,532,317；4,723,032；4,724,252和4,855,504。
其他適合的胺封端的聚醚包括氨基苯氧基-取代的聚醚，其描述于例如歐洲公開申請0288825和0268849。
二胺、多胺和胺-封端的聚醚可以單獨使用或者混合使用。優(yōu)選將這些胺與其它異氰酸酯反應(yīng)性的化合物在將它們與異氰酸酯混合之前進行混合。
任選地，可以將填料引入可用于實施本發(fā)明的聚氨酯組合物中?？捎糜诖说奶盍鲜且阎?。有用的填料包括碳酸鈣、硫酸鋇、硅藻土、白粉、云母、玻璃纖維、液晶纖維、玻璃薄片、玻璃球、芳酰胺纖維和碳纖維，此外還可以使用基本上任何種類的粉碎固體塑料(例如聚氨酯碎屑)和橡膠廢物(例如來自輪胎的)。再生膠粉是目前優(yōu)選的填料。
催化劑可以包括在用于生產(chǎn)可用于實施本發(fā)明的聚氨酯組合物的反應(yīng)混合物中，其用量基于液體異氰酸酯反應(yīng)性組分的總重量為大約0.0001％到大約1％重量、優(yōu)選0.0001％到大約0.1％重量。可以用于本發(fā)明的催化劑包括，例如各種有機金屬化合物，例如羧酸類的錫(II)鹽，羧酸類的二烷基錫鹽，二烷基錫硫醇鹽和二烷基錫二硫代酯。當(dāng)然，還可以使用任何聚氨酯化學(xué)領(lǐng)域中技術(shù)人員已知的催化劑。優(yōu)選使用有機金屬化合物作為本發(fā)明中的催化劑。
用于本發(fā)明中的聚氨酯組合物以大約140到90、優(yōu)選大約110到100的異氰酸酯指數(shù)生產(chǎn)。術(shù)語“異氰酸酯指數(shù)”(通常也稱為NCO指數(shù))，是異氰酸酯當(dāng)量數(shù)除以含異氰酸酯-反應(yīng)性氫的材料的總當(dāng)量數(shù)乘以100(NCO/(OH+NH)×100)。
生產(chǎn)可用于本發(fā)明的聚氨酯組合物使用的原料可以任何方式混合，例如攪拌、在混合頭中混合等。然而，在襯層和/或修補領(lǐng)域中，可以使用帶有將兩種組分分離的膜和在應(yīng)用組合物之前打破該膜的活塞的盒子儲存形成聚氨酯的材料。另一簡單方法是將預(yù)定量的那些材料儲存在單獨的容器中，以便將材料從制造聚氨酯組合物的地方運輸?shù)筋A(yù)定位置，例如儲存在分離的塑料袋中，當(dāng)使用時將它們在一個容器(例如單一的塑料袋)中通過捏和進行混合?；旌贤瓿芍?，該材料可以通過任何技術(shù)施加，例如將其從孔中擠出，該孔通過切開混合材料的塑料袋的一角來形成。
在使用本發(fā)明的聚氨酯組合物的另一方法中，將形成聚氨酯的材料儲存在分離的盒子中直到該聚氨酯組合物被施加，然后使用雙組分填縫槍施加該聚氨酯組合物到需要的表面。在這種情況下，借助于位于填縫槍頂端的靜態(tài)混合器進行混合。
制備本發(fā)明的非淌流聚氨酯組合物的最優(yōu)選的方式是使用雙組分混合/計量機。
本發(fā)明的非淌流聚氨酯組合物的作業(yè)時間(即可以順利地涂覆的時間)為大約5到60分鐘、優(yōu)選大約10到30分鐘，在這期間該非淌流聚氨酯組合物可以被涂覆。一旦該非淌流聚氨酯組合物被涂覆和土工織物與仍然未固化的非淌流聚氨酯組合物接觸，在環(huán)境溫度下最終固化時間為大約2到24小時、優(yōu)選在環(huán)境溫度下為大約2到6小時。當(dāng)然，固化時間可以借助于本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何技術(shù)加速。
土工織物可以借助于任何本領(lǐng)域中已知的保證土工織物至少部分被聚氨酯滲透的應(yīng)用技術(shù)接觸未固化的聚氨酯組合物。如果該土工織物被覆蓋到較小的表面積上，有利的是將土工織物在與未固化的聚氨酯接觸之前預(yù)切到需要的尺寸。
通過以下實施例進一步舉例說明本發(fā)明，但是本發(fā)明不受以下實施例的限制，其中全部份和百分數(shù)是重量份和百分數(shù)，除非另作說明。
實施例異氰酸酯A多亞甲基多(苯基異氰酸酯)，其NCO含量為大約31.5％，官能度為2.6和25℃下的粘度為200mPa.s。
多元醇1單乙醇胺-起始的環(huán)氧丙烷聚醚多醇，其OH值為大約350，官能度為大約3和數(shù)均分子量為大約481。
多元醇2甘油-起始的環(huán)氧丙烷聚醚多醇，其OH值為大約250，官能度為大約3和數(shù)均分子量為大約670。
多元醇3丙二醇-起始的環(huán)氧丙烷聚醚多醇，其OH值為56，官能度為大約2和數(shù)均分子量為大約2,000。
胺1雙(4-氨基環(huán)己基)甲烷催化劑A二甲基錫二月桂酸鹽，可以Fomrez UL-28購自Witco。
土工織物ATypar-3301，紡粘聚丙烯，3oz/yd2，12密耳厚度(Reemay)土工格柵AFornit20，交錯(interlocked)聚丙烯紗，4.5oz/yd2，0.6英寸網(wǎng)目尺寸(Huesker)以下多元醇共混物被用于實施例多元醇共混物A10pbw多元醇143pbw多元醇243pbw多元醇30.01pbw催化劑A將96g多元醇共混物A和4g胺1在1/2加侖ZIPLOCK袋中充分地混合，然后加入46.4g的異氰酸酯A。在加入異氰酸酯A時，袋中的混合物的粘度顯著地升高，將反應(yīng)混合物在袋中捏和至少2分鐘以達到充分混合。然后切開袋的一角，在聚乙烯片材上擠出珠粒狀的非淌流聚氨酯組合物。用刮鏟將非淌流聚氨酯組合物展開，然后將土工織物A放在未固化的非淌流聚氨酯組合物上。然后用橡皮輥子均勻地分布非淌流聚氨酯組合物，以保證非淌流聚氨酯組合物滲透入土工織物A，固化之后形成聚氨酯/土工織物復(fù)合材料。從聚乙烯片材除去復(fù)合材料試樣，測定該復(fù)合材料的物理性能。這些性能列于表1中。
表1

在覆蓋土工織物A以前，可以將土工格柵A覆蓋到非淌流聚氨酯組合物上。
非淌流聚氨酯優(yōu)選借助于雙組分混合/計量機生產(chǎn)，其使用混合頭或者靜態(tài)混合器能夠保證精確的NCO∶OH比例并且提供實際現(xiàn)場應(yīng)用中希望的體積輸出。
非淌流聚氨酯組合物的非淌流特性，使非淌流聚氨酯組合物和土工織物或者土工格柵和/或兩者的結(jié)合，甚至可以應(yīng)用到在高處的表面，而不會發(fā)生任何溢流，從而形成聚氨酯/土工織物復(fù)合材料，其在固化之后結(jié)實地粘合于溝渠、管道和/或運河的表面。
非淌流聚氨酯組合物可以用于各種與在運河、管道和/或溝渠中安裝聚氨酯/土工織物復(fù)合材料有關(guān)的應(yīng)用中，所述運河、管道和/或溝渠具有例如木材、金屬和/或混凝土的表面。該聚氨酯/土工織物復(fù)合材料顯示優(yōu)異的對那些表面的粘合性并形成不透水的密封。
雖然上文中為了說明的目的已經(jīng)對本發(fā)明進行了詳細描述，應(yīng)當(dāng)理解這些細節(jié)僅僅為了說明的目的，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不背離本發(fā)明精神和范圍的情況下對其進行改變。
權(quán)利要求
1.一種用于襯層溝渠、運河或者管道的方法，其包括將非淌流聚氨酯組合物涂覆到所述溝渠、運河或者管道的表面，然后使土工織物與非淌流聚氨酯組合物接觸，使得所述土工織物被所述非淌流聚氨酯組合物浸漬，和使聚氨酯固化，由此形成聚氨酯/土工織物復(fù)合材料，所述非淌流聚氨酯組合物包含以下物質(zhì)的反應(yīng)產(chǎn)物a)液體多異氰酸酯組分；b)基于b)和c)的總重量為80-98％重量的液體高分子量異氰酸酯反應(yīng)性組分，該異氰酸酯反應(yīng)性組分包含一種或多種含羥基基團的化合物，該化合物具有大約2到大約6個羥基基團并且數(shù)均分子量為至少250，和基于b)的總重量為0-10％重量的低分子量二醇或者三醇，其羥基當(dāng)量重量為大約31到99；c)基于b)和c)的總重量為2-20％重量的異氰酸酯反應(yīng)性的化合物，其包含至少兩個胺基團；任選地，d)一種或多種填料，其用量基于所述聚氨酯組合物的總重量為最高80％重量；和任選地，e)催化劑。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述液體異氰酸酯反應(yīng)性組分b)的高分子量含羥基基團的化合物具有大約400到大約4,000的數(shù)均分子量。
3.權(quán)利要求1的方法，其中有機金屬催化劑被用作催化劑e)。
4.權(quán)利要求1的方法，其中所述異氰酸酯反應(yīng)性化合物c)具有至少兩個芳香胺基團。
5.權(quán)利要求1的方法，其中所述異氰酸酯反應(yīng)性化合物c)具有至少兩個脂環(huán)胺基團。
6.權(quán)利要求1的方法，其中所述異氰酸酯反應(yīng)性化合物c)選自二胺、多胺、胺封端的聚醚或者其混合物。
7.權(quán)利要求1的方法，其中所述液體多異氰酸酯組分a)是多亞甲基多(苯基異氰酸酯)。
8.權(quán)利要求1的方法，其中所述液體異氰酸酯反應(yīng)性組分b)的高分子量含羥基基團的化合物是聚醚。
9.權(quán)利要求8的方法，其中所述聚醚不含環(huán)氧乙烷單元。
10.權(quán)利要求1的方法，其中在形成所述非淌流聚氨酯的混合物中不引入填料。
11.權(quán)利要求1的方法，其中在形成所述非淌流聚氨酯的混合物中不引入催化劑。
12.權(quán)利要求1的方法，其中在所述液體異氰酸酯反應(yīng)性組分b)中引入0％的低分子量二醇或者三醇。
13.權(quán)利要求1的方法，其中所述非淌流聚氨酯組合物以異氰酸酯指數(shù)為140到90生產(chǎn)。
14.權(quán)利要求1的方法，其中所述非淌流聚氨酯組合物以異氰酸酯指數(shù)為110到100生產(chǎn)。
15.權(quán)利要求1的方法，其中所述液體異氰酸酯反應(yīng)性組分b)和所述異氰酸酯反應(yīng)性化合物c)以90∶10到98∶2的比例使用。
16.權(quán)利要求1的方法，其中所述非淌流聚氨酯組合物涂覆的表面具有等于或者大于90°的表面角度。
17.權(quán)利要求1的方法，其中所述非淌流聚氨酯組合物涂覆的表面是凹面。
18.權(quán)利要求1的方法，其中所述非淌流聚氨酯組合物涂覆的表面是在高處的表面或者頂部表面。
19.權(quán)利要求1的方法，其中所述非淌流聚氨酯組合物涂覆的表面是破裂的或者斷裂的混凝土。
20.用于襯層運河或者管道的在高處的頂部表面的方法，其包括在運河或者管道的在高處的表面上涂覆非淌流聚氨酯組合物，使土工織物與所述非淌流聚氨酯組合物接觸，使得所述土工織物被所述非淌流聚氨酯組合物浸漬，使所述聚氨酯固化，由此形成聚氨酯/土工織物復(fù)合材料，所述非淌流聚氨酯組合物包含以下物質(zhì)的反應(yīng)產(chǎn)物a)液體多異氰酸酯組分；b)基于b)和c)的總重量為80-98％重量的液體高分子量異氰酸酯反應(yīng)性組分，該反應(yīng)性組分包含一種或多種含羥基基團的化合物，該化合物具有大約2到大約6個羥基基團和至少250的數(shù)均分子量，和基于b)的總重量為0-10％重量的低分子量二醇或者三醇，其羥基當(dāng)量重量為大約31到99；c)基于b)和c)的總重量為2-20％重量的異氰酸酯反應(yīng)性化合物，其包含至少兩個胺基團；任選地，d)一種或多種填料，其用量基于所述形成聚氨酯的混合物的總重量為最高80％重量；和任選地，e)催化劑。
21.權(quán)利要求20的方法，其中在所述形成非淌流聚氨酯的混合物中不引入填料。
22.權(quán)利要求20的方法，其中在所述形成非淌流聚氨酯的混合物中不引入催化劑。
23.權(quán)利要求20的方法，其中在所述液體異氰酸酯反應(yīng)性組分b)中引入0％的低分子量二醇或者三醇。
24.用于襯層溝渠、運河或者管道的方法，所述溝渠、運河或者管道具有表面角度等于或者大于90°的表面，其包括在所述溝渠、運河和/或管道的表面上涂覆非淌流聚氨酯組合物，使土工織物與所述非淌流聚氨酯組合物接觸，使得所述土工織物被所述非淌流聚氨酯組合物浸漬，和使所述聚氨酯固化，由此形成聚氨酯/土工織物復(fù)合材料，所述非淌流聚氨酯組合物包含以下物質(zhì)的反應(yīng)產(chǎn)物a)液體多異氰酸酯組分；b)基于b)和c)的總重量為80-98％重量的液體異氰酸酯反應(yīng)性組分，該反應(yīng)性組分包含一種或多種含羥基基團的化合物，該化合物具有大約2到大約6個羥基基團和至少250的數(shù)均分子量，和基于b)的總重量為0-10％重量的低分子量二醇或者三醇，其羥基當(dāng)量重量為大約31到99；c)基于b)和c)的總重量為2-20％重量的異氰酸酯反應(yīng)性化合物，其包含至少兩個胺基團；任選地，d)一種或多種填料，其用量基于所述聚氨酯組合物的總重量為最高80％重量；和任選地，e)催化劑。
25.權(quán)利要求24的方法，其中在所述形成非淌流聚氨酯的混合物中不引入填料。
26.權(quán)利要求24的方法，其中在所述形成非淌流聚氨酯的混合物中不引入催化劑。
27.權(quán)利要求24的方法，其中在所述液體異氰酸酯反應(yīng)性組分b)中引入0％的低分子量二醇或者三醇。
28.用于襯層凹面溝渠、運河或者管道的方法，其包括在溝渠、運河和/或管道的凹面上涂覆非淌流聚氨酯組合物，使土工織物與所述非淌流聚氨酯組合物接觸，使得所述土工織物被所述非淌流聚氨酯組合物浸漬，使所述聚氨酯固化，由此形成聚氨酯/土工織物復(fù)合材料，所述非淌流聚氨酯組合物包含以下物質(zhì)的反應(yīng)產(chǎn)物a)液體多異氰酸酯組分；b)基于b)和c)的總重量為80-98％重量的液體高分子量異氰酸酯反應(yīng)性組分，該反應(yīng)性組分包含一種或多種含羥基基團的化合物，該化合物具有大約2到大約6個羥基基團和至少250的數(shù)均分子量，和基于b)的總重量為0-10％重量的低分子量二醇或三醇，其羥基當(dāng)量重量為大約31到99；c)基于b)和c)的總重量為2-20％重量的異氰酸酯反應(yīng)性化合物，其包含至少兩個胺基團；任選地，d)一種或多種填料，其用量基于所述形成聚氨酯的混合物的總重量為最高80％重量；和任選地，e)催化劑。
29.權(quán)利要求28的方法，其中在所述形成非淌流聚氨酯的混合物中不引入填料。
30.權(quán)利要求28的方法，其中在所述形成非淌流聚氨酯的混合物中不引入催化劑。
31.權(quán)利要求28的方法，其中在所述液體異氰酸酯反應(yīng)性組分b)中引入0％的低分子量二醇或者三醇。
32.用于襯層破裂或者斷裂的溝渠、運河或者管道的方法，其包括在溝渠、運河或管道的破裂或者斷裂表面上涂覆非淌流聚氨酯組合物，使土工織物與所述非淌流聚氨酯組合物接觸，使得所述土工織物被所述非淌流聚氨酯組合物浸漬，使所述聚氨酯固化，由此形成聚氨酯/土工織物復(fù)合材料，所述非淌流聚氨酯組合物包含以下物質(zhì)的反應(yīng)產(chǎn)物a)液體多異氰酸酯組分；b)基于b)和c)的總重量為80-98％重量的液體高分子量異氰酸酯反應(yīng)性組分，該反應(yīng)性組分包含一種或多種含羥基基團的化合物，該化合物具有大約2到大約6個羥基基團和至少250的數(shù)均分子量，和基于b)的總重量為0-10％重量的低分子量二醇和/或三醇，其羥基當(dāng)量重量為大約31到99；c)基于b)和c)的總重量為2-20％重量的異氰酸酯反應(yīng)性化合物，其包含至少兩個胺基團；任選地，d)一種或多種填料，其用量基于所述聚氨酯組合物的總重量為最高80％重量；和任選地，e)催化劑。
33.權(quán)利要求32的方法，其中在所述形成非淌流聚氨酯的混合物中不引入填料。
34.權(quán)利要求32的方法，其中在所述形成非淌流聚氨酯的混合物中不引入催化劑。
35.權(quán)利要求32的方法，其中在所述液體異氰酸酯反應(yīng)性組分b)中引入0％的低分子量二醇或者三醇。
全文摘要
用聚氨酯/土工織物復(fù)合材料襯層運河、溝渠或管道的表面。將非淌流聚氨酯組合物涂覆于運河、溝渠或管道表面，將土工織物與該表面接觸，使得所述土工織物被所述非淌流聚氨酯組合物浸漬，該組合物固化形成聚氨酯/土工織物復(fù)合材料。所述非淌流聚氨酯是多異氰酸酯、高分子量多羥基化合物和具有至少2個氨基基團的化合物的反應(yīng)產(chǎn)物。低分子量二醇或三醇、填料和催化劑是任選的組分。這些復(fù)合材料尤其可用于襯層破裂或斷裂的凹面或成角度的表面。
文檔編號C08G18/66GK1636027SQ02806602
公開日2005年7月6日 申請日期2002年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月15日
發(fā)明者P·H·馬庫施, R·格特爾 申請人:拜爾聚合物有限責(zé)任公司