專利名稱：耐水性提高的聚氨酯土工織物復(fù)合材料襯層及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及耐水性提高的聚氨酯土工織物復(fù)合材料。另外，本發(fā)明涉及生產(chǎn)耐水性提高的聚氨酯土工織物復(fù)合材料的方法。
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(jìn)行了有關(guān)保護(hù)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(jì)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(dá)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?？紫抖热Q于土壤中不同組分的比例。
在無襯層的灌溉渠中水的損失曾經(jīng)被認(rèn)為是可接受的，因?yàn)槟菚r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(hù)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(hù)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(yán)重干旱使該問題更加突出。因?yàn)樽畛杀居行У谋Ｗo(hù)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(jìn)行了改進(jìn)。在有限的溝渠和運(yùn)河中已經(jīng)使用混凝土和/或預(yù)制混凝土管進(jìn)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(hù)費(fèi)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。
在運(yùn)河和溝渠中形成復(fù)合材料襯層的方法和實(shí)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和5,421,677。
然而，上述專利沒有給出任何關(guān)于應(yīng)該使用的可凝固組合物的啟示。例如，美國專利號4,872,784(第5欄，第55-60行)、4,955,759(第5欄，第58-63行)、4,955,760(第4欄，第55-60行)和5,062,740(第4欄，第56-61行)概括地建議使用發(fā)泡聚氨酯樹脂，但是沒有教導(dǎo)或建議特定的制劑。美國專利號5,049,006(第4欄，第26-32行)和5,145,282(第5欄，第64行-第6欄，第2行)概括地建議使用形成熱固性樹脂的混合物，例如形成聚酯或聚氨酯的混合物，但是沒有描述任何特定的制劑。
美國專利號5,421,677(“’677專利”)涉及用于形成溝渠襯層的改進(jìn)的方法?！?77專利公開了使用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?！?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)合材料放置在被襯隔區(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?！?77專利教導(dǎo)的混合物具有的缺點(diǎn)是混合物中的填料通常不是完全干燥的，并且可能從大氣中吸收額外的水分。當(dāng)所述混合物被應(yīng)用到相對潮濕的環(huán)境中時，水分始終是存在的。該水分會與多異氰酸酯反應(yīng)并且引起混合物發(fā)泡。發(fā)泡使復(fù)合材料的強(qiáng)度和防水性降低。
甚至當(dāng)將完全干燥的填料用于在非潮濕的環(huán)境中的混合物時，當(dāng)處于水中時(例如在溝渠或運(yùn)河襯層應(yīng)用中)，所述聚氨酯土工織物復(fù)合材料也會吸收相當(dāng)多的水(即1-2％)，這些水將溶脹襯層，使其弱化。
由于上述原因，希望開發(fā)改進(jìn)的聚氨酯組合物，其甚至當(dāng)在潮濕的條件下應(yīng)用時也不發(fā)泡，并且當(dāng)將濕填料用于所述聚氨酯組合物時，其具有較低的敏感性。另外，還希望開發(fā)吸水性實(shí)質(zhì)上較低的聚氨酯土工織物復(fù)合材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及可用作溝渠或運(yùn)河襯層的耐水性提高的聚氨酯土工織物復(fù)合材料，其中使用的聚氨酯是一種混合物的反應(yīng)產(chǎn)物，該混合物包含
a)異氰酸酯含量至少10％重量的液體多異氰酸酯，b)異氰酸酯-反應(yīng)性組分，其包含(i)基于b)的總重量為20到90％重量的蓖麻油，其OH值為大約160到大約170，在25℃下的粘度為大約500到大約900mPa.s，和基于蓖麻油的總重量的含水量低于0.5％重量；(ii)基于b)的總重量為10到80％重量的聚醚多醇，其OH值為28到700，官能度為2到8，數(shù)均分子量為大約240到大約6,000；和在25℃下的粘度為50到35,000mPa.s，其中至少70％重量的所述烯化氧含量是環(huán)氧丙烷；和(iii)基于組分b)的總重量為0到10％重量的低分子量二醇或三醇，其當(dāng)量重量為31到99；和c)用于羥基基團(tuán)與異氰酸酯基團(tuán)的反應(yīng)的催化劑；和任選地，d)填料。
本發(fā)明還涉及用于生產(chǎn)耐水性提高的聚氨酯土工織物復(fù)合材料襯層的方法，其中用這類聚氨酯浸漬土工織物。
本發(fā)明還涉及用這類聚氨酯土工織物復(fù)合材料襯層的溝渠或運(yùn)河和用這類復(fù)合材料襯層溝渠或運(yùn)河的方法。
用于生產(chǎn)本發(fā)明的復(fù)合材料的聚氨酯組合物的優(yōu)點(diǎn)是其具有較小的發(fā)泡傾向。因此，本發(fā)明的土工織物聚氨酯復(fù)合材料的特征為低吸水性。當(dāng)用這類復(fù)合材料來襯層溝渠和/或運(yùn)河時，水分流失得以保持在最小值。
發(fā)明的詳細(xì)說明本發(fā)明涉及適于用作襯層的耐水性提高的聚氨酯土工織物復(fù)合材料，其通過用聚氨酯組合物浸漬土工織物來生產(chǎn)，該組合物是一種混合物的反應(yīng)產(chǎn)物，該混合物包含a)異氰酸酯含量為至少10％重量的液體多異氰酸酯，b)異氰酸酯-反應(yīng)性組分，其包含(i)基于b)的總重量為20到90％重量的蓖麻油，其OH值為大約
160到大約170，在25℃下粘度為大約500到大約900mPa.s，和基于蓖麻油的總重量的含水量低于0.5％重量；(ii)基于b)的總重量為10到80％重量的聚醚多醇，其OH值為28到700，官能度為2到8，數(shù)均分子量為大約240到大約6,000，和25℃下粘度為50到35,000mPa.s，所述聚醚多醇通過引發(fā)劑與一種或多種烯化氧反應(yīng)來制備，其中總烯化氧的至少70％重量是環(huán)氧丙烷；和(iii)基于組分b)的總重量為0到10％重量的低分子量(即分子量低于240(數(shù)均))二醇或三醇，其當(dāng)量重量為31到99，c)催化羥基基團(tuán)和異氰酸酯基團(tuán)之間的反應(yīng)的催化劑；和任選地，d)填料。
本發(fā)明還涉及制造這類復(fù)合材料的方法、用這類復(fù)合材料襯層的溝渠和運(yùn)河，和用于用這類復(fù)合材料襯層溝渠和運(yùn)河的方法。通過以下步驟用本發(fā)明的聚氨酯土工織物復(fù)合材料襯層溝渠或運(yùn)河將耐水性提高的聚氨酯組合物分配在土工織物上，或相反地用所述聚氨酯組合物浸漬土工織物，將聚氨酯-浸漬的土工織物在聚氨酯完全固化以前鋪設(shè)在溝渠或運(yùn)河的表面上，使所述聚氨酯浸漬的土工織物配合溝渠或運(yùn)河的表面形狀，和使所述聚氨酯完全固化，從而形成聚氨酯土工織物復(fù)合材料襯層。所述耐水性提高的聚氨酯組合物是上述組分a)、b)和c)的反應(yīng)產(chǎn)物。
耐水性提高的聚氨酯組合物可以應(yīng)用在一種或多種土工織物上。根據(jù)需要，第二種聚氨酯浸漬的土工織物可以鋪設(shè)在預(yù)先用所述液體聚氨酯組合物襯層的運(yùn)河或溝渠表面上，該液體聚氨酯組合物被完全固化。隨后，使聚氨酯-浸漬土工織物配合運(yùn)河或溝渠的表面形狀，其中所述聚氨酯土工織物復(fù)合材料被完全固化。用于該方法的耐水性提高的聚氨酯組合物在潮濕的條件下很少會發(fā)泡，并且生產(chǎn)了具有較低吸水性的復(fù)合材料。
在此，術(shù)語“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)。同樣，在此術(shù)語“溝渠”和“運(yùn)河”可互換地使用，并且能夠指任何液體承載面，其具有凹陷或坡度。
土工織物主要地被用于襯層泥土表面。然而，這類襯層也可以用來襯層屋頂、池塘、水庫、填埋場、地下儲罐、運(yùn)河和溝渠。土工織物的例子包括織造或非織造聚丙烯、聚酯、黃麻、棉和玻璃纖維織物。任何已知的土工織物均可以用于實(shí)施本發(fā)明。
任何已知的液體異氰酸酯，其異氰酸酯含量為至少10％重量、優(yōu)選至少20％重量、最優(yōu)選至少30％重量，其在使用的加工條件下為液體，均可以用于實(shí)施本發(fā)明。適合的液體有機(jī)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 Anna1en der Chemie，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(tuán)，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(tuán)，包含8到15、優(yōu)選8到13個碳原子的芳脂族烴基團(tuán)，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(tuán)。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”(參見例如德國公開說明書1,202,785和美國專利號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，然后通過光氣化制備(“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(例如美國專利號3,492,330中描述的那些)；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(例如美國專利號3,227,138中描述的類型)；包含碳二亞胺基團(tuán)的改性多異氰酸酯(美國專利號3,152,162中描述的類型)；包含尿烷基團(tuán)的改性多異氰酸酯(例如美國專利號3,394,164和3,644,457中描述的類型)；包含脲基甲酸酯基團(tuán)的改性多異氰酸酯(例如英國專利994,890、比利時專利761,616和公開的荷蘭專利申請7,102,524中描述的類型)；包含異氰脲酸酯基團(tuán)的改性多異氰酸酯(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描述的類型)；包含脲基團(tuán)的改性多異氰酸酯(德國專利1,230,778描述的類型)；包含縮二脲基團(tuán)的多異氰酸酯(例如德國專利1,101,394、美國專利號3,124,605和3,201,372和英國專利889,050描述的類型)；通過調(diào)聚反應(yīng)制備的多異氰酸酯(例如美國專利號3,654,106描述的類型)；包含酯基的多異氰酸酯(例如英國專利965,474和1,072,956、美國專利號3,567,763和德國專利1,231,688描述的類型)；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(tuán)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(tuán)、尿烷基團(tuán)、脲基甲酸酯基團(tuán)、異氰脲酸酯基團(tuán)、脲基團(tuán)或縮二脲基團(tuán)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。
用于生產(chǎn)所述聚氨酯組合物的異氰酸酯-反應(yīng)性組分包括(1)蓖麻油或改性蓖麻油和聚醚多醇的混合物或共混物，或(2)改性的蓖麻油，其是蓖麻油或者改性蓖麻油與聚醚多醇的反應(yīng)產(chǎn)物。
按照本發(fā)明，適合的異氰酸酯-反應(yīng)性組分包括(i)基于所述異氰酸酯-反應(yīng)性組分的總重量為大約20到90％重量、優(yōu)選40到80％重量的蓖麻油，其OH值為160到170，在25℃下的粘度為500到900mPa.s，和基于蓖麻油的總重量的含水量低于0.5％重量，和(ii)基于異氰酸酯-反應(yīng)性組分的總重量為大約10到80％重量、優(yōu)選20到60％重量的聚醚多醇，其OH值為28到700、優(yōu)選112到500，官能度為3到8、優(yōu)選4到7、最優(yōu)選2到3，數(shù)均分子量為大約240到大約6,000、優(yōu)選大約400到大約4,000、最優(yōu)選大約400到大約2,000，和在25℃下的粘度為50到35,000mPa.s、優(yōu)選500到25,000mPa.s。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，從其中至少70％重量、優(yōu)選至少90％重量的烯化氧含量是環(huán)氧丙烷的烯化氧制備的聚醚多醇尤其適合于本發(fā)明。還有利的是使用包含基于異氰酸酯-反應(yīng)性組分的總重量低于0.5％重量、優(yōu)選低于0.1％重量水分的異氰酸酯-反應(yīng)性組分。
可用于組分b)的適合的聚醚多醇包括通過例如環(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、氧化苯乙烯或表氯醇任選地在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。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。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(tuán)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(tuán)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三醇。
其他適合的聚醚多醇包括所謂的“PHD多元醇”，其通過有機(jī)多異氰酸酯、肼和聚醚多醇反應(yīng)制備。美國專利號3,325,421公開了生產(chǎn)適合的PHD多元醇的方法，其通過溶于多元醇中的化學(xué)計(jì)量的或不足化學(xué)計(jì)量的(substoichiometric)量(相對于二胺)的多異氰酸酯的反應(yīng)來進(jìn)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。
可用于本發(fā)明的其他聚醚多醇包括所謂的“聚合物多元醇”，其通過苯乙烯和丙烯腈在聚醚存在下聚合來制備。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。
最優(yōu)選的聚醚是不包含環(huán)氧乙烷的聚亞氧丙基聚醚。
可以任選地將任何已知的低分子量有機(jī)二醇或三醇，以基于組分b)的總重量為最高10％重量的量引入本發(fā)明的異氰酸酯-反應(yīng)性組分b)。適合的有機(jī)二醇和三醇具有大約31到99的當(dāng)量重量。這類二醇和三醇的例子包括2-甲基-1，3-丙二醇；乙二醇；1，2-和1，3-丙二醇；1，3-、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2，3，4-三甲基戊烷-1，3-二醇。優(yōu)選的二醇和三醇包括二丙二醇和三丙二醇。
生產(chǎn)本發(fā)明使用的聚氨酯的反應(yīng)混合物還包含用于催化異氰酸酯基團(tuán)和羥基基團(tuán)之間的反應(yīng)的催化劑c)(即氨基甲酸酯催化劑)。這類催化劑是本領(lǐng)域眾所周知的，并且通常用量為不大于0.5重量份、優(yōu)選0.0001到5重量份、最優(yōu)選0.0001到0.1重量份每100重量份的異氰酸酯-反應(yīng)性組分。適合的催化劑包括有機(jī)金屬催化劑。優(yōu)選的催化劑c)是有機(jī)錫化合物。有機(jī)錫化合物優(yōu)選是羧酸的錫(II)鹽，例如錫(II)乙酸鹽、錫(II)辛酸鹽、錫(II)乙基己酸鹽和錫(II)月桂酸鹽，和錫(IV)化合物，例如氧化二丁錫、二丁基錫二氯化物、二丁基錫二乙酸鹽、二月桂酸二丁基錫、馬來酸二丁錫、二辛基錫二乙酸鹽等等。當(dāng)然，還可以使用任何在聚氨酯化學(xué)領(lǐng)域中技術(shù)人員眾所周知的氨基甲酸酯催化劑。優(yōu)選使用有機(jī)金屬化合物。
所述催化劑可以分開地加入到形成聚氨酯的反應(yīng)混合物中，或在混合多異氰酸酯和多元醇組分之前與所述異氰酸酯-反應(yīng)性組分混合。
催化異氰酸酯基團(tuán)與水的反應(yīng)的催化劑(例如叔胺)不應(yīng)該引入所述形成聚氨酯的反應(yīng)混合物中。
任選地，可將填料用于本發(fā)明?？捎糜诖说奶盍弦彩且阎?。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，可以使用粉碎的固體塑料(例如聚氨酯碎屑)、橡膠廢物(例如來自輪胎的)或任何種類的再生膠粉。
如果使用填料，它們可以在制備形成聚氨酯的反應(yīng)混合物之前加入多異氰酸酯或異氰酸酯-反應(yīng)性組分，或者它們可以分開地計(jì)量到所述混合物中。
在實(shí)施本發(fā)明中，優(yōu)選液體多異氰酸酯組分a)與異氰酸酯反應(yīng)性組分b)在氨基甲酸酯催化劑c)存在下混合，其中NCO∶OH當(dāng)量比為1.4∶1到0.9∶1、優(yōu)選1.1∶1.0到1.0比1.0。
本發(fā)明的耐水性提高的聚氨酯土工織物復(fù)合材料可以作為溝渠和/或運(yùn)河的襯層形成。
在本發(fā)明的一個實(shí)施方案中，所述溝渠和/或運(yùn)河襯層用例如描述于美國專利號5,639,331(“’331專利”)中的機(jī)器制成。
該’331專利教導(dǎo)了具有用于供應(yīng)原料例如樹脂、催化劑、填料、顏料或其他添加劑的儲罐的移動式溝渠襯層裝置。所述儲罐通過軟管連接到混合室。原料到混合室的給料速度根據(jù)具體的制劑和形成襯層的特定面積所要求的制劑量來改變。用于生產(chǎn)耐水性提高的聚氨酯組合物的組分在混合室中混合。
來自混合室的耐水性提高的聚氨酯組合物被施加到一種或多種土工織物上。從包含耐水性提高的聚氨酯組合物的大槽中，將土工織物牽引通過可調(diào)節(jié)的模頭。模頭的開口使聚氨酯在土工織物上均勻地分布，決定分配在土工織物上的聚氨酯的量，以及控制聚氨酯-浸漬的土工織物復(fù)合材料的厚度。然后將聚氨酯-浸漬的土工織物切割為需要的長度和放入運(yùn)河或溝渠中，其中該聚氨酯-浸漬的土工織物貼合運(yùn)河或溝渠表面并且固化形成聚氨酯土工織物復(fù)合材料襯層。在設(shè)置聚氨酯-浸漬的土工織物襯層時，使它們在一定程度上重疊，以便在聚氨酯固化之后得到無縫的永久性柔性聚氨酯復(fù)合材料襯層。
在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，耐水性提高的聚氨酯組合物使用市售可得的雙組分聚氨酯噴霧設(shè)備通過噴霧方法被施加到土工織物上。隨后將聚氨酯-浸漬的土工織物放入溝渠或運(yùn)河中，使其貼合溝渠或運(yùn)河表面和固化形成聚氨酯土工織物復(fù)合材料。所述土工織物也可以首先被切割到一定尺寸，放入運(yùn)河或溝渠中，隨后用耐水性提高的聚氨酯組合物噴霧。優(yōu)選，在其上還有液體聚氨酯時，將所述土工織物用油漆輥?zhàn)虞亯海咕郯滨ゴ┩竿凉た椢锖偷竭_(dá)溝渠或運(yùn)河表面上。
也可以首先將聚氨酯噴霧到土工織物上，然后將另一土工織物覆蓋到第一聚氨酯浸漬的土工織物上。
在本發(fā)明另一實(shí)施方案中，耐水性提高的聚氨酯組合物被首先噴涂到任何破裂的或斷裂的混凝土襯砌的溝渠或運(yùn)河的混凝土上，隨后將土工織物放置在聚氨酯-涂覆的混凝土上，使得所述土工織物吸收仍然為液體的聚氨酯，形成聚氨酯-浸漬的復(fù)合材料，其隨后固化形成固體的、但仍然柔韌的聚氨酯土工織物復(fù)合材料。
本領(lǐng)域可噴霧聚氨酯制劑不能用于本發(fā)明，因?yàn)樗鼈兊哪z時間僅僅為幾秒。為了在按照本發(fā)明使用耐水性提高的聚氨酯組合物襯層的溝渠或運(yùn)河位置制備聚氨酯土工織物復(fù)合材料，要求凝膠時間為至少5分鐘、優(yōu)選超過10分鐘。
如果需要聚氨酯土工織物復(fù)合材料的附加層，可以將任何上述方法重復(fù)一次或多次。
聚氨酯土工織物復(fù)合材料的厚度可以在寬范圍內(nèi)改變，但是通常為大約50微米到大約500微米。
施加到土工織物的聚氨酯的量可以改變，但是通常每平方米土工織物應(yīng)用的聚氨酯的量為1kg到20kg、優(yōu)選2kg到5kg。
如果需要，可以將幾層聚氨酯-浸漬的土工織物重疊使用，以得到具有較高強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性的復(fù)合材料。對于襯層泥土運(yùn)河或溝渠，這類多層復(fù)合材料實(shí)際上是優(yōu)選的。
以下實(shí)施例進(jìn)一步舉例說明制備和使用本發(fā)明復(fù)合材料的細(xì)節(jié)。
實(shí)施例以下材料被用于隨后的實(shí)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480。
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2000。
多元醇4丙二醇-起始的環(huán)氧丙烷聚醚多醇，其OH值為264，官能度為大約2和分子量為大約425。
多元醇5蓖麻油，DB，(CasChem，Inc.)(含水量＜0.5％)。
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)土工織物BFX-40HS，聚丙烯，非織造的，熱粘合的，4oz/yd2(Carthage Mills)土工織物CTrevira紡粘型1620，聚酯，非織造，熱粘合的，5.7oz/yd2，37密耳厚度，(Fluid Systems)以下多元醇共混物被用于這些實(shí)施例多元醇共混物A10pbw多元醇145pbw多元醇245pbw多元醇30.01pbw催化劑A多元醇共混物B80pbw多元醇520pbw多元醇40.01pbw催化劑A實(shí)施例1-2按照以下程序制備實(shí)施例1和2的聚氨酯鑄塑物將表1中指明的多元醇共混物和異氰酸酯A，以表1中指示的量，在25-30℃下手工混合大約2分鐘，然后在室溫下傾倒到書-箱(book-case)模具，其為8英寸×16英寸×0.125英寸。在脫模以前，將鑄塑試樣在室溫下固化16小時。將樣品在室溫下在溫度和濕度受控的環(huán)境中貯藏至少1周，然后測試各種物理機(jī)械性能。這些實(shí)驗(yàn)的結(jié)果列于表1。
表1

*對比按照本發(fā)明由多元醇共混物B和異氰酸酯A制備的聚氨酯(實(shí)施例2)，與用其中不存在蓖麻油的多元醇共混物A制備的聚氨酯(對比實(shí)施例1)相比，顯示優(yōu)越的物理性能和顯著較低的吸水性。
實(shí)施例3-5(對比)按照以下程序制備聚氨酯土工織物復(fù)合材料將100g多元醇共混物A和42.6g異氰酸酯A混合，然后傾倒到1平方英尺的土工織物A片上。將形成聚氨酯的反應(yīng)混合物用刮鏟涂抹，然后將一平方英尺的第二土工織物(A，B或C)置于液體聚氨酯上。然后在第二土工織物上用橡皮輥?zhàn)虞亯?，以在土工織物之間均勻分布聚氨酯混合物，同時輥壓出任何過量的聚氨酯。在大約1小時內(nèi)，所述材料固化成固體土工織物聚氨酯復(fù)合材料。復(fù)合材料中樹脂的量通常為大約200g/平方英尺和所述復(fù)合材料的厚度范圍為40到100密耳。全部試樣在高濕度條件(＞70％)下制備，在固化形成固體聚氨酯土工織物復(fù)合材料以前顯示顯著的發(fā)泡。測定了這些對比復(fù)合材料的每一個的物理性能，結(jié)果列于表2中。
表2

實(shí)施例6-8按照以下程序制備聚氨酯土工織物復(fù)合材料將100g的多元醇共混物B和46g的異氰酸酯A混合，然后傾倒到1平方英尺土工織物A片上。將形成聚氨酯的反應(yīng)混合物用刮鏟涂抹，然后將一平方英尺的第二土工織物(A，B或C)置于液體聚氨酯上。然后在第二土工織物上用橡皮輥?zhàn)虞亯?，以在土工織物之間均勻分布聚氨酯混合物，同時輥壓出任何過量的聚氨酯。在大約1小時內(nèi)，所述材料固化成固體土工織物聚氨酯復(fù)合材料。復(fù)合材料中樹脂的量通常為大約200g/平方英尺和所述復(fù)合材料的厚度范圍為40到100密耳。全部試樣在高濕度條件(＞70％)下制備，不顯示發(fā)泡跡象。測定按照本發(fā)明制備的這些復(fù)合材料的每一個的物理性能，結(jié)果列于表3中。
表3

按照本發(fā)明從包含蓖麻油的制劑制備的復(fù)合材料(實(shí)施例6-8)，當(dāng)用于制備聚氨酯土工織物復(fù)合材料時，甚至在高濕度條件下也不顯示顯著的發(fā)泡。這些聚氨酯土工織物復(fù)合材料的吸水性也顯著地低于對比實(shí)施例3-5中生產(chǎn)和試驗(yàn)的復(fù)合材料的吸水性。
雖然上文中為了說明的目的已經(jīng)對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)描述，應(yīng)當(dāng)理解這些細(xì)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(jìn)行改變，除非這是被本發(fā)明權(quán)利要求限定的。
權(quán)利要求
1.一種適合用作襯層的耐水性提高的聚氨酯土工織物復(fù)合材料襯層，其包括用耐水性聚氨酯浸漬的土工織物，所述聚氨酯是包含以下物質(zhì)的混合物的反應(yīng)產(chǎn)物a)液體多異氰酸酯，其異氰酸酯含量為至少10％重量，b)異氰酸酯-反應(yīng)性組分，其包含(i)基于b)的總重量為20到90％重量的蓖麻油，其OH值為大約160到大約170，在25℃下的粘度為大約500到大約900mPa.s，和基于蓖麻油重量的含水量為低于0.5％重量；(ii)基于b)的總重量為10到80％重量的聚醚多醇，其OH值為28到700，官能度為2到8，數(shù)均分子量為大約240到大約6,000，和在25℃下的粘度為50到35,000mPa.s，所述聚醚多醇是引發(fā)劑化合物與烯化氧的反應(yīng)產(chǎn)物，所述烯化氧中至少70％重量是環(huán)氧丙烷；和(iii)基于b)的總重量為0到10％重量的低分子量二醇或三醇，其當(dāng)量重量為31到99；c)催化羥基基團(tuán)和異氰酸酯基團(tuán)之間的反應(yīng)的催化劑；和任選地，d)填料。
2.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其中所述異氰酸酯反應(yīng)性組分b)在與液體多異氰酸酯a)反應(yīng)之前包含不超過0.1％重量的水。
3.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其中組分a)和b)的量使NCO∶OH當(dāng)量比為1.4∶1.0到0.9∶1.0。
4.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其中組分a)和b)的量使NCO∶OH當(dāng)量比為1.1∶1.0到1.0比1.0。
5.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其中所述液體多異氰酸酯具有高于20％重量的異氰酸酯基團(tuán)含量。
6.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其中所述液體多異氰酸酯具有高于30％重量的異氰酸酯基團(tuán)含量。
7.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其中催化劑c)是有機(jī)金屬催化劑。
8.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其中所述聚醚多醇是聚亞氧丙基聚醚，其數(shù)均分子量為400到4,000和平均官能度為2到3。
9.一種用于生產(chǎn)耐水性提高的聚氨酯土工織物復(fù)合材料襯層的方法，其包括(1)用耐水的聚氨酯浸漬土工織物，該聚氨酯是包含以下物質(zhì)的混合物的反應(yīng)產(chǎn)物a)液體多異氰酸酯，其異氰酸酯含量為至少10％重量，b)異氰酸酯-反應(yīng)性組分，其包含(i)基于b)的總重量為20到90％重量的蓖麻油，其OH值為大約160到大約170，在25℃下的粘度為大約500到大約900mPa.s，和基于蓖麻油的總重量的含水量為低于0.5％重量；(ii)基于b)的總重量為10到80％重量的聚醚多醇，其OH值為28到700，官能度為2到8，數(shù)均分子量為大約240到大約6,000，和在25℃下的粘度為50到35,000mPa.s，所述聚醚多醇是引發(fā)劑化合物與烯化氧的反應(yīng)產(chǎn)物，其中所述烯化氧的至少70％重量是環(huán)氧丙烷；和(iii)基于b)的總重量為0到10％重量的低分子量二醇或三醇，其當(dāng)量重量為31到99；c)氨基甲酸酯催化劑，和任選地，d)填料；(2)將所述聚氨酯-浸漬的土工織物在所述聚氨酯完全固化以前貼合到要被襯層的表面；和(3)使所述聚氨酯完全固化。
10.權(quán)利要求9的方法，其中所述異氰酸酯反應(yīng)性組分b)在與液體多異氰酸酯a)反應(yīng)之前包含不高于0.1％重量的水。
11.權(quán)利要求9的方法，其中組分a)和b)的量使NCO∶OH當(dāng)量比為1.4∶1到0.9∶1。
12.權(quán)利要求9的方法，其中組分a)和b)的量使NCO∶OH當(dāng)量比為1.1∶1.0到1.0∶1.0。
13.權(quán)利要求9的方法，其中所述液體多異氰酸酯具有高于20％重量的異氰酸酯基團(tuán)含量。
14.權(quán)利要求9的方法，其中所述液體多異氰酸酯具有高于30％重量的異氰酸酯基團(tuán)含量。
15.權(quán)利要求9的方法，其中催化劑c)是有機(jī)金屬化合物。
16.權(quán)利要求9的方法，其中所述聚醚多醇是聚亞氧丙基聚醚，其數(shù)均分子量為400到4,000和平均官能度為2到3。
17.權(quán)利要求9的方法，其中所述土工織物通過將所述聚氨酯組合物分配到所述土工織物上而用所述聚氨酯浸漬。
18.權(quán)利要求9的方法，其中所述土工織物通過將所述聚氨酯分配到要被襯層的表面上、將所述土工織物放置在所述分配的聚氨酯之上和施加足夠的壓力到所述土工織物，以引起所述聚氨酯浸漬所述土工織物，而用所述聚氨酯浸漬。
19.通過權(quán)利要求9的方法襯層的溝渠或運(yùn)河。
20.通過權(quán)利要求17的方法襯層的溝渠或運(yùn)河。
21.通過權(quán)利要求18的方法襯層的溝渠或運(yùn)河。
全文摘要
通過用耐水聚氨酯浸漬土工織物和使浸漬在土工織物中的聚氨酯固化，生產(chǎn)了適合用作襯層的耐水聚氨酯土工織物復(fù)合材料。所述耐水聚氨酯組合物是以下物質(zhì)的反應(yīng)產(chǎn)物(a)異氰酸酯含量為至少10重量％的液體多異氰酸酯，(b)異氰酸酯含量為至少10重量％的異氰酸酯，(b)異氰酸酯－反應(yīng)性組分，其包含(1)20－90重量％的蓖麻油，其含水量低于0.5重量％，和(2)聚醚多醇，其中至少70重量％的烯化氧是環(huán)氧丙烷，和(c)氨基甲酸酯催化劑?？梢匀芜x地包含低分子量二醇和三醇和填料。
文檔編號C08G18/00GK1496380SQ02806603
公開日2004年5月12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, A·M·薩佩斯卡, M·唐納森, T·W·埃斯塔布羅克三世, R·格特爾, P H 馬庫施, 囟, 埃斯塔布羅克三世, 繕, 薩佩斯卡 申請人:拜爾聚合物有限責(zé)任公司