專利名稱：兩層聚氨酯土工布復合材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及兩層聚氨酯土工布(geotextile)復合材料及其制備方法。具體地說，本發(fā)明涉及一種包含至少一層剛性、尺寸穩(wěn)定的土工布、至少一層非剛性、軟而柔順的土工布和粘合該剛性、尺寸穩(wěn)定土工布與非剛性土工布的聚氨酯組合物的兩層聚氨酯土工布復合材料。本發(fā)明還涉及制備兩層聚氨酯土工布復合材料的方法，其中可固化液態(tài)聚氨酯組合物與剛性、尺寸穩(wěn)定的土工布和非剛性、軟而柔順的土工布以使這兩層聚氨酯土工布粘合在一起形成聚氨酯土工布復合材料的方式進行接觸。本發(fā)明還涉及用此種兩層聚氨酯土工布復合材料襯里的運河或溝渠。
背景技術：
近年來，自然資源的管理在世界上許多國家已成為重要事項。既涉及對我們資源的節(jié)約也涉及消除對環(huán)境污染的努力。對廢物的泄露和水的流失給予了特殊的重視。
采用無襯里灌溉溝渠的水分配中，損失估計至少在25％，某些情況下甚至超過50％，具體視溝渠表面孔隙率和水移動的距離而定。在大多數(shù)鄉(xiāng)村地區(qū)，溝渠是通過挖掘土壤至要求的深度和寬度形成的。水在與裸露自然表面的接觸過程中流過溝渠。此種表面可能是沙、粘土、巖石等，更常見是它們的混合物?？紫堵蕦⑷Q于土壤中不同組分的比例。
水在無襯里灌溉溝渠中的損失只有在水供大于求的情況下才視為可接受的。然而，隨著文明的發(fā)展和人口的增長，為生產更多食物和非農業(yè)用水的明顯增加都要求更多的水。除了家庭衛(wèi)生用水更大之外，目前工業(yè)也在制造和加工程序中使用大量水。
如此高消費量加上開發(fā)新水源成本又非常高，促使人們將注意力轉移到水資源保護上。研制出用水少的家用器具。工業(yè)界也安裝循環(huán)凈化系統(tǒng)來減少水的消耗。
盡管水資源保護的努力在一定程度上減少了水的消耗，但是水依然供不應求，尤其近年來，美國和其他國家出現(xiàn)了嚴重干旱。鑒于成本效益最好的水資源保護機遇以及容易取得的水源已經被開發(fā)，故必須在改進水分配系統(tǒng)的效率上傾注更大的注意力。
在水分配方面已經做了改進。有限數(shù)量的溝渠和運河已經襯以混凝土和/或預制混凝土管?；炷聊途?，使用得當?shù)脑拤勖荛L。然而，混凝土的鋪設和表面加工成本頗高，并且在固化期間易因不利溫度條件而破壞。加之，混凝土易遭霜凍破壞，龜裂和鼓脹，因此造成泄露。
聚氯乙烯(PVC)管和PVC-襯里的溝渠也在水分配系統(tǒng)中獲得一定程度的應用。PVC成本低于混凝土。PVC襯里耐久性有限的問題可通過將管線埋在土壤以下幾英尺深得到一定程度的改進。土壤支撐著管線，保持恰當位置并為其提供防破壞緩沖。然而，不論混凝土或是PVC，都需要相當大的現(xiàn)場制備工作量并且在落位后還常常需要額外的定坡度和回填才算完成工作。
目前需要一種既柔順又耐久的低成本、易安裝襯里復合材料。
溝渠襯里是已知的。例如，美國專利4,872,784公開一種由可固化液態(tài)混合物和多孔毯組成的溝渠襯里。合適的多孔毯包括機織、針織和非織造布結構。
運河和溝渠用復合材料襯里的成形方法和實施此種方法的設備公開在，例如美國專利4,872,784、4,955,759、4,955,760、5,049,006、5,062,740、5,421,677、5,607,998和5,654,064中。
美國專利5,654,064公開一種儲存液體使用的襯里。該襯里由兩層非生物降解土工布和這兩層土工布之間的水溶脹粘土層以及用于將兩層土工布連接在一起的縫編手段組成?？p編線穿過粘土層延伸并將土工布連接一體。水溶脹粘土層粘合在土工布至少之一上。
美國專利5,421,677(“677專利”)，涉及成形溝渠襯里的改良方法。677專利公開了由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組成的混合物的使用。該“677專利”的混合物被配置到土工布上，從而形成液態(tài)聚氨酯浸漬的土工布復合材料。隨后，該液態(tài)聚氨酯浸漬的土工布組合物鋪設在待加襯區(qū)域的表面并任其固化，從而形成聚氨酯/土工布復合材料。
′677專利的液態(tài)聚氨酯浸透的土工布復合材料優(yōu)選采用一種如美國專利4,872,784(“′784專利”)中描述的機器來生產。
′784專利中使用的土工布優(yōu)選是剛性和尺寸穩(wěn)定的土工布，以避免當液態(tài)聚氨酯浸透的土工布從設備中拉出時發(fā)生變形或可能被撕破。一層或多層此種剛性土工布可用于復合材料襯里的制備中。然而，由于該土工布的剛性，在重疊(接縫)區(qū)域常常形成皺紋和縫隙，從而造成漏水的潛在危險。滲漏常常透過縫隙而出現(xiàn)在襯里背后，并可能造成襯里與表面的脫層。切去襯里中的皺紋并將它們打補丁雖然可以，但復合材料襯里的裁切和打補丁不僅削弱襯里，而且要求手工勞動，這些都將增加鋪設和/或維護襯里的成本。單單采用剛性、尺寸穩(wěn)定復合材料的一個缺點是，為保證土工布具有足以讓液態(tài)聚氨酯透過并粘附在溝渠和/或運河表面所需要的厚度受限。
在土質溝渠(通常比混凝土溝渠的不規(guī)則表面多得多)中，起皺的問題變得越發(fā)嚴重。土質溝渠還要求襯里具有較大厚度和機械穩(wěn)定性。起皺厚度和機械穩(wěn)定性方面的憂慮無法靠剛性、尺寸穩(wěn)定土工布解決。
基于以上種種原因，若能開發(fā)一種不具有以上缺點的兩層聚氨酯土工布復合材料那將是可心的。具體地說，若能開發(fā)一種能覆蓋在不平表面卻又避免起皺，并且能提供土質運河所需要的厚度和機械穩(wěn)定性的兩層聚氨酯土工布復合材料那將是可心的。

發(fā)明內容
本發(fā)明涉及由一種兩層聚氨酯土工布復合材料，其中可固化液態(tài)聚氨酯組合物將至少一層剛性、尺寸穩(wěn)定的土工布與至少一層軟而柔順的土工布粘合在一起。
本發(fā)明還涉及一種生產此種復合材料的方法、用此種復合材料給溝渠或運河加襯的方法以及用此種復合材料襯里的溝渠和運河。粘合這兩種不同類型土工布的聚氨酯組合物是一種包括下列組分的混合物的反應產物a)一種異氰酸酯基團含量至少是10wt％的液態(tài)多異氰酸酯；b)一種異氰酸酯活性組分，包含一種或多種具有2～6個羥基基團和至少250～8,000的數(shù)均分子量的聚醚多元醇和占b)的總重量0～10wt％的、羥基當量介于約31～99的低分子量二醇或三醇；c)一種有機金屬催化劑；以及任選地d)一種填料。
此種兩層聚氨酯土工布復合材料可這樣制備將可固化液態(tài)聚氨酯組合物施涂在剛性、尺寸穩(wěn)定土工布和/或軟而柔順土工布上并使這兩個不同類型土工布彼此接觸，或者用聚氨酯浸漬土工布之一或二者并使浸漬的土工布與另一土工布接觸，然后讓聚氨酯固化。
該兩層聚氨酯土工布復合材料的柔性使復合材料得以在某一表面更高效地鋪設，例如作為表面不時出現(xiàn)不平的溝渠和/或運河的襯里。另外，兩種不同類型土工布的使用產生一種結實和耐久的復合材料。本發(fā)明上述以及其他優(yōu)點在研讀下面的說明和所附權利要求之后將獲得更好的理解。
具體實施例方式
本發(fā)明涉及一種兩層聚氨酯土工布復合材料，其中一種可固化液態(tài)聚氨酯組合物將至少一層剛性、尺寸穩(wěn)定土工布與至少一層軟而柔順土工布粘合在一起。粘合這兩種不同類型土工布的可固化液態(tài)聚氨酯組合物是一種包括下列組分的混合物的反應產物a)一種異氰酸酯基團含量至少是10wt％的液態(tài)多異氰酸酯；b)一種異氰酸酯活性組分，包含一種或多種具有2～6個羥基基團和至少250～8,000的數(shù)均分子量的聚醚多元醇(這里，亦稱作“高分子量聚醚多元醇”)和占b)的總重量0～10wt％的、羥基當量介于約31～99的低分子量(即，數(shù)均分子量低于250)二醇或三醇；c)一種有機金屬催化劑，優(yōu)選每100重量份多元醇b)最高0.5重量份；以及任選地d)一種填料。
本發(fā)明還涉及制造此種兩層聚氨酯土工布復合材料的方法，包括將可固化液態(tài)聚氨酯組合物施涂到剛性、尺寸穩(wěn)定土工布和/或軟而柔順土工布上并使這兩個不同類型土工布彼此接觸，或者用聚氨酯浸漬土工布之一或二者并使浸漬的土工布與另一土工布接觸，然后讓聚氨酯固化。
本發(fā)明還涉及用此種兩層聚氨酯土工布復合材料襯里的運河或溝渠。
這里所使用的術語“土工布”是指由天然或合成纖維生產的任何織造或非織造多孔毯或墊。術語“溝渠”和“運河”彼此通用并用來指任何其中具有傾斜側面或具有凹陷的液體-承載表面。土工布主要被用來作土壤表面的襯里。然而此種襯里也可用來鋪襯屋面、池塘、水庫、填埋場、地下儲罐、運河或溝渠。土工布的例子包括織造或非織造聚丙烯、聚酯、黃麻和棉和玻璃纖維布。
本發(fā)明使用的基本剛性、尺寸穩(wěn)定土工布可以是任何已知的剛性、多孔土工布。合適的剛性、尺寸穩(wěn)定土工布的例子是由聚丙烯、聚酯、棉、黃麻或玻璃纖維制備的織造或非織造布。優(yōu)選的基本剛性土工布是可輕易地被可固化液態(tài)聚氨酯組合物滲透的尺寸穩(wěn)定性優(yōu)異的非織造聚丙烯。更優(yōu)選的基本剛性土工布是可輕易地被可固化混合物滲透、厚度小于1mm的尺寸穩(wěn)定性優(yōu)異的非織造聚丙烯。
本發(fā)明使用的非剛性土工布包括任何已知的基本軟而柔順的土工布，尤其是任何已知的能用可固化液態(tài)聚氨酯組合物輕易地浸透或浸漬的多孔織物。優(yōu)選的軟而柔順土工布是最小厚度1mm的聚酯和聚丙烯織物。更優(yōu)選的非剛性土工布是最小厚度1mm且一面拋光的聚酯或聚丙烯織物。
任何已知的液態(tài)異氰酸酯，只要異氰酸酯含量至少是10wt％，優(yōu)選至少20wt％，最優(yōu)選至少30wt％，都可用于實施本發(fā)明。合適的液態(tài)有機多異氰酸酯包括脂族、環(huán)脂族、芳脂族、芳族和雜環(huán)多異氰酸酯，其類型例如描述在W.Siefken的《Justus LiebigsAnnalen der Chemie》562，pp.75～136。此類異氰酸酯包括由通式Q(NCO)n代表的那些，其中n代表2～約5的數(shù)，優(yōu)選2～3，而Q代表2～約18，優(yōu)選6～10個碳原子的脂族烴基團、4～約15，優(yōu)選5～10個碳原子的環(huán)脂族烴基團、8～15，優(yōu)選8～13個碳原子的芳脂族烴基團或者6～約15，優(yōu)選6～13個碳原子的芳烴基團。合適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1，4-二異氰酸酯以及這些異構體的混合物；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”(例如參見，德國公開的專利申請1,202,785和美國專利3,401,190))、2，4-和2，6-六氫甲苯二異氰酸酯以及這些異構體的混合物；二環(huán)己基甲烷-4，4′-二異氰酸酯(“氫化MDI”或“HMDI”)、2，4-和2，6-甲苯二異氰酸酯以及這些異構體的混合物(“TDI”)、二苯甲烷-2，4′-和/或-4，4′-二異氰酸酯(“MDI”)、可通過苯胺與甲醛縮合，隨后光氣化制取的那種多亞甲基多(苯基異氰酸酯)(“粗MDI”)(例如描述在英國專利878,430和848,671中)、降冰片烷二異氰酸酯(例如描述在美國專利3,492,330中)、間-和對-異氰酸根合苯基磺酰異氰酸酯(其類型描述在美國專利3,454,606中)、全氯化芳基多異氰酸酯(其類型例如描述在美國專利3,227,138中)、含碳化二亞胺基團的改性多異氰酸酯(其類型描述在美國專利3,152,162中)、含氨酯基團的改性多異氰酸酯(其類型例如描述在美國專利3,394,164和3,644,457中)、含脲基甲酸酯基團的改性多異氰酸酯(其類型例如描述在英國專利994,890、比利時專利761,616和公開的荷蘭專利申請7,102,524)、含異氰尿酸酯基團的改性多異氰酸酯(其類型例如描述在美國專利3,002,973、德國專利1,022,789、1,222,067和1,027,394以及德國公開的申請1,919,034和2,004,048)、含脲基團的改性的異氰酸酯(其類型公開在德國專利1,230,778)、含縮二脲基團的多異氰酸酯(其類型例如公開在德國專利1,101,394、美國專利3,124,605和3,201,372和英國專利889,050中)、通過調聚反應制取的多異氰酸酯(其類型例如描述在美國專利3,654,106中)、含酯基團的多異氰酸酯(其類型例如描述在英國專利965,474和1,072,956,美國專利3,567,763和德國專利1,231,688中)、上面提到的異氰酸酯與縮醛的反應產物(例如描述在德國專利1,072,385中)、以及含聚合脂肪酸基團的多異氰酸酯(其類型描述在美國專利3,455,883中)。也可使用異氰酸酯工業(yè)規(guī)模生產中積累的含異氰酸酯蒸餾殘渣，任選地溶解在一種或多種上面提到的多異氰酸酯中。也可使用上面描述的多異氰酸酯的混合物。
一般地，優(yōu)選使用容易獲得的多異氰酸酯如2，4-和2，6-甲苯二異氰酸酯及其異構體的混合物(“TDI”)、二苯甲烷二異氰酸酯(“MDI”)、通過苯胺與甲醛縮合，隨后光氣化制取的那種多亞甲基多(苯基異氰酸酯)(“粗MDI”)以及含碳化二亞胺基團、氨酯基團、脲基甲酸酯基團、異氰尿酸酯基團、脲基團或縮二脲基團的多異氰酸酯(“改性多異氰酸酯”)。芳族多異氰酸酯，尤其是市售供應的苯胺/甲醛縮合物的光氣化產物是尤其優(yōu)選的多異氰酸酯。NCO含量介于約30～33％、25℃粘度介于約20～2,000mPa.s的多亞甲基多(苯基異氰酸酯)是最優(yōu)選的多異氰酸酯之一。
適合用作組分b)的高分子量異氰酸酯活性化合物包括任何已知的聚醚多元醇，尤其是任何具有2～6，優(yōu)選2～4，最優(yōu)選2或3個羥基基團、數(shù)均分子量至少是250～約8,000，優(yōu)選約400～約4,000，最優(yōu)選約400～約2,000的聚醚多元醇。
此種聚醚多元醇，例如，可通過諸如環(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之類環(huán)氧化物的聚合制備的那些，任選地在路易斯酸例如，BF3存在下制備，或者通過此類環(huán)氧化物的化學加成來制備，任選地以混合物形式或順序地加入到含活性氫原子的啟始組分，如水、醇或胺中。合適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。描述在，例如，德國公開的申請1,176,358和1,064,938中的那類型蔗糖聚醚，也可用在本發(fā)明中。含占大多數(shù)為伯羥基基團(最高約90wt％，以聚醚中全部羥基基團為基準計)的聚醚也適合使用。用乙烯基聚合物，例如通過苯乙烯和丙烯腈在聚醚存在下的聚合制取的那類，進行改性的聚醚(例如，美國專利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，同樣適合的還有含羥基基團的聚丁二烯。尤其優(yōu)選的聚醚多元醇包括聚氧化烯聚醚多元醇，例如，聚氧乙烯二醇、聚氧丙烯二醇、聚氧丁烯二醇和聚四亞甲基二醇，乃至聚氧丙烯-聚氧乙烯三醇。
其他適合用于組分b)中的聚醚多元醇包括所謂“PHD多元醇”，它們可通過有機多異氰酸酯、肼和聚醚多元醇的反應來制備。美國專利3,325,421公開一種通過化學計量或低于化學式量(相對于二胺)的多異氰酸酯，溶解在分子量至少500且羥基值不大于225的多元醇中起反應來制備合適的PHD多元醇的方法。也可參見美國專利4,042,537和4,089,835。
聚合物多元醇也可以作組分b)。聚合物多元醇可通過苯乙烯和丙烯腈在聚醚存在下進行聚合制備。例如可參見美國專利3,383,351、3,304,273、3,523,093、3,652,639、3,823,201和4,390,645。
尤其優(yōu)選的聚醚包括不含氧化乙烯單元的聚氧丙烯聚醚。
聚醚多元醇的混合物用于實施本發(fā)明也特別有利。特別有利的聚醚多元醇包括(i)約5～約15重量份(以多元醇總重量為基準)鏈烷醇胺的環(huán)氧丙烷加合物，加合物的數(shù)均分子量介于約250～約1,000；(ii)具有約3～6個羥基基團的低分子量有機化合物的環(huán)氧丙烷加合物，加合物的數(shù)均分子量介于約250～1,000；以及(iii)低分子量二醇的環(huán)氧丙烷加合物，加合物的數(shù)均分子量介于約250～3,000。
任何已知的低分子量有機二醇或三醇可任選地包括在異氰酸酯活性組分b)中，其含量最多10wt％。合適的有機二醇或三醇例如包括當量介于約31～99的二醇和三醇。這些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-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。
聚氨酯-生成反應混合物還包括用于催化異氰酸酯基團與羥基基團的反應的催化劑c)(即，氨酯催化劑)。此種催化劑在技術上是熟知的。合適的催化劑包括有機金屬化合物。優(yōu)選的催化劑c)是有機錫化合物。優(yōu)選使用的有機錫化合物是羧酸的錫(II)鹽，例如，乙酸錫(II)、辛酸錫(II)、乙基己酸錫(II)和月桂酸錫(II)，以及錫(IV)化合物，例如，氧化二丁基錫、二氯化二丁基錫、二乙酸二丁基錫、二月桂酸二丁基錫、馬來酸二丁基錫、二乙酸二辛基錫以及諸如此類。當然，還可以使用任何聚氨酯化學領域技術人員熟知的其他氨酯催化劑。
催化劑可單獨加入到聚氨酯-生成反應混合物中或在異氰酸酯活性組分b)與多異氰酸酯合并之前與異氰酸酯活性組分b)合并。
然而，能催化異氰酸酯基團與水之間反應的催化劑(即，叔胺催化劑)不應用于該聚氨酯-生成反應混合物中。
氨酯催化劑一般的用量介于0.0001～5重量份，以每100重量份組分b)計，優(yōu)選約0.001～0.1重量份。
任選地，任何已知的填料可包括在本發(fā)明聚氨酯生成化合物中。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、玻璃片、玻璃球、芳族聚酰胺纖維和碳纖維。另外，研磨的固體塑料(例如，聚氨酯邊角料)、橡膠廢料(例如，來自輪胎)或任何種類磨碎的橡膠，都可使用。
如果使用填料，則在形成可固化液態(tài)混合物之前它或者加入到多異氰酸酯組分a)中或者加入到異氰酸酯活性組分b)中，或者它可單獨計量加入到聚氨酯-生成反應混合物中。
在本發(fā)明的實施中，液態(tài)多異氰酸酯組分a)與異氰酸酯活性組分b)在氨酯催化劑c)，以及任選地，填料d)存在下，按照1.4∶1～0.9∶1，優(yōu)選1.1∶1.0～1.0∶1.0的NCO∶(OH+NH)當量比進行混合。
在本發(fā)明一種實施方案中，溝渠或運河采用諸如美國專利5,639,331(“′331專利”)中描述的那種機器鋪設本發(fā)明復合材料襯里。
′331專利公開一種移動式溝渠襯里鋪設設備，配備有供應諸如樹脂、催化劑、填料、著色劑或其他添加劑之類原料的儲槽。儲槽與混合室通過柔性導管手段相連接。原料向混合室供給的速度將根據(jù)具體配方和正在成形的襯里的具體區(qū)域所要求的數(shù)量來改變。在本發(fā)明方法中，多異氰酸酯、異氰酸酯活性組分、催化劑和任選的填料在此種混合室中彼此混合。
從混合室，該聚氨酯組合物被施涂到一層剛性、尺寸穩(wěn)定土工布與一層軟而柔順土工布之間。土工布被從裝有聚氨酯組合物的缸中經可調節(jié)口型拉出。口型的開口保證聚氨酯組合物在土工布表面的均勻分布，決定多少聚氨酯配置到土工布上，還控制聚氨酯浸漬的土工布復合材料的厚度。隨后，該兩層聚氨酯浸漬土工布裁斷成要求的長度并鋪設在運河或溝渠中，在此它與其表面達到共形并固化形成兩層聚氨酯浸漬土工布。按照使各段土工布襯里之間有一定重疊地鋪設浸漬了聚氨酯的土工布襯里的方式可保證，在固化后獲得一種無縫、永久柔性兩層聚氨酯復合材料的襯里。
在本發(fā)明另一種實施方案中，聚氨酯組合物采用市售供應的雙罐裝聚氨酯噴涂設備通過噴涂施涂到剛性、尺寸穩(wěn)定土工布上。該聚氨酯浸漬的剛性、尺寸穩(wěn)定土工布隨后被鋪設在溝渠或運河中。隨后，在該聚氨酯浸漬的剛性尺寸穩(wěn)定土工布上鋪設軟而柔順土工布，于是，液態(tài)聚氨酯組合物被軟而柔順土工布吸收。層合的土工布與其表面達到共形并固化形成兩層聚氨酯土工布復合材料。該剛性、尺寸穩(wěn)定的土工布也可首先按尺寸裁好并鋪設在運河或溝渠中，然后再向其表面噴涂聚氨酯從而使之浸漬上聚氨酯組合物。隨后，在聚氨酯浸漬的剛性、尺寸穩(wěn)定土工布上鋪設軟而柔順土工布。在此種實施方案中，優(yōu)選的是，趁其上的聚氨酯組合物尚處于液態(tài)，用(例如，漆輥筒)碾壓土工布，以便使混合物透過土工布滲透到溝渠或運河表面。
在另一種本發(fā)明的實施方案中，液態(tài)聚氨酯組合物施涂(例如采用噴涂)到待襯里表面(例如，溝渠或運河的混凝土表面)上。然后，剛性、尺寸穩(wěn)定土工布與已施涂聚氨酯的表面進行接觸。在該剛性土工布上鋪上軟而柔順土工布。未固化聚氨酯組合物與剛性土工布和軟而柔順土工布二者之間的接觸應達到當聚氨酯固化時，這兩層不同土工布將彼此粘合的程度。此種需要的接觸程度例如可通過在軟而柔順土工布放在剛性土工布上以后對其施加足以造成一定量聚氨酯滲透至少該軟而柔順土工布直接接觸剛性土工布的表面的壓力來保證，但優(yōu)選應滲透軟而柔順土工布的整個表面。
現(xiàn)有技術可噴涂聚氨酯配制物不能用于本發(fā)明中，因為它們表現(xiàn)出只有幾秒鐘的膠凝時間。為制備采用聚氨酯土工布復合材料制備溝渠或運河襯里，要求至少5分鐘，優(yōu)選大于10分鐘的膠凝時間。
倘若希望添加額外的聚氨酯復合材料層，則上面描述的任何過程皆可重復一次或多次。
本發(fā)明聚氨酯土工布復合材料的厚度可在寬范圍內變化，但一般介于約50μm～約500μm。
聚氨酯在土工布上的施涂量可有所不同，但一般地每平方米土工布的聚氨酯施涂量介于1kg～20kg，優(yōu)選2kg～5kg。
可心的是，幾層聚氨酯浸漬的土工布可彼此重疊施加，結果獲得較高強度和尺寸穩(wěn)定的復合材料。此種多層復合材料實際上是土質運河或溝渠鋪襯的優(yōu)選模式。
下面的例子進一步說明本發(fā)明復合材料的制備和應用的細節(jié)。
實施例在下面給出的實施例中要用到下列材料。
異氰酸酯A多亞甲基多(苯基異氰酸酯)，NCO含量為約31.5％，官能度2.6，25℃粘度200mPa.s多元醇1 一乙醇胺-啟始的環(huán)氧丙烷聚醚多元醇，羥基值為約350，官能度約3，數(shù)均分子量約480多元醇2 甘油啟始的環(huán)氧丙烷聚醚多元醇，羥基值為約250，官能度約3，數(shù)均分子量約670多元醇3 丙二醇啟始的環(huán)氧丙烷聚醚多元醇，羥基值56，官能度約2，分子量約2000胺1 雙(4-氨基環(huán)己基)甲烷催化劑A 二月桂酸二甲基錫，市售商品名Fomrez UL-28，Witco出品土工布A Typar-3301，紡粘聚丙烯，3盎司/平方碼，12密耳厚(Reemay)土工布B FX-40HS，聚丙烯非織造布，熱粘合，4盎司/平方碼(Carthage Mills)土工布C Trevira紡粘布，型號1620，聚酯，非織造布，熱粘合，5.7盎司/平方碼，37密耳厚(FluidSystems)下列多元醇被用于實施例中多元醇共混物A10pbw多元醇1
45pbw多元醇244pbw多元醇30.01pbw催化劑A實施例1～399g多元醇共混物A、1g胺A和43.9g異氰酸酯A進行混合，然后傾倒到1平方英尺的一塊土工布A上。反應混合物用刮刀展布在土工布表面，然后，1平方英尺的一塊第二土工布(A、B或C)放在液態(tài)聚氨酯和土工布A上面。然后，用橡膠輥使聚氨酯混合物均勻分布在土工布之間，并也軋走任何多余的聚氨酯。聚氨酯的膠凝時間介于15～20分鐘，材料在約1小時內固化為密實的土工布/聚氨酯復合材料。復合材料的厚度介于80～100密耳。測定如此生成的復合材料的性能，并將這些性能載于表1中。
表1

*對比例在實施例2和3中，制備本發(fā)明范圍內的兩層聚氨酯土工布復合材料，包含一層剛性、尺寸穩(wěn)定土工布(土工布A)與一層軟而柔順土工布(土工布B或C)的組合。表1所載數(shù)據(jù)展示由兩層不同類型土工布制成的兩層聚氨酯土工布復合材料與兩層相同剛性、尺寸穩(wěn)定土工布組合相比，正如對比例1所示，其性能優(yōu)勢。
雖然上面為說明的目的已詳細描述了本發(fā)明，但要知道，這些細節(jié)僅僅是為該目的而給出，本領域技術人員在不偏離本發(fā)明精神和范圍的前提下可從中制定出各種變換方案。
權利要求
1.一種兩層聚氨酯土工布復合材料，其中一層剛性、尺寸穩(wěn)定的土工布利用可固化液態(tài)聚氨酯組合物粘合到一層軟而柔順的土工布上，該組合物是包含下列組分的混合物的反應產物a)一種異氰酸酯基團含量至少是10wt％的液態(tài)多異氰酸酯；b)一種異氰酸酯活性組分，包含具有2～6個羥基基團和至少250～約8,000數(shù)均分子量的聚醚多元醇和占b)的總重量0～10wt％的、羥基當量介于約31～99的低分子量二醇或三醇；c)一種氨酯催化劑；以及任選地，d)一種填料。
2.權利要求1的復合材料，其中聚醚多元醇b)包含聚氧丙烯聚醚，具有約400～約4,000的數(shù)均分子量和2～3的平均官能度。
3.權利要求1的復合材料，其中聚醚多元醇b)包含(i)約5～約15重量份鏈烷醇胺的環(huán)氧丙烷加合物，加合物的數(shù)均分子量介于250～約1,000；(ii)具有約3～約6個羥基基團的低分子量有機化合物的環(huán)氧丙烷加合物，加合物的數(shù)均分子量介于約250～1,000；以及(iii)低分子量二醇的環(huán)氧丙烷加合物，加合物的數(shù)均分子量介于250～約3,000。
4.權利要求1的復合材料，其中催化劑c)包含有機錫化合物。
5.權利要求1的復合材料，其中液態(tài)多異氰酸酯a)是芳族多異氰酸酯。
6.權利要求1的復合材料，其中液態(tài)多異氰酸酯a)是多亞甲基多(苯基異氰酸酯)，具有約30～33％的NCO-含量和約20mPa.s～2,000mPa.s的25℃粘度。
7.權利要求1的復合材料，其中剛性、尺寸穩(wěn)定的土工布的最大厚度是1mm。
8.權利要求1的復合材料，其中軟而柔順的土工布的最小厚度是1mm。
9.權利要求1的復合材料，其中軟而柔順的土工布具有至少一面是拋光的。
10.權利要求1的復合材料，其中可固化液態(tài)聚氨酯組合物不包括填料d)。
11.權利要求1的復合材料，其中聚醚多元醇b)不包括低分子量二醇或三醇。
12.一種生產兩層聚氨酯土工布復合材料的方法，包括(1)將可固化液態(tài)聚氨酯組合物施涂到剛性、尺寸穩(wěn)定的土工布或軟而柔順的土工布至少之一上，該可固化液態(tài)聚氨酯組合物是一種包含下列組分的混合物的反應產物a)一種異氰酸酯基團含量至少是10wt％的液態(tài)多異氰酸酯；b)一種異氰酸酯活性組分，包含具有2～6個羥基基團和至少250～約8,000數(shù)均分子量的聚醚多元醇和占b)的總重量0～10wt％的、羥基當量介于約31～99的低分子量二醇或三醇；c)一種氨酯催化劑；以及任選地，d)一種填料；(2)使剛性土工布與軟而柔順土工布以聚氨酯組合物能將這些土工布粘合的方式接觸；以及(3)讓聚氨酯組合物固化。
13.權利要求12的方法，其中聚醚多元醇b)包含聚氧丙烯聚醚，具有約400～約4,000的數(shù)均分子量和2～3的平均官能度。
14.權利要求12的方法，其中聚醚多元醇b)包含(i)約5～約15重量份鏈烷醇胺的環(huán)氧丙烷加合物，加合物的數(shù)均分子量介于250～約1,000；(ii)具有約3～約6個羥基基團的低分子量有機化合物的環(huán)氧丙烷加合物，加合物的數(shù)均分子量介于約250～1,000；以及(iii)低分子量二醇的環(huán)氧丙烷加合物，加合物的數(shù)均分子量介于250～約3,000。
15.權利要求12的方法，其中催化劑c)是有機錫化合物。
16.權利要求12的方法，其中液態(tài)多異氰酸酯a)是芳族多異氰酸酯。
17.權利要求12的方法，其中液態(tài)多異氰酸酯a)是多亞甲基多(苯基異氰酸酯)，具有約30～33％的NCO一含量和約20mPa.s～2,000mPa.s的25℃粘度。
18.權利要求12的方法，其中剛性、尺寸穩(wěn)定的土工布的最大厚度是1mm。
19.權利要求12的方法，其中軟而柔順的土工布的最小厚度是1mm。
20.權利要求12的方法，其中軟而柔順的土工布具有至少一面是拋光的。
21.權利要求12的方法，其中可固化液態(tài)聚氨酯組合物不包括填料d)。
22.權利要求12的方法，其中組分b)不包括低分子量二醇或三醇。
23.權利要求12的方法，其中二層或更多層聚氨酯復合材料襯里彼此重疊鋪設。
24.權利要求12的方法，其中在步驟a)中聚氨酯組合物被施涂到剛性土工布上。
25.一種成形兩層聚氨酯土工布復合材料的方法，包括(1)將聚氨酯組合物噴涂到溝渠或運河的混凝土表面上；(2)使剛性、尺寸穩(wěn)定的土工布與施涂了聚氨酯的表面接觸；(3)在剛性土工布上鋪軟而柔順的土工布；(4)確保聚氨酯將與軟而柔順的土工布接觸到聚氨酯能將剛性與軟土工布粘合在一起的程度；以及(5)讓聚氨酯固化從而形成聚氨酯土工布復合材料，該聚氨酯組合物包含含有下列組分的混合物的反應產物a)一種異氰酸酯基團含量至少是10wt％的液態(tài)多異氰酸酯；b)一種異氰酸酯活性組分，包含具有2～6個羥基基團和至少250～8,000數(shù)均分子量的聚醚多元醇和占b)的總重量0～10wt％的、羥基當量介于約31～99的低分子量二醇或三醇；c)一種氨酯催化劑；以及任選地，d)一種填料。
26.一種用兩層聚氨酯土工布復合材料襯里的運河或溝渠，由下述步驟生產(1)將聚氨酯組合物配置在至少一層剛性、尺寸穩(wěn)定的土工布與至少一層軟而柔順的土工布之間；(2)趁聚氨酯組合物尚未完全固化，將(1)的產物鋪在運河或溝渠表面上；(3)使在(2)中鋪設的聚氨酯/土工布產物與運河或溝渠的表面達到共形；以及(4)讓土工布層之間的聚氨酯完全固化形成聚氨酯土工布復合材料襯里，其中在(1)中配置的聚氨酯組合物是包含下列組分的混合物的反應產物a)一種異氰酸酯基團含量至少是10wt％的液態(tài)多異氰酸酯；b)一種異氰酸酯活性組分，包含具有2～6個羥基基團和至少250～8,000數(shù)均分子量的聚醚多元醇和占b)的總重量0～10wt％的、羥基當量介于約31～99的低分子量二醇或三醇；c)一種氨酯催化劑；以及任選地，d)一種填料。
27.權利要求26的運河或溝渠，其中兩層聚氨酯復合材料趁聚氨酯尚未完全固化就以剛性、尺寸穩(wěn)定的土工布直接接觸運河或溝渠的方式鋪在運河或溝渠表面上。
全文摘要
制成一種適合用于給溝渠和運河襯里的兩層聚氨酯土工布復合材料，其中剛性、尺寸穩(wěn)定土工布用可固化液態(tài)聚氨酯組合物粘合在軟而柔順土工布上，該組合物是包含下列組分的混合物的反應產物異氰酸酯基團含量至少是10wt％的液態(tài)多異氰酸酯；包括至少一種高分子量聚醚多元醇的異氰酸酯活性組分；以及氨酯催化劑，優(yōu)選在將要使用復合材料的現(xiàn)場制作。
文檔編號C08G18/48GK1556819SQ02806633
公開日2004年12月22日 申請日期2002年3月7日 優(yōu)先權日2001年3月15日
發(fā)明者P·H·馬庫施, R·格特爾, P H 馬庫施, 囟 申請人:拜爾聚合物有限責任公司