CN1240739C - 耐水性提高的聚氨酯土工织物复合材料衬层及其生产方法 - Google Patents

耐水性提高的聚氨酯土工织物复合材料衬层及其生产方法 Download PDF

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Abstract

通过用耐水聚氨酯浸渍土工织物和使浸渍在土工织物中的聚氨酯固化，生产了适合用作衬层的耐水聚氨酯土工织物复合材料。所述耐水聚氨酯组合物是以下物质的反应产物：(a)异氰酸酯含量为至少10重量%的液体多异氰酸酯，(b)异氰酸酯含量为至少10重量%的异氰酸酯，(b)异氰酸酯-反应性组分，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%的烯化氧是环氧丙烷，和(c)氨基甲酸酯催化剂。可以任选地包含低分子量二醇和三醇和填料。

Description

耐水性提高的聚氨酯土工织物复合材料衬层及其生产方法
技术领域
本发明涉及耐水性提高的聚氨酯土工织物复合材料。另外，本发明涉及生产耐水性提高的聚氨酯土工织物复合材料的方法。
背景技术
近年来，在世界上许多国家中，自然资源的管理变得日益重要。已经进行了有关保护资源和消除环境污染的努力。尤其重要的是防止污物渗漏和水分流失。
使用无衬层灌溉渠的水分配中的损失估计最少为25％，而在某些情形中，取决于沟渠表面的孔隙度和水输送的距离，损失会大于50％。在大多数农村地区，沟渠通过挖掘土壤达到预定深度和宽度而形成。水与暴露的天然表面接触而穿过沟渠。其可能是沙土、粘土、岩石等等，更通常是其混合物。孔隙度取决于土壤中不同组分的比例。
在无衬层的灌溉渠中水的损失曾经被认为是可接受的，因为那时水的供应超过了需求。然而，随着社会发展和世界人口增长，为了生产更多食品和用于满足增加的非农业使用，需要更多的水。除环境卫生需要更多的家庭用水外，现在工业制造和处理过程中也使用大量的水。
高消耗水平加之开发新水源的高成本，引起人们对水资源保护的重视。已经开发了使用较少水的家庭用具。同样，工业中也通过安装循环净化系统来降低水消耗量。
尽管保护资源的努力已经在一定程度上降低了水消耗量，但是相对而言仍然存在供水不足的问题，尤其是近年来在美国和其他国家的严重干旱使该问题更加突出。因为最成本有效的保护手段和易得的水源已经被利用，因此更应注意提高配水系统的效能。
已经在水分配中进行了改进。在有限的沟渠和运河中已经使用混凝土和/或预制混凝土管进行衬隔。混凝土是耐用的，在适当使用时具有长的使用期限。然而，混凝土的浇铸和养护费用很大，在固化期间不利的温度会损伤混凝土。而且，混凝土常被冻坏，易于碎裂和隆起，这些会导致渗漏。
在运河和沟渠中形成复合材料衬层的方法和实施这类方法的装置公开于例如美国专利号4,872,784；4,955,759；4,955,760；5,049,006；5,062,740和5,421,677。
然而，上述专利没有给出任何关于应该使用的可凝固组合物的启示。例如，美国专利号4,872,784(第5栏，第55-60行)、4,955,759(第5栏，第58-63行)、4,955,760(第4栏，第55-60行)和5,062,740(第4栏，第56-61行)概括地建议使用发泡聚氨酯树脂，但是没有教导或建议特定的制剂。美国专利号5,049,006(第4栏，第26-32行)和5,145,282(第5栏，第64行-第6栏，第2行)概括地建议使用形成热固性树脂的混合物，例如形成聚酯或聚氨酯的混合物，但是没有描述任何特定的制剂。
美国专利号5,421,677(“’677专利”)涉及用于形成沟渠衬层的改进的方法。’677专利公开了使用一种或多种多异氰酸酯、多元醇混合物、一种或多种填料和催化剂的混合物。’677专利的混合物被分配在土工织物上，由此形成液体聚氨酯浸渍的土工织物复合材料。然后，将液体聚氨酯浸渍的土工织物复合材料放置在被衬隔区域的表面上并使其固化，从而形成聚氨酯/土工织物复合材料。’677专利教导的混合物具有的缺点是混合物中的填料通常不是完全干燥的，并且可能从大气中吸收额外的水分。当所述混合物被应用到相对潮湿的环境中时，水分始终是存在的。该水分会与多异氰酸酯反应并且引起混合物发泡。发泡使复合材料的强度和防水性降低。
甚至当将完全干燥的填料用于在非潮湿的环境中的混合物时，当处于水中时(例如在沟渠或运河衬层应用中)，所述聚氨酯土工织物复合材料也会吸收相当多的水(即1-2％)，这些水将溶胀衬层，使其弱化。
由于上述原因，希望开发改进的聚氨酯组合物，其甚至当在潮湿的条件下应用时也不发泡，并且当将湿填料用于所述聚氨酯组合物时，其具有较低的敏感性。另外，还希望开发吸水性实质上较低的聚氨酯土工织物复合材料。
发明内容
本发明涉及可用作沟渠或运河衬层的耐水性提高的聚氨酯土工织物复合材料，其中使用的聚氨酯是一种混合物的反应产物，该混合物包含：
a)异氰酸酯含量至少10％重量的液体多异氰酸酯，
b)异氰酸酯-反应性组分，其包含：
(i)基于b)的总重量为20到90％重量的蓖麻油，其OH值为大约160到大约170，在25℃下的粘度为大约500到大约900mPa.s，和基于蓖麻油的总重量的含水量低于0.5％重量；
(ii)基于b)的总重量为10到80％重量的聚醚多醇，其OH值为28到700，官能度为2到8，数均分子量为大约240到大约6,000；和在25℃下的粘度为50到35,000mPa.s，其中至少70％重量的所述烯化氧含量是环氧丙烷；和
(iii)基于组分b)的总重量为0到10％重量的低分子量二醇或三醇，其当量重量为31到99；和
c)用于羟基基团与异氰酸酯基团的反应的催化剂；和任选地，
d)填料。
本发明还涉及用于生产耐水性提高的聚氨酯土工织物复合材料衬层的方法，其中用这类聚氨酯浸渍土工织物。
本发明还涉及用这类聚氨酯土工织物复合材料衬层的沟渠或运河和用这类复合材料衬层沟渠或运河的方法。
用于生产本发明的复合材料的聚氨酯组合物的优点是其具有较小的发泡倾向。因此，本发明的土工织物聚氨酯复合材料的特征为低吸水性。当用这类复合材料来衬层沟渠和/或运河时，水分流失得以保持在最小值。
发明的详细说明
本发明涉及适于用作衬层的耐水性提高的聚氨酯土工织物复合材料，其通过用聚氨酯组合物浸渍土工织物来生产，该组合物是一种混合物的反应产物，该混合物包含：
a)异氰酸酯含量为至少10％重量的液体多异氰酸酯，
b)异氰酸酯-反应性组分，其包含：
(i)基于b)的总重量为20到90％重量的蓖麻油，其OH值为大约160到大约170，在25℃下粘度为大约500到大约900mPa.s，和基于蓖麻油的总重量的含水量低于0.5％重量；
(ii)基于b)的总重量为10到80％重量的聚醚多醇，其OH值为28到700，官能度为2到8，数均分子量为大约240到大约6,000，和25℃下粘度为50到35,000mPa.s，所述聚醚多醇通过引发剂与一种或多种烯化氧反应来制备，其中总烯化氧的至少70％重量是环氧丙烷；和
(iii)基于组分b)的总重量为0到10％重量的低分子量(即分子量低于240(数均))二醇或三醇，其当量重量为31到99，
c)催化羟基基团和异氰酸酯基团之间的反应的催化剂；和任选地，
d)填料。
本发明还涉及制造这类复合材料的方法、用这类复合材料衬层的沟渠和运河，和用于用这类复合材料衬层沟渠和运河的方法。通过以下步骤用本发明的聚氨酯土工织物复合材料衬层沟渠或运河：将耐水性提高的聚氨酯组合物分配在土工织物上，或相反地用所述聚氨酯组合物浸渍土工织物，将聚氨酯一浸渍的土工织物在聚氨酯完全固化以前铺设在沟渠或运河的表面上，使所述聚氨酯浸渍的土工织物配合沟渠或运河的表面形状，和使所述聚氨酯完全固化，从而形成聚氨酯土工织物复合材料衬层。所述耐水性提高的聚氨酯组合物是上述组分a)、b)和c)的反应产物。
耐水性提高的聚氨酯组合物可以应用在一种或多种土工织物上。根据需要，第二种聚氨酯浸渍的土工织物可以铺设在预先用所述液体聚氨酯组合物衬层的运河或沟渠表面上，该液体聚氨酯组合物被完全固化。随后，使聚氨酯-浸渍土工织物配合运河或沟渠的表面形状，其中所述聚氨酯土工织物复合材料被完全固化。用于该方法的耐水性提高的聚氨酯组合物在潮湿的条件下很少会发泡，并且生产了具有较低吸水性的复合材料。
在此，术语“土工织物”指任何织造或非织造多孔的毯子或垫子，其由天然或合成纤维生产。同样，在此术语“沟渠”和“运河”可互换地使用，并且能够指任何液体承载面，其具有凹陷或坡度。
土工织物主要地被用于衬层泥土表面。然而，这类衬层也可以用来衬层屋顶、池塘、水库、填埋场、地下储罐、运河和沟渠。土工织物的例子包括织造或非织造聚丙烯、聚酯、黄麻、棉和玻璃纤维织物。任何已知的土工织物均可以用于实施本发明。
任何已知的液体异氰酸酯，其异氰酸酯含量为至少10％重量、优选至少20％重量、最优选至少30％重量，其在使用的加工条件下为液体，均可以用于实施本发明。适合的液体有机多异氰酸酯包括脂肪族、脂环族、芳脂族、芳香族和杂环多异氰酸酯，它们描述于例如W.Siefken的Justus Liebigs Annalen der Chemie，562，第75到136页。这类异氰酸酯包括由通式Q(NCO)n表示的那些，其中n代表2到大约5、优选2到3的值，和Q代表包含2到大约18、优选6到10个碳原子的脂肪族烃基团，包含4到大约15、优选5到10个碳原子的脂环族烃基团，包含8到15、优选8到13个碳原子的芳脂族烃基团，或包含6到大约15、优选6到13个碳原子的芳香族烃基团。适合的异氰酸酯的例子包括：亚乙基二异氰酸酯；1，4-四亚甲基二异氰酸酯；1，6-六亚甲基二异氰酸酯；1，12-十二烷二异氰酸酯；环丁烷-1，3-二异氰酸酯；环己烷-1，3-和1，4-二异氰酸酯，和这些异构体的混合物；1-异氰酸根合-3，3，5-三甲基-异氰酸根合甲基环己烷(“异佛尔酮二异氰酸酯”(参见例如德国公开说明书1,202,785和美国专利号3,401,190))；2，4-和2，6-甲基环己烷二异氰酸酯和这些异构体的混合物；二环己基甲烷-4，4’-二异氰酸酯(“氢化MDI”，或“HMDI”)；2，4-和2，6-甲苯二异氰酸酯和这些异构体的混合物(“TDI”)；二苯甲烷-2，4，4’-和/或-4，4’-二异氰酸酯(“MDI”)；多亚甲基多(苯基异氰酸酯)，其可以通过苯胺与甲醛缩合，然后通过光气化制备(“粗制的MDI”)(其描述于例如英国专利878,430和848,671)；降冰片烷二异氰酸酯(例如美国专利号3,492,330中描述的那些)；间和对异氰酸根合苯基磺酰基异氰酸酯(美国专利号3,454,606描述的类型)；全氯代芳基多异氰酸酯(例如美国专利号3,227,138中描述的类型)；包含碳二亚胺基团的改性多异氰酸酯(美国专利号3,152,162中描述的类型)；包含尿烷基团的改性多异氰酸酯(例如美国专利号3,394,164和3,644,457中描述的类型)；包含脲基甲酸酯基团的改性多异氰酸酯(例如英国专利994,890、比利时专利761,616和公开的荷兰专利申请7,102,524中描述的类型)；包含异氰脲酸酯基团的改性多异氰酸酯(例如美国专利号3,002,973、德国专利1,022,789、1,222,067和1,027,394和德国公开说明书1,919,034和2,004,048描述的类型)；包含脲基团的改性多异氰酸酯(德国专利1,230,778描述的类型)；包含缩二脲基团的多异氰酸酯(例如德国专利1,101,394、美国专利号3,124,605和3,201,372和英国专利889,050描述的类型)；通过调聚反应制备的多异氰酸酯(例如美国专利号3,654,106描述的类型)；包含酯基的多异氰酸酯(例如英国专利965,474和1,072,956、美国专利号3,567,763和德国专利1,231,688描述的类型)；上述异氰酸酯与缩醛的反应产物(如德国专利1,072,385中描述的)；和包含聚合物脂肪酸基团的多异氰酸酯(美国专利号3,455,883描述的类型)。也可以使用包含异氰酸酯的蒸馏残余物，其累积在工业规模的异氰酸酯生产中，任选地以溶液形式存在于上述的一种或多种多异氰酸酯中。也可以使用如上所述的多异氰酸酯的混合物。
通常，优选使用容易得到的多异氰酸酯，例如2，4-和2，6-甲苯二异氰酸酯和它们的异构体混合物(“TDI”)；二苯甲烷二异氰酸酯(“MDI”)；多亚甲基多(苯基异氰酸酯)，其通过苯胺与甲醛缩合，然后光气化制备(“粗制的MDI”)；和包含碳二亚胺基团、尿烷基团、脲基甲酸酯基团、异氰脲酸酯基团、脲基团或缩二脲基团的多异氰酸酯(“改性多异氰酸酯”)。市售可得的苯胺/甲醛缩合物的光气化产品是用于本发明的优选的异氰酸酯。
用于生产所述聚氨酯组合物的异氰酸酯-反应性组分包括：(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与聚醚多醇的反应产物。
按照本发明，适合的异氰酸酯-反应性组分包括：(i)基于所述异氰酸酯-反应性组分的总重量为大约20到90％重量、优选40到80％重量的蓖麻油，其OH值为160到170，在25℃下的粘度为500到900mPa.s，和基于蓖麻油的总重量的含水量低于0.5％重量，和(ii)基于异氰酸酯-反应性组分的总重量为大约10到80％重量、优选20到60％重量的聚醚多醇，其OH值为28到700、优选112到500，官能度为3到8、优选4到7、最优选2到3，数均分子量为大约240到大约6,000、优选大约400到大约4,000、最优选大约400到大约2,000，和在25℃下的粘度为50到35,000mPa.s、优选500到25,000mPa.s。已经发现，从其中至少70％重量、优选至少90％重量的烯化氧含量是环氧丙烷的烯化氧制备的聚醚多醇尤其适合于本发明。还有利的是使用包含基于异氰酸酯-反应性组分的总重量低于0.5％重量、优选低于0.1％重量水分的异氰酸酯-反应性组分。
可用于组分b)的适合的聚醚多醇包括通过例如环氧化物例如环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷、四氢呋喃、氧化苯乙烯或表氯醇任选地在Lewis酸例如BF3存在下的聚合制备的聚醚，或通过在包含反应性氢原子的起始组分、例如水、醇或胺中化学加成这类环氧化物、任选地作为混合物或顺序地加入而制备的聚醚。起始组分的例子包括：乙二醇、1，3-或1，2-丙二醇、1，2-、1，3-或1，4-丁二醇、三羟甲基丙烷、4，4’-二羟基二苯基丙烷、苯胺、氨、乙醇胺和乙二胺。还可以使用例如德国公开说明书1,176,358和1,064,938描述的类型的蔗糖聚醚。主要地包含伯羟基(基于聚醚中全部羟基基团为最高大约90％重量)的聚醚也是适合的。通过乙烯基聚合物改性的聚醚，例如通过苯乙烯和丙烯腈在聚醚存在下聚合制备的那些(例如美国专利号3,383,351、3,304,273、3,523,093和3,110,695和德国专利1,152,536)也是适合的，同样适合的是包含羟基基团的聚丁二烯。尤其优选的聚醚多醇包括聚亚氧烷基聚醚多醇，例如聚亚氧丙基二醇、聚亚氧丁基二醇和聚亚丁基二醇以及聚亚氧丙基聚亚氧乙基三醇。
其他适合的聚醚多醇包括所谓的“PHD多元醇”，其通过有机多异氰酸酯、肼和聚醚多醇反应制备。美国专利号3,325,421公开了生产适合的PHD多元醇的方法，其通过溶于多元醇中的化学计量的或不足化学计量的(substoichiometric)量(相对于二胺)的多异氰酸酯的反应来进行，所述多元醇的分子量为至少500和羟值为不大于225。参见美国专利号4,042,537和4,089,835。
可用于本发明的其他聚醚多醇包括所谓的“聚合物多元醇”，其通过苯乙烯和丙烯腈在聚醚存在下聚合来制备。参见例如美国专利号3,383,351、3,304,273、3,523,093、3,652,639、3,823,201和4,390,645。
最优选的聚醚是不包含环氧乙烷的聚亚氧丙基聚醚。
可以任选地将任何已知的低分子量有机二醇或三醇，以基于组分b)的总重量为最高10％重量的量引入本发明的异氰酸酯-反应性组分b)。适合的有机二醇和三醇具有大约31到99的当量重量。这类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；三羟甲基丙烷；新戊二醇；环己烷二甲醇和2，3，4-三甲基戊烷-1，3-二醇。优选的二醇和三醇包括二丙二醇和三丙二醇。
生产本发明使用的聚氨酯的反应混合物还包含用于催化异氰酸酯基团和羟基基团之间的反应的催化剂c)(即氨基甲酸酯催化剂)。这类催化剂是本领域众所周知的，并且通常用量为不大于0.5重量份、优选0.0001到5重量份、最优选0.0001到0.1重量份每100重量份的异氰酸酯-反应性组分。适合的催化剂包括有机金属催化剂。优选的催化剂c)是有机锡化合物。有机锡化合物优选是羧酸的锡(II)盐，例如锡(II)乙酸盐、锡(II)辛酸盐、锡(II)乙基己酸盐和锡(II)月桂酸盐，和锡(IV)化合物，例如氧化二丁锡、二丁基锡二氯化物、二丁基锡二乙酸盐、二月桂酸二丁基锡、马来酸二丁锡、二辛基锡二乙酸盐等等。当然，还可以使用任何在聚氨酯化学领域中技术人员众所周知的氨基甲酸酯催化剂。优选使用有机金属化合物。
所述催化剂可以分开地加入到形成聚氨酯的反应混合物中，或在混合多异氰酸酯和多元醇组分之前与所述异氰酸酯-反应性组分混合。
催化异氰酸酯基团与水的反应的催化剂(例如叔胺)不应该引入所述形成聚氨酯的反应混合物中。
任选地，可将填料用于本发明。可用于此的填料也是已知的。有用的填料包括碳酸钙、硫酸钡、硅藻土、白粉、云母、玻璃纤维、液晶纤维、玻璃薄片、玻璃球、芳酰胺纤维和碳纤维。此外，可以使用粉碎的固体塑料(例如聚氨酯碎屑)、橡胶废物(例如来自轮胎的)或任何种类的再生胶粉。
如果使用填料，它们可以在制备形成聚氨酯的反应混合物之前加入多异氰酸酯或异氰酸酯-反应性组分，或者它们可以分开地计量到所述混合物中。
在实施本发明中，优选液体多异氰酸酯组分a)与异氰酸酯反应性组分b)在氨基甲酸酯催化剂c)存在下混合，其中NCO∶OH当量比为1.4∶1到0.9∶1、优选1.1∶1.0到1.0比1.0。
本发明的耐水性提高的聚氨酯土工织物复合材料可以作为沟渠和/或运河的衬层形成。
在本发明的一个实施方案中，所述沟渠和/或运河衬层用例如描述于美国专利号5,639,331(“’331专利”)中的机器制成。
该’331专利教导了具有用于供应原料例如树脂、催化剂、填料、颜料或其他添加剂的储罐的移动式沟渠衬层装置。所述储罐通过软管连接到混合室。原料到混合室的给料速度根据具体的制剂和形成衬层的特定面积所要求的制剂量来改变。用于生产耐水性提高的聚氨酯组合物的组分在混合室中混合。
来自混合室的耐水性提高的聚氨酯组合物被施加到一种或多种土工织物上。从包含耐水性提高的聚氨酯组合物的大槽中，将土工织物牵引通过可调节的模头。模头的开口使聚氨酯在土工织物上均匀地分布，决定分配在土工织物上的聚氨酯的量，以及控制聚氨酯-浸渍的土工织物复合材料的厚度。然后将聚氨酯-浸渍的土工织物切割为需要的长度和放入运河或沟渠中，其中该聚氨酯-浸渍的土工织物贴合运河或沟渠表面并且固化形成聚氨酯土工织物复合材料衬层。在设置聚氨酯-浸渍的土工织物衬层时，使它们在一定程度上重叠，以便在聚氨酯固化之后得到无缝的永久性柔性聚氨酯复合材料衬层。
在本发明的另一实施方案中，耐水性提高的聚氨酯组合物使用市售可得的双组分聚氨酯喷雾设备通过喷雾方法被施加到土工织物上。随后将聚氨酯-浸渍的土工织物放入沟渠或运河中，使其贴合沟渠或运河表面和固化形成聚氨酯土工织物复合材料。所述土工织物也可以首先被切割到一定尺寸，放入运河或沟渠中，随后用耐水性提高的聚氨酯组合物喷雾。优选，在其上还有液体聚氨酯时，将所述土工织物用油漆辊子辊压，使聚氨酯穿透土工织物和到达沟渠或运河表面上。
也可以首先将聚氨酯喷雾到土工织物上，然后将另一土工织物覆盖到第一聚氨酯浸渍的土工织物上。
在本发明另一实施方案中，耐水性提高的聚氨酯组合物被首先喷涂到任何破裂的或断裂的混凝土衬砌的沟渠或运河的混凝土上，随后将土工织物放置在聚氨酯-涂覆的混凝土上，使得所述土工织物吸收仍然为液体的聚氨酯，形成聚氨酯-浸渍的复合材料，其随后固化形成固体的、但仍然柔韧的聚氨酯土工织物复合材料。
本领域可喷雾聚氨酯制剂不能用于本发明，因为它们的凝胶时间仅仅为几秒。为了在按照本发明使用耐水性提高的聚氨酯组合物衬层的沟渠或运河位置制备聚氨酯土工织物复合材料，要求凝胶时间为至少5分钟、优选超过10分钟。
如果需要聚氨酯土工织物复合材料的附加层，可以将任何上述方法重复一次或多次。
聚氨酯土工织物复合材料的厚度可以在宽范围内改变，但是通常为大约50微米到大约500微米。
施加到土工织物的聚氨酯的量可以改变，但是通常每平方米土工织物应用的聚氨酯的量为1kg到20kg、优选2kg到5kg。
如果需要，可以将几层聚氨酯-浸渍的土工织物重叠使用，以得到具有较高强度和尺寸稳定性的复合材料。对于衬层泥土运河或沟渠，这类多层复合材料实际上是优选的。
以下实施例进一步举例说明制备和使用本发明复合材料的细节。
实施例
以下材料被用于随后的实施例：
异氰酸酯A：多亚甲基多(苯基异氰酸酯)，其NCO含量为大约31.5％，官能度为2.6和25℃下的粘度为200mPa.s。
多元醇1：单乙醇胺-起始的环氧丙烷聚醚多醇，其OH值为大约350，官能度为大约3和数均分子量为大约480。
多元醇2：甘油-起始的环氧丙烷聚醚多醇，其OH值为大约250，官能度为大约3和数均分子量为大约670。
多元醇3：丙二醇-起始的环氧丙烷聚醚多醇，其OH值为56，官能度为大约2和数均分子量为大约2000。
多元醇4：丙二醇-起始的环氧丙烷聚醚多醇，其OH值为264，官能度为大约2和分子量为大约425。
多元醇5：蓖麻油，DB，(CasChem，Inc.)(含水量＜0.5％)。
催化剂A：二甲基锡二月桂酸盐，可以Fomrez UL-28购自Witco。
土工织物A：Typar-3301，纺粘聚丙烯，3oz/yd2，12密耳厚度(Reemay)
土工织物B：FX-40HS，聚丙烯，非织造的，热粘合的，4oz/yd2(Carthage Mills)
土工织物C：Trevira纺粘型1620，聚酯，非织造，热粘合的，5.7oz/yd2，37密耳厚度，(Fluid Systems)
以下多元醇共混物被用于这些实施例：
多元醇共混物A：    10pbw多元醇1
45pbw多元醇2
45pbw多元醇3
0.01pbw催化剂A
多元醇共混物B：    80pbw多元醇5
20pbw多元醇4
0.01pbw催化剂A
实施例1-2
按照以下程序制备实施例1和2的聚氨酯铸塑物：
将表1中指明的多元醇共混物和异氰酸酯A，以表1中指示的量，在25-30℃下手工混合大约2分钟，然后在室温下倾倒到书-箱(book-case)模具，其为8英寸×16英寸×0.125英寸。在脱模以前，将铸塑试样在室温下固化16小时。将样品在室温下在温度和湿度受控的环境中贮藏至少1周，然后测试各种物理机械性能。这些实验的结果列于表1。
表1
实施例1* 实施例2
多元醇共混物A(克) 100
多元醇共混物B(克)  100
异氰酸酯A(克) 46.5  45.2
凝胶时间(min) 10  10
指数(NCO/OHx100) 105  105
拉伸强度(psi) 415  1336
伸长率(％) 52.3  58.3
劈裂撕裂(pli) 13.5  99.1
模头“C”撕裂 44.1  231.3
硬度Shore A 73/72  93/86
水吸收，24小时(％) 0.93  0.12
水吸收，168小时(％) 1.96  0.28
*对比
按照本发明由多元醇共混物B和异氰酸酯A制备的聚氨酯(实施例2)，与用其中不存在蓖麻油的多元醇共混物A制备的聚氨酯(对比实施例1)相比，显示优越的物理性能和显著较低的吸水性。
实施例3-5(对比)
按照以下程序制备聚氨酯土工织物复合材料：
将100g多元醇共混物A和42.6g异氰酸酯A混合，然后倾倒到1平方英尺的土工织物A片上。将形成聚氨酯的反应混合物用刮铲涂抹，然后将一平方英尺的第二土工织物(A，B或C)置于液体聚氨酯上。然后在第二土工织物上用橡皮辊子辊压，以在土工织物之间均匀分布聚氨酯混合物，同时辊压出任何过量的聚氨酯。在大约1小时内，所述材料固化成固体土工织物聚氨酯复合材料。复合材料中树脂的量通常为大约200g/平方英尺和所述复合材料的厚度范围为40到100密耳。全部试样在高湿度条件(＞70％)下制备，在固化形成固体聚氨酯土工织物复合材料以前显示显著的发泡。测定了这些对比复合材料的每一个的物理性能，结果列于表2中。
表2
实施例3 实施例4 实施例5
多元醇共混物A(克) 100  100  100
异氰酸酯A(克) 42.6  42.6  42.6
指数 105  105  105
催化剂A浓度(％) 0.01  0.01  0.01
土工织物的结合 2土工织物A  1土工织物A1土工织物C  1土工织物A1土工织物B
拉伸强度(psi) 1582.7  1056  1367.3
伸长率(％) 51  56.3  44.7
劈裂撕裂(pli) 115.9  151.6  123.3
模头“C”撕裂 376.1  155.4  192.8
水吸收，24小时(％) 3.52  3.93  1.96
水吸收，168小时(％) 5.54  4.82  3.31
实施例6-8
按照以下程序制备聚氨酯土工织物复合材料：
将100g的多元醇共混物B和46g的异氰酸酯A混合，然后倾倒到1平方英尺土工织物A片上。将形成聚氨酯的反应混合物用刮铲涂抹，然后将一平方英尺的第二土工织物(A，B或C)置于液体聚氨酯上。然后在第二土工织物上用橡皮辊子辊压，以在土工织物之间均匀分布聚氨酯混合物，同时辊压出任何过量的聚氨酯。在大约1小时内，所述材料固化成固体土工织物聚氨酯复合材料。复合材料中树脂的量通常为大约200g/平方英尺和所述复合材料的厚度范围为40到100密耳。全部试样在高湿度条件(＞70％)下制备，不显示发泡迹象。测定按照本发明制备的这些复合材料的每一个的物理性能，结果列于表3中。
表3
实施例6 实施例7 实施例8
多元醇共混物B(克) 100  100  100
异氰酸酯A(克) 46  46  46
指数 105  105  105
催化剂A浓度(％) 0.01  0.01  0.01
土工织物的结合 2土工织物A  1土工织物A1土工织物C  1土工织物A1土工织物B
拉伸强度(psi) 1451  1741  1521
伸长率(％) 55.3  61  40.7
劈裂撕裂(pli) 165.1  84.3  100
模头“C”撕裂 324.7  270.1  296.3
水吸收，24小时(％) 0.025  0.31  0.35
水吸收，168小时(％) 0.37  0.66  0.39
按照本发明从包含蓖麻油的制剂制备的复合材料(实施例6-8)，当用于制备聚氨酯土工织物复合材料时，甚至在高湿度条件下也不显示显著的发泡。这些聚氨酯土工织物复合材料的吸水性也显著地低于对比实施例3-5中生产和试验的复合材料的吸水性。
虽然上文中为了说明的目的已经对本发明进行了详细描述，应当理解这些细节仅仅为了说明的目的，并且本领域技术人员可以在不背离本发明精神和范围的情况下对其进行改变，除非这是被本发明权利要求限定的。

Claims (21)

1.一种聚氨酯土工织物复合材料衬层，其包括用耐水性聚氨酯浸渍的土工织物，所述聚氨酯是包含以下物质的混合物的反应产物：
a)液体多异氰酸酯，其异氰酸酯含量为至少10％重量，
b)异氰酸酯-反应性组分，其包含：
(i)基于b)的总重量为20到90％重量的蓖麻油，其OH值为160到170，在25℃下的粘度为500到900mPa.s，和基于蓖麻油重量的含水量为低于0.5％重量；
(ii)基于b)的总重量为10到80％重量的聚醚多醇，其OH值为28到700，官能度为2到8，数均分子量为240到6,000，和在25℃下的粘度为50到35,000mPa.s，所述聚醚多醇是引发剂化合物与烯化氧的反应产物，所述烯化氧中至少70％重量是环氧丙烷；
和
(iii)基于b)的总重量为0到10％重量的低分子量二醇或三醇，其当量重量为31到99；
c)催化羟基基团和异氰酸酯基团之间的反应的催化剂；和
任选地，
d)填料，
其中所述聚氨酯土工织物复合材料衬层具有提高的耐水性，并且其中所述提高的耐水性包括在24小时内吸水的最大值为0.35％或以下，并且所述衬层适合作为沟渠或运河的衬层。
2.权利要求1的复合材料，其中所述异氰酸酯反应性组分b)在与液体多异氰酸酯a)反应之前包含不超过0.1％重量的水。
3.权利要求1的复合材料，其中组分a)和b)的量使NCO∶OH当量比为1.4∶1.0到0.9∶1.0。
4.权利要求1的复合材料，其中组分a)和b)的量使NCO∶OH当量比为1.1∶1.0到1.0比1.0。
5.权利要求1的复合材料，其中所述液体多异氰酸酯具有高于20％重量的异氰酸酯基团含量。
6.权利要求1的复合材料，其中所述液体多异氰酸酯具有高于30％重量的异氰酸酯基团含量。
7.权利要求1的复合材料，其中催化剂c)是有机金属催化剂。
8.权利要求1的复合材料，其中所述聚醚多醇是聚亚氧丙基聚醚，其数均分子量为400到4,000和平均官能度为2到3。
9.一种用于生产聚氨酯土工织物复合材料衬层的方法，其包括：
(1)用耐水的聚氨酯浸渍土工织物，该聚氨酯是包含以下物质的混合物的反应产物：
a)液体多异氰酸酯，其异氰酸酯含量为至少10％重量，
b)异氰酸酯-反应性组分，其包含：
(i)基于b)的总重量为20到90％重量的蓖麻油，其OH值为160到170，在25℃下的粘度为500到900mPa.s，和基于蓖麻油的总重量的含水量为低于0.5％重量；
(ii)基于b)的总重量为10到80％重量的聚醚多醇，其OH值为28到700，官能度为2到8，数均分子量为240到6,000，和在25℃下的粘度为50到35,000mPa.s，所述聚醚多醇是引发剂化合物与烯化氧的反应产物，其中所述烯化氧的至少70％重量是环氧丙烷；
和
(iii)基于b)的总重量为0到10％重量的低分子量二醇或三醇，其当量重量为31到99；
c)氨基甲酸酯催化剂，和
任选地，
d)填料；
(2)将所述聚氨酯-浸渍的土工织物在所述聚氨酯完全固化以前贴合到要被衬层的表面；
和
(3)使所述聚氨酯完全固化，
其中所述聚氨酯土工织物复合材料衬层具有提高的耐水性，并且其中所述提高的耐水性包括在24小时内吸水的最大值为0.35％或以下。
10.权利要求9的方法，其中所述异氰酸酯反应性组分b)在与液体多异氰酸酯a)反应之前包含不高于0.1％重量的水。
11.权利要求9的方法，其中组分a)和b)的量使NCO∶OH当量比为1.4∶1到0.9∶1。
12.权利要求9的方法，其中组分a)和b)的量使NCO∶OH当量比为1.1∶1.0到1.0∶1.0。
13.权利要求9的方法，其中所述液体多异氰酸酯具有高于20％重量的异氰酸酯基团含量。
14.权利要求9的方法，其中所述液体多异氰酸酯具有高于30％重量的异氰酸酯基团含量。
15.权利要求9的方法，其中催化剂c)是有机金属化合物。
16.权利要求9的方法，其中所述聚醚多醇是聚亚氧丙基聚醚，其数均分子量为400到4,000和平均官能度为2到3。
17.权利要求9的方法，其中所述土工织物通过将所述聚氨酯组合物分配到所述土工织物上而用所述聚氨酯浸渍。
18.权利要求9的方法，其中所述土工织物通过将所述聚氨酯分配到要被衬层的表面上、将所述土工织物放置在所述分配的聚氨酯之上和施加足够的压力到所述土工织物，以引起所述聚氨酯浸渍所述土工织物，而用所述聚氨酯浸渍。
19.通过权利要求9的方法衬层的沟渠或运河。
20.通过权利要求17的方法衬层的沟渠或运河。
21.通过权利要求18的方法衬层的沟渠或运河。
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