CN1636027A - 用非淌流聚氨酯/土工织物复合材料衬层运河、沟渠和管道的方法 - Google Patents

用非淌流聚氨酯/土工织物复合材料衬层运河、沟渠和管道的方法 Download PDF

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Abstract

用聚氨酯/土工织物复合材料衬层运河、沟渠或管道的表面。将非淌流聚氨酯组合物涂覆于运河、沟渠或管道表面，将土工织物与该表面接触，使得所述土工织物被所述非淌流聚氨酯组合物浸渍，该组合物固化形成聚氨酯/土工织物复合材料。所述非淌流聚氨酯是多异氰酸酯、高分子量多羟基化合物和具有至少2个氨基基团的化合物的反应产物。低分子量二醇或三醇、填料和催化剂是任选的组分。这些复合材料尤其可用于衬层破裂或断裂的凹面或成角度的表面。

Description

用非淌流聚氨酯/土工织物复合材料衬层运河、沟渠和管道的方法
技术领域
本发明涉及用聚氨酯/土工织物复合材料(在此，术语“土工织物”指土工织物或土工格栅，或两者的结合)衬层运河、沟渠或管道的表面的方法。具体地，本发明涉及一种方法，其中将非淌流聚氨酯组合物涂覆到至少一种沟渠、运河和/或管道的破裂、凹面和/或成角度的表面，然后将土工织物与该表面接触，使得所述土工织物充分地被所述非淌流聚氨酯组合物浸渍，该组合物固化形成聚氨酯/土工织物复合材料。本发明还涉及一种方法，其用于将非淌流聚氨酯组合物涂覆到运河和/或管道的在高处的表面或顶部表面，然后施加土工织物，使得所述土工织物被所述非淌流聚氨酯组合物浸渍，该组合物固化形成聚氨酯/土工织物复合材料。本发明还涉及用聚氨酯/土工织物复合材料衬层的沟渠、管道和/或运河，其中所述管道、运河和/或沟渠的完整性用非淌流聚氨酯/土工织物复合材料保持。
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。所述孔隙度取决于所述不同的组分的比例。
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。
用于形成运河和沟渠的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；5,421,677；5,607,998和5,639,331。
美国专利号5,421,677(“’677专利”)涉及形成沟渠衬层的改进的方法。’677专利公开了使用包含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的方法。’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要被衬层的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。
然而有时要被衬层的管道、沟渠和/或运河的表面是破裂、凹面和/或以等于或大于90°的角度倾斜的。另外，有时水流被引导通过在道路下面的运河和/或管道。对于这类运河和/或管道，要被衬层的区域包括在运河和/或管道的高处的表面或顶部表面。对于这类隆起的表面，使用公开于’677专利中的复合材料是不可行的，因为所述公开的复合材料被液体聚氨酯浸透，其不能被施加和粘合到断裂、凹面和/或相对于“底面”呈等于或大于45°的角度的表面。公开于’677专利中的复合材料也不能被施加和粘合到在高处的表面。
非淌流聚氨酯组合物将特别适合衬层沟渠、管道和/或运河的凹面、破裂和/或倾斜的表面，以及运河和/或管道顶部的高处表面，因为其能够以珠粒形式施加，该珠粒能够随后使用例如辊子或刮铲充分地覆盖整个表面。因此，土工织物能够接触到施加的非淌流聚氨酯组合物。所述非淌流聚氨酯组合物显示优异的对沟渠、管道和/或运河表面以及土工织物的粘合性，并且在固化时形成聚氨酯/土工织物复合材料，其为沟渠、管道和/或运河的表面提供不透水密封。
各种非淌流聚氨酯组合物在本领域中是已知的并且描述于例如美国专利号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。这些专利公开了基本上由多异氰酸酯或多异氰酸酯预聚物组分和包括多元醇和多胺的固化剂组分组成的双组分聚氨酯。
美国专利号4,444,976(“’976专利”)公开了抗淌流性的粘合剂双组分组合物。这些组合物要求异氰酸酯预聚物、包含至少2-5个羟基基团的低分子量多元醇和分子量最高为大约325的仲二胺。’976专利中的粘合剂显示在24℃下至少两分钟的凝胶时间。公开于’976专利中的粘合剂的相对短的凝胶时间使其适合于室外应用，其中通常要求超过10分钟的凝胶时间。
美国专利号5,607,998(“’998专利”)也公开了非淌流聚氨酯组合物。这些组合物要求液体多异氰酸酯、液体异氰酸酯-反应混合物，其包含一种或多种含羟基基团的化合物、一种或多种含二胺、多胺、胺封端的聚醚及其混合物的有机化合物，其中所述有机化合物的至少一种包含至少一个芳香胺基团，和一种或多种低分子量二醇或三醇，和由玻璃薄片和滑石粉组成的无机填料混合物。将滑石加入含玻璃薄片的液体聚氨酯原料中提供了均匀的、相稳定系统。’998专利所描述的反应混合物形成非淌流聚氨酯组合物，其在充分固化后是可砂磨的。两种填料的使用，一种是强烈磨蚀的玻璃填料，在不要求可砂磨性的应用中是不利的。
因为上述原因，希望形成非淌流聚氨酯/土工织物复合材料，其能够被施加在运河、沟渠和/或管道的破裂、凹面和/或成角度的表面上。还希望使用非淌流聚氨酯/土工织物复合材料衬层运河和/或管道的在高处的表面或顶部表面。
上述这些希望的特征当中没有一个能够利用公开于’677专利中的聚氨酯组合物获得。公开于’677专利中的聚氨酯组合物是液体，因此不适合于克服与衬层管道、沟渠和运河中的为凹面的和/或大于45°角度的表面或在高处的表面有关系的问题。
发明内容
本发明的目的是提供衬层至少一种运河、沟渠和/或管道的破裂、凹面和/或成角度的表面的方法。
本发明的另一目的是提供用于衬层运河和/或管道的在高处的表面或顶部表面的方法。
本发明的另一目的是提供用聚氨酯/土工织物复合材料衬层的沟渠、管道和/或运河，其中所述运河、管道和/或沟渠的完整性利用非淌流聚氨酯/土工织物复合材料保持。
本领域技术人员将明了的这些和其他目的，通过以下步骤来完成：在沟渠、运河和/或管道的断裂、凹面和/或成角度的表面上，或在运河和/或管道的在高处的表面或顶部表面上分配非淌流聚氨酯组合物，所述非淌流聚氨酯组合物包含以下物质的反应产物：a)液体多异氰酸酯组分；b)基于b)和c)的总重量为80-98％重量的液体异氰酸酯反应性组分，该异氰酸酯反应性组分包括一种或多种含羟基基团的化合物，该化合物具有大约2到大约6个羟基基团和至少250到大约8,000的数均分子量，和基于b)的总重量为0到10％重量的低分子量二醇或三醇，其羟基当量重量为大约31到99；c)基于b)和c)的总重量为2-20％重量的含至少两个胺基团的异氰酸酯反应性的化合物；任选地d)一种或多种填料；和任选地e)催化剂，然后将土工织物与非淌流聚氨酯组合物在该组合物固化以前接触，然后使所述聚氨酯固化形成非淌流聚氨酯/土工织物复合材料。
发明详述
本发明涉及用于衬层至少一种运河、管道和/或沟渠的凹面、破裂和/或成角度的表面的方法，其包括在沟渠、运河和/或管道的凹面、断裂和/或成角度的表面上分配非淌流聚氨酯组合物，使土工织物与所述非淌流聚氨酯组合物接触和使所述聚氨酯组合物固化。本发明进一步涉及用于衬层运河和/或管道的在高处的表面或顶部表面的方法，其包括在管道和/或运河的在高处的表面或顶部表面上分配非淌流聚氨酯组合物，使土工织物与所述非淌流聚氨酯组合物接触和使所述聚氨酯组合物固化。
所述非淌流聚氨酯组合物是包含以下物质的混合物的反应产物：a)液体多异氰酸酯组分；b)基于b)和c)的总重量为80％-98％重量、优选90％-98％重量、最优选94％-97％重量的液体高分子量异氰酸酯反应性组分，其包括一种或多种含羟基基团的化合物，该化合物具有大约2到大约6个羟基基团，其数均分子量为至少250到大约8,000、优选大约400到大约4,000，和任选地，基于b)的总重量为0-10％重量的一种或多种低分子量二醇或三醇，其羟基当量重量为大约31到99；c)基于b)和c)的总重量为0-20％重量、优选大约2-10％重量、最优选大约3-6％重量的异氰酸酯反应性化合物，其包含至少两个胺基团，优选二胺、多胺、胺封端的聚醚和/或其混合物；任选地，d)一种或多种填料，其用量基于所述聚氨酯组合物的总重量为最高80％重量、优选20到50％重量；和任选地，e)催化剂，优选有机金属催化剂。优选所述液体异氰酸酯反应性组分b)和包含至少两个氨基基团的异氰酸酯反应性化合物c)，任何填料d)和任何催化剂e)在与液体多异氰酸酯组分a)混合之前彼此混合。
在此，术语“沟渠”和“运河”可互换地使用并且能够指任何在其中具有下陷的或倾斜侧面的液体承载面。
在此，术语“土工织物”指土工织物或土工格栅和/或两者的结合。“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。“土工格栅”指任何整体连接的聚合物材料的网络。
任何已知的土工织物和土工格栅均可以用于实施本发明。土工织物和土工格栅的实例包括：织造或非织造聚丙烯、聚酯、黄麻和棉织品。
任何已知的液体多异氰酸酯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 derChemie，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’-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，然后进行光气化得到(“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(例如描述于美国专利号3,492,330)；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(例如描述于美国专利号3,227,138中的类型)；包含碳二亚胺基团的改性多异氰酸酯(描述于美国专利号3,152,162中的类型)；包含氨基甲酸酯基团的改性多异氰酸酯(描述于例如美国专利号3,394,164和3,644,457中的类型)；包含脲基甲酸酯基团的改性多异氰酸酯(描述于例如英国专利994,890中的类型)；包含异氰脲酸酯基团的改性多异氰酸酯(描述于例如美国专利号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中的类型)；包含脲基团的改性多异氰酸酯(描述于德国专利1,230,778中的类型)；包含缩二脲基团的多异氰酸酯(描述于美国专利号3,124,605和3,201,372和英国专利889,050中的类型)；通过调聚反应得到的多异氰酸酯(描述于例如美国专利号3,654,106的类型)；包含酯基的多异氰酸酯(描述于例如英国专利965,474和1,072,956和美国专利号3,567,763中的类型)；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、氨基甲酸酯基团、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。
通常，较少希望将脂肪族和脂环族异氰酸酯用于本发明。
优选的多异氰酸酯是液体多异氰酸酯，其异氰酸酯基团含量为大约10到50％重量、优选30到35％、最优选30到33％重量。通常优选的是，使用的异氰酸酯在25℃下的粘度低于15,000mPa.s。
还优选的是使用的异氰酸酯在环境温度下是不挥发的。目前最优选的异氰酸酯是多亚甲基多(苯基异氰酸酯)，其NCO含量为15到33.5％重量、优选30到33％重量，和在25℃下的粘度为20到3,000mPa.s，和已经用多元醇制成的这类异氰酸酯的液体加成物。
可用作本发明的液体高分子量多异氰酸酯反应性组分的适合的多元醇包括数均分子量为250到8,000、优选大约400到大约4,000和包含2到6个羟基基团的那些有机化合物。这些化合物包括，例如，聚氨酯的生产中已知类型的聚醚、聚酯、聚硫醚、聚缩醛和聚碳酸酯。优选的化合物包括一种或多种聚醚多醇，其包含2到6个异氰酸酯-反应性基团并且所有400到4,000的分子量。
适合的聚醚多醇的例子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、氧化苯乙烯和表氯醇任选地在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。适合的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。按照本发明，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二醇和三醇。
适合的聚醚多醇的其它例子包括所谓的“PHD多元醇”，其通过有机多异氰酸酯、肼和聚醚多醇反应制备。这类多元醇公开于美国专利号3,325,421中，其描述了生产PHD多元醇的方法，该方法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，其在此引入作为参考。
适合用作液体高分子量多异氰酸酯反应性组分的聚醚多醇的其他例子包括所谓的“聚合物多元醇”，其通过在聚醚存在下聚合苯乙烯和丙烯腈制备。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，其在此引入作为参考。
最优选的聚醚是不包含环氧乙烷单元的聚亚氧丙基聚醚。
任选地，一种或多种有机低分子量二醇或三醇可以用作一部分的所述异氰酸酯反应性的化合物。按照本发明适合的有机二醇或三醇包括，例如当量重量为大约31到99和分子量低于250(数均)的二醇和三醇。这些化合物包括例如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、三羟甲基丙烷、新戊二醇、环己烷二甲醇和2，2，4-三甲基丙烷-1，3-二醇。优选的二醇和三醇包括例如二丙二醇和三丙二醇。
可用作所述液体异氰酸酯反应性组分c)的适合的胺化合物包括例如脂肪族、脂环族或芳香族二胺或三胺。优选的二胺和三胺具有大约62到400的分子量。尽管基本上任何异氰酸酯-反应性二胺或三胺均可用于实施本发明，但优选的异氰酸酯-反应性胺是脂肪族、脂环族或芳香族二胺，其具有仅仅伯氨基基团。尤其优选的二胺是脂肪族或脂环族二胺，例如乙二胺、1，6-已二胺、双(4-氨基环己基)甲烷和1-氨基-3，3，5-三甲基-5-氨基甲基环己烷(“IPDA”)。最优选的二胺是双(4-氨基环己基)甲烷。
芳香族二胺也可用作液体异氰酸酯反应性组分c)。典型的芳香族二胺具有大约108到大约400的分子量并且优选包含单独地芳香键接的伯或仲(优选伯)氨基基团。所述芳香族二胺优选在所述氨基基团的至少一个邻位具有烷基取代基。特别是，这类芳香族二胺优选在所述氨基基团之一的邻位具有至少一个C1-C3烷基取代基和在另一个氨基基团的邻位具有两个C1-C3烷基取代基，特别是在至少一个这样的邻位具有乙基、丙基和/或异丙基取代基，和甲基取代基任选地存在于其它邻位。当然，这样的芳香族二胺的混合物也是适合的。适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、1，3，5-三异丙基-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’-四异丙基-4，4’-二氨基二苯甲烷和3，5-二乙基-3’，5’-二异丙基-4，4’-二氨基二苯甲烷。其他适合的，但是较少优选的芳香族二胺包括：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-双(甲硫基)-2，4-或-2，6-二氨基苯以及这类二胺的混合物。尤其优选的芳香族二胺包括：1-甲基-3，5-二乙基-2，4-二氨基-苯，或者单独地或者作为与1-甲基-3，5-二乙基-2，6-二氨基苯的混合物。
可用作组分c)的适合的但是更少优选的异氰酸酯-反应性的胺包含羟基和氨基基团两者。当然，这类化合物与上述的化合物的混合物也是适合的。
适合用作液体异氰酸酯反应性组分c)的其他胺化合物包括用芳香族氨基基团封端的聚醚，所谓的胺封端的聚醚包含芳香性键接的伯或者仲(优选伯)氨基基团。包含氨端基的化合物也可以通过尿烷、酯或者醚基团连接到所述聚醚链。这些芳香胺封端的聚醚可以通过任何在本领域中已知的方法制备。
在一种制备芳香胺封端的聚醚的方法中，在本发明方法中适用于组分b)的类型的较高分子量聚醚多醇可以转化为胺封端的聚醚。生产包含芳香族氨端基的聚醚的方法公开于美国专利号3,808,250、3,975,428和4,016,143中。包含氨端基的较高分子量化合物也可以按照美国专利号3,865,791通过基于多羟基聚醚的异氰酸酯预聚物与包含羟基的烯胺、醛亚胺或者酮亚胺反应和水解反应产物得到。
优选的芳香胺封端的聚醚包括通过含异氰酸酯端基的化合物水解得到的氨基聚醚。例如，在公开于德国公开说明书2,948,419中的方法中，含羟基基团的聚醚(优选两个或三个羟基基团)与多异氰酸酯反应形成异氰酸酯预聚物，然后在第二步骤中其异氰酸酯基团水解形成氨基基团。尤其优选的胺封端的聚醚通过水解异氰酸酯基团含量为0.5到40％重量的芳香族异氰酸酯化合物制备。最优选的这类聚醚通过首先使含两个到四个羟基基团的聚醚与过量的芳香族多异氰酸酯反应，形成异氰酸酯封端的预聚物，然后通过水解将异氰酸酯基团转化为氨基基团来制备。
利用异氰酸酯水解技术生产有用的胺封端的聚醚的方法描述于美国专利号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，其全部公开在此引入作为参考。相似的产品还描述于美国专利号4,506,039；4,525,590；4,532,266；4,532,317；4,723,032；4,724,252和4,855,504。
其他适合的胺封端的聚醚包括氨基苯氧基-取代的聚醚，其描述于例如欧洲公开申请0288825和0268849。
二胺、多胺和胺-封端的聚醚可以单独使用或者混合使用。优选将这些胺与其它异氰酸酯反应性的化合物在将它们与异氰酸酯混合之前进行混合。
任选地，可以将填料引入可用于实施本发明的聚氨酯组合物中。可用于此的填料是已知的。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，此外还可以使用基本上任何种类的粉碎固体塑料(例如聚氨酯碎屑)和橡胶废物(例如来自轮胎的)。再生胶粉是目前优选的填料。
催化剂可以包括在用于生产可用于实施本发明的聚氨酯组合物的反应混合物中，其用量基于液体异氰酸酯反应性组分的总重量为大约0.0001％到大约1％重量、优选0.0001％到大约0.1％重量。可以用于本发明的催化剂包括，例如各种有机金属化合物，例如羧酸类的锡(II)盐，羧酸类的二烷基锡盐，二烷基锡硫醇盐和二烷基锡二硫代酯。当然，还可以使用任何聚氨酯化学领域中技术人员已知的催化剂。优选使用有机金属化合物作为本发明中的催化剂。
用于本发明中的聚氨酯组合物以大约140到90、优选大约110到100的异氰酸酯指数生产。术语“异氰酸酯指数”(通常也称为NCO指数)，是异氰酸酯当量数除以含异氰酸酯-反应性氢的材料的总当量数乘以100(NCO/(OH+NH)×100)。
生产可用于本发明的聚氨酯组合物使用的原料可以任何方式混合，例如搅拌、在混合头中混合等。然而，在衬层和/或修补领域中，可以使用带有将两种组分分离的膜和在应用组合物之前打破该膜的活塞的盒子储存形成聚氨酯的材料。另一简单方法是将预定量的那些材料储存在单独的容器中，以便将材料从制造聚氨酯组合物的地方运输到预定位置，例如储存在分离的塑料袋中，当使用时将它们在一个容器(例如单一的塑料袋)中通过捏和进行混合。混合完成之后，该材料可以通过任何技术施加，例如将其从孔中挤出，该孔通过切开混合材料的塑料袋的一角来形成。
在使用本发明的聚氨酯组合物的另一方法中，将形成聚氨酯的材料储存在分离的盒子中直到该聚氨酯组合物被施加，然后使用双组分填缝枪施加该聚氨酯组合物到需要的表面。在这种情况下，借助于位于填缝枪顶端的静态混合器进行混合。
制备本发明的非淌流聚氨酯组合物的最优选的方式是使用双组分混合/计量机。
本发明的非淌流聚氨酯组合物的作业时间(即可以顺利地涂覆的时间)为大约5到60分钟、优选大约10到30分钟，在这期间该非淌流聚氨酯组合物可以被涂覆。一旦该非淌流聚氨酯组合物被涂覆和土工织物与仍然未固化的非淌流聚氨酯组合物接触，在环境温度下最终固化时间为大约2到24小时、优选在环境温度下为大约2到6小时。当然，固化时间可以借助于本领域技术人员已知的任何技术加速。
土工织物可以借助于任何本领域中已知的保证土工织物至少部分被聚氨酯渗透的应用技术接触未固化的聚氨酯组合物。如果该土工织物被覆盖到较小的表面积上，有利的是将土工织物在与未固化的聚氨酯接触之前预切到需要的尺寸。
通过以下实施例进一步举例说明本发明，但是本发明不受以下实施例的限制，其中全部份和百分数是重量份和百分数，除非另作说明。
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481。
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2,000。
胺1：双(4-氨基环己基)甲烷
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)
土工格栅A：Fornit20，交错(interlocked)聚丙烯纱，4.5oz/yd2，0.6英寸网目尺寸(Huesker)
以下多元醇共混物被用于实施例：
多元醇共混物A    10pbw多元醇1
43pbw多元醇2
43pbw多元醇3
0.01pbw催化剂A
将96g多元醇共混物A和4g胺1在1/2加仑ZIPLOCK袋中充分地混合，然后加入46.4g的异氰酸酯A。在加入异氰酸酯A时，袋中的混合物的粘度显著地升高，将反应混合物在袋中捏和至少2分钟以达到充分混合。然后切开袋的一角，在聚乙烯片材上挤出珠粒状的非淌流聚氨酯组合物。用刮铲将非淌流聚氨酯组合物展开，然后将土工织物A放在未固化的非淌流聚氨酯组合物上。然后用橡皮辊子均匀地分布非淌流聚氨酯组合物，以保证非淌流聚氨酯组合物渗透入土工织物A，固化之后形成聚氨酯/土工织物复合材料。从聚乙烯片材除去复合材料试样，测定该复合材料的物理性能。这些性能列于表1中。
表1：
实施例1
多元醇共混物A(克) 96
异氰酸酯A(克) 46.4
胺1(克) 4
指数(NCO/OH×100) 105
土工织物 A
拉伸强度(psi) 997
伸长率(％) 38.1
劈裂撕裂(pli) 146.2
模头”C”撕裂 258
在覆盖土工织物A以前，可以将土工格栅A覆盖到非淌流聚氨酯组合物上。
非淌流聚氨酯优选借助于双组分混合/计量机生产，其使用混合头或者静态混合器能够保证精确的NCO∶OH比例并且提供实际现场应用中希望的体积输出。
非淌流聚氨酯组合物的非淌流特性，使非淌流聚氨酯组合物和土工织物或者土工格栅和/或两者的结合，甚至可以应用到在高处的表面，而不会发生任何溢流，从而形成聚氨酯/土工织物复合材料，其在固化之后结实地粘合于沟渠、管道和/或运河的表面。
非淌流聚氨酯组合物可以用于各种与在运河、管道和/或沟渠中安装聚氨酯/土工织物复合材料有关的应用中，所述运河、管道和/或沟渠具有例如木材、金属和/或混凝土的表面。该聚氨酯/土工织物复合材料显示优异的对那些表面的粘合性并形成不透水的密封。
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。

Claims (35)

1.一种用于衬层沟渠、运河或者管道的方法，其包括将非淌流聚氨酯组合物涂覆到所述沟渠、运河或者管道的表面，然后使土工织物与非淌流聚氨酯组合物接触，使得所述土工织物被所述非淌流聚氨酯组合物浸渍，和使聚氨酯固化，由此形成聚氨酯/土工织物复合材料，所述非淌流聚氨酯组合物包含以下物质的反应产物：
a)液体多异氰酸酯组分；
b)基于b)和c)的总重量为80-98％重量的液体高分子量异氰酸酯反应性组分，该异氰酸酯反应性组分包含一种或多种含羟基基团的化合物，该化合物具有大约2到大约6个羟基基团并且数均分子量为至少250，和基于b)的总重量为0-10％重量的低分子量二醇或者三醇，其羟基当量重量为大约31到99；
c)基于b)和c)的总重量为2-20％重量的异氰酸酯反应性的化合物，其包含至少两个胺基团；
任选地，
d)一种或多种填料，其用量基于所述聚氨酯组合物的总重量为最高80％重量；和
任选地，
e)催化剂。
2.权利要求1的方法，其中所述液体异氰酸酯反应性组分b)的高分子量含羟基基团的化合物具有大约400到大约4,000的数均分子量。
3.权利要求1的方法，其中有机金属催化剂被用作催化剂e)。
4.权利要求1的方法，其中所述异氰酸酯反应性化合物c)具有至少两个芳香胺基团。
5.权利要求1的方法，其中所述异氰酸酯反应性化合物c)具有至少两个脂环胺基团。
6.权利要求1的方法，其中所述异氰酸酯反应性化合物c)选自二胺、多胺、胺封端的聚醚或者其混合物。
7.权利要求1的方法，其中所述液体多异氰酸酯组分a)是多亚甲基多(苯基异氰酸酯)。
8.权利要求1的方法，其中所述液体异氰酸酯反应性组分b)的高分子量含羟基基团的化合物是聚醚。
9.权利要求8的方法，其中所述聚醚不含环氧乙烷单元。
10.权利要求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.权利要求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剂。
12.权利要求1的方法，其中在所述液体异氰酸酯反应性组分b)中引入0％的低分子量二醇或者三醇。
13.权利要求1的方法，其中所述非淌流聚氨酯组合物以异氰酸酯指数为140到90生产。
14.权利要求1的方法，其中所述非淌流聚氨酯组合物以异氰酸酯指数为110到100生产。
15.权利要求1的方法，其中所述液体异氰酸酯反应性组分b)和所述异氰酸酯反应性化合物c)以90∶10到98∶2的比例使用。
16.权利要求1的方法，其中所述非淌流聚氨酯组合物涂覆的表面具有等于或者大于90°的表面角度。
17.权利要求1的方法，其中所述非淌流聚氨酯组合物涂覆的表面是凹面。
18.权利要求1的方法，其中所述非淌流聚氨酯组合物涂覆的表面是在高处的表面或者顶部表面。
19.权利要求1的方法，其中所述非淌流聚氨酯组合物涂覆的表面是破裂的或者断裂的混凝土。
20.用于衬层运河或者管道的在高处的顶部表面的方法，其包括在运河或者管道的在高处的表面上涂覆非淌流聚氨酯组合物，使土工织物与所述非淌流聚氨酯组合物接触，使得所述土工织物被所述非淌流聚氨酯组合物浸渍，使所述聚氨酯固化，由此形成聚氨酯/土工织物复合材料，所述非淌流聚氨酯组合物包含以下物质的反应产物：
a)液体多异氰酸酯组分；
b)基于b)和c)的总重量为80-98％重量的液体高分子量异氰酸酯反应性组分，该反应性组分包含一种或多种含羟基基团的化合物，该化合物具有大约2到大约6个羟基基团和至少250的数均分子量，和基于b)的总重量为0-10％重量的低分子量二醇或者三醇，其羟基当量重量为大约31到99；
c)基于b)和c)的总重量为2-20％重量的异氰酸酯反应性化合物，其包含至少两个胺基团；
任选地，
d)一种或多种填料，其用量基于所述形成聚氨酯的混合物的总重量为最高80％重量；和
任选地，
e)催化剂。
21.权利要求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.权利要求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剂。
23.权利要求20的方法，其中在所述液体异氰酸酯反应性组分b)中引入0％的低分子量二醇或者三醇。
24.用于衬层沟渠、运河或者管道的方法，所述沟渠、运河或者管道具有表面角度等于或者大于90°的表面，其包括在所述沟渠、运河和/或管道的表面上涂覆非淌流聚氨酯组合物，使土工织物与所述非淌流聚氨酯组合物接触，使得所述土工织物被所述非淌流聚氨酯组合物浸渍，和使所述聚氨酯固化，由此形成聚氨酯/土工织物复合材料，所述非淌流聚氨酯组合物包含以下物质的反应产物：
a)液体多异氰酸酯组分；
b)基于b)和c)的总重量为80-98％重量的液体异氰酸酯反应性组分，该反应性组分包含一种或多种含羟基基团的化合物，该化合物具有大约2到大约6个羟基基团和至少250的数均分子量，和基于b)的总重量为0-10％重量的低分子量二醇或者三醇，其羟基当量重量为大约31到99；
c)基于b)和c)的总重量为2-20％重量的异氰酸酯反应性化合物，其包含至少两个胺基团；
任选地，
d)一种或多种填料，其用量基于所述聚氨酯组合物的总重量为最高80％重量；
和
任选地，
e)催化剂。
25.权利要求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.权利要求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剂。
27.权利要求24的方法，其中在所述液体异氰酸酯反应性组分b)中引入0％的低分子量二醇或者三醇。
28.用于衬层凹面沟渠、运河或者管道的方法，其包括在沟渠、运河和/或管道的凹面上涂覆非淌流聚氨酯组合物，使土工织物与所述非淌流聚氨酯组合物接触，使得所述土工织物被所述非淌流聚氨酯组合物浸渍，使所述聚氨酯固化，由此形成聚氨酯/土工织物复合材料，所述非淌流聚氨酯组合物包含以下物质的反应产物：
a)液体多异氰酸酯组分；
b)基于b)和c)的总重量为80-98％重量的液体高分子量异氰酸酯反应性组分，该反应性组分包含一种或多种含羟基基团的化合物，该化合物具有大约2到大约6个羟基基团和至少250的数均分子量，和基于b)的总重量为0-10％重量的低分子量二醇或三醇，其羟基当量重量为大约31到99；
c)基于b)和c)的总重量为2-20％重量的异氰酸酯反应性化合物，其包含至少两个胺基团；
任选地，
d)一种或多种填料，其用量基于所述形成聚氨酯的混合物的总重量为最高80％重量；和
任选地，
e)催化剂。
29.权利要求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.权利要求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剂。
31.权利要求28的方法，其中在所述液体异氰酸酯反应性组分b)中引入0％的低分子量二醇或者三醇。
32.用于衬层破裂或者断裂的沟渠、运河或者管道的方法，其包括在沟渠、运河或管道的破裂或者断裂表面上涂覆非淌流聚氨酯组合物，使土工织物与所述非淌流聚氨酯组合物接触，使得所述土工织物被所述非淌流聚氨酯组合物浸渍，使所述聚氨酯固化，由此形成聚氨酯/土工织物复合材料，所述非淌流聚氨酯组合物包含以下物质的反应产物：
a)液体多异氰酸酯组分；
b)基于b)和c)的总重量为80-98％重量的液体高分子量异氰酸酯反应性组分，该反应性组分包含一种或多种含羟基基团的化合物，该化合物具有大约2到大约6个羟基基团和至少250的数均分子量，和基于b)的总重量为0-10％重量的低分子量二醇和/或三醇，其羟基当量重量为大约31到99；
c)基于b)和c)的总重量为2-20％重量的异氰酸酯反应性化合物，其包含至少两个胺基团；
任选地，
d)一种或多种填料，其用量基于所述聚氨酯组合物的总重量为最高80％重量；和
任选地，
e)催化剂。
33.权利要求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.权利要求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剂。
35.权利要求32的方法，其中在所述液体异氰酸酯反应性组分b)中引入0％的低分子量二醇或者三醇。
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