包含集料和弹性体组合物的复合材料制造技术

一种复合材料，其包含集料和弹性体组合物。所述弹性体组合物包含异氰酸酯组分与异氰酸酯反应性组分的反应产物。所述异氰酸酯组分包含聚合物型异氰酸酯，和任选地，异氰酸酯预聚物。所述异氰酸酯反应性组分包含疏水性多元醇和扩链剂，所述扩链剂具有至少两个羟基和约62－约220的分子量。所述扩链剂以基于100重量份的所述异氰酸酯反应性组分计为约1－约20重量份的量存在于所述异氰酸酯反应性组分中。所述集料可以是岩石、粒状橡胶、和/或玻璃。所述复合材料具有优异的物理性能并且可以在水中形成，用于各种场合，并且用于各种应用领域，如用于路面、护岸等。还公开了形成和使用所述复合材料的方法以及用于形成所述弹性体组合物的体系。

【技术实现步骤摘要】
包含集料和弹性体组合物的复合材料本申请是申请号为201080062965.3、申请日为2010年12月21日、专利技术名称为“包含集料和弹性体组合物的复合材料”的专利申请的分案申请。相关申请的交叉引用本申请要求2009年12月21日提交的美国临时专利申请61/288,637的权益，其全部内容通过引用并入本文。
本专利技术一般而言涉及一种复合材料，其包含集料和弹性体组合物，且更具体地涉及复合材料，所述复合材料包含集料和弹性体组合物，所述弹性体组合物包含异氰酸酯组分(其包含聚合物型异氰酸酯，和任选地，异氰酸酯预聚物)，以及所述弹性体组合物进一步包含异氰酸酯反应性组分(其包含疏水性多元醇和扩链剂)，并且涉及使用该复合材料的方法和体系。相关技术描述使用复合材料形成制品如路面是建筑领域所公知的。所述复合材料通常通过将至少一种集料与至少一种粘合剂组合物一起混合而制备。例如，在混凝土的情况下，集料包括沙子和砾石，且粘合剂组合物包含水泥和水。最近，在使用聚合物材料作为粘合剂组合物方面已取得进展。通常一旦将集料和粘合剂组合物混合在一起，所述复合材料仅短时间，例如在45分钟内保持柔韧性或“可塑性”，在所述复合材料固化且不再具有柔韧性之前。因此，这类复合材料通常在现场而不在现场外制备以延长操作时间。现场外制备要求将所述复合材料运输至建筑现场，由此进一步使复合材料的现场操作时间减少。现场制备复合材料的常规方法要求在集料与粘合剂组合物接触之前，将集料置于地面上(或者已经存在于地面上)。随后，用粘合剂组合物喷雾(或铺盖)集料。该方法的明显缺点在于集料涂覆不均一，这导致复合材料不均一。复合材料中的非均一性可导致该复合材料早期失效，由此需要以额外成本替换复合材料。此外，该方法耗时。复合材料失效的常见方式是散裂，其中集料从复合材料中松散开来，最终从复合材料中完全移出。或者，将集料与粘合剂组合物在间歇式混合机中翻滚数分钟，直至集料被粘合剂组合物均匀涂覆，然后使其就位，例如通过将所述复合材料灌注到位。该方法(通常称作间歇法)的明显缺点在于减少的操作时间，因为粘合剂复合材料一旦存在于间歇式混合机中则开始固化。除了路面以外，由复合材料形成的其他形式的制品包括护岸。护岸代表了使沿岸区域的威胁，如侵蚀降至最低的一种选择。常规的护岸通常包括岩石、木材、水泥、沙袋、和/或砌筑体。上述护岸置于陆地上由此将陆地本体与沿岸区域分开。侵蚀可能源于自然海浪往复，热带风暴、海啸、潮汐、洪水、海平面升高等。常规护岸的一种形式是通过压碎岩石、将压碎的岩石与异氰酸酯和多元醇混合从而形成反应混合物并随后将该反应混合物置于沿岸区域而制得的。混合步骤将压碎的岩石用异氰酸酯和多元醇涂覆。在异氰酸酯和多元醇之间发生反应从而形成聚氨酯反应产物，所述聚氨酯反应产物具有分布在其中的压碎的岩石。在足够固化的时间之后，形成适用于护岸的复合材料。遗憾的是，上述方法和由此形成的护岸具有显著的缺陷。一个显著的缺陷是水与异氰酸酯之间的竞争反应弱化了在复合材料中聚氨酯反应产物与压碎的岩石之间的附着性。因此，有必要在没有水的情况下固化所述复合材料以赋予所述复合材料以足够的轻度和耐久性以便起到护岸的作用。该限制使得所述复合材料不能在高潮位下固化，或者说，在将所述复合材料置于沿岸区域之前必须采取措施从沿岸区域排出水。这样的措施是高成本的、耗时的、且繁重的。通常的问题是形成气泡或在聚氨酯反应产物中或其上起泡，这导致复合材料的过早失效。起泡弱化了聚氨酯反应产物，由此提高了集料从所述复合材料散裂的几率。因此，仍存在提供改进的用于形成可施加至集料的弹性体组合物的体系的机会。还存在改进的形成弹性体组合物和由此形成的复合材料的方法。专利技术简述和优点本专利技术提供一种复合材料。所述复合材料包含集料和弹性体组合物。所述弹性体组合物包含异氰酸酯组分和异氰酸酯反应性组分的反应产物。所述异氰酸酯组分包含聚合物型异氰酸酯，和任选地，异氰酸酯预聚物。所述异氰酸酯反应性组分包含疏水性多元醇和扩链剂，其具有至少两个羟基和约62－约220的分子量。所述扩链剂以基于100重量份的所述异氰酸酯反应性组分计为约1－约20重量份的量存在于所述异氰酸酯反应性组分中。本专利技术进一步提供形成所述复合材料的方法。所述方法包括提供集料和形成弹性体组合物的步骤。所述方法进一步包括将所述弹性体组合物施加至所述集料以形成复合材料的步骤。本专利技术进一步提供用于形成粘结集料的弹性体组合物的体系。所述体系包含异氰酸酯组分和异氰酸酯反应性组分。所述体系的异氰酸酯组分通常包含异氰酸酯预聚物和聚合物型异氰酸酯。所述异氰酸酯预聚物以基于100重量份的所述异氰酸酯组分计为约25－约75重量份的量存在于所述异氰酸酯组分中。本专利技术进一步提供一种修复路面的方法。所述路面具有带有可修复的空穴的外表面。所述方法包括将一定量的复合材料放置到所述可修复的空穴中，和任选地，在邻近所述可修复的空穴的路面上，以形成小堆的步骤。所述方法可以任选地包括从所述可修复的空穴中除去任何碎屑的步骤。所述方法进一步包括压紧所述小堆以形成所述可修复的空穴的修复结构的步骤，所述修复结构具有与路面的外表面基本上平行的修复表面。所述弹性体组合物具有赋予所述复合材料的优异的物理性能，如改进的弹性体组合物与集料间的粘结强度、改进的耐压强度，改进的剪切强度和改进的弯曲强度，这降低了集料从复合材料的散裂。所述弹性体组合物具有优异的固化性能，这使得其可以用于各种场合和用于各种应用领域，如在复合材料之外用于形成护岸和路面。所述复合材料可以在水的存在下形成，如在部分或完全浸入水中时形成。如此，所述复合材料可以用于使各种区域，如沿岸区域的侵蚀降至最低和/或防止各种区域，如沿岸区域的侵蚀。复合材料的其它形式，如路面，可以使无孔的或多孔的由此减少了水流失以及其他与常规路面和类似结构有关的问题。附图简介本专利技术的其他优点可通过参照下文详述且与附图一起考虑而容易地知晓且更好地理解，其中：图1为路面结构的局部横截面视图，其显示了水迁移通过所述路面结构，所述路面结构包括复合材料的上层；图2为描述所述复合材料的多孔具体实施方案的放大视图；图3为描述所述复合材料的无孔具体实施方案的放大视图；图4为显示未处理与经处理的集料之间的抗碎强度结果的柱状图；图5为显示复合材料的动态力学分析(DMA)结果的曲线。专利技术详述本专利技术提供一种用于形成粘结集料的弹性体组合物的体系。所述体系包含异氰酸酯组分和异氰酸酯反应性组分。在特定的实施方案中，所述异氰酸酯组分包含聚合物型异氰酸酯，和任选地，异氰酸酯预聚物。在其它具体实施方案中，所述异氰酸酯组分包含聚合物型异氰酸酯和异氰酸酯预聚物。所述异氰酸酯反应性组分包含疏水性多元醇和扩链剂。通常，所述体系配备两种或更多种分开的组分，如异氰酸酯组分和异氰酸酯反应性(或数值)组分，即作为双组分(或2K)体系，这在下文中进一步描述。应当理解的是，本专利技术所用指称异氰酸酯和树脂组分仅是出于指代所述体系的单独组分以及重量份的目的。因此，不应理解为将本专利技术仅仅限制为2K体系。例如，所述体系的单独组分可全部彼此隔离。在本专利技术描述中，术语“异氰酸酯反应性”组分和“树脂”组分可互换使用。所述体系也可包含其他组分，其可包含于所述异氰酸酯和树脂组分之本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合材料，其包含：集料；和弹性体组合物，所述弹性体组合物包含如下物质的反应产物异氰酸酯组分，其包含聚合物型异氰酸酯，和任选地，异氰酸酯预聚物，以及异氰酸酯反应性组分，其包含疏水性多元醇，和扩链剂，其具有至少两个羟基和62－220的分子量，其中所述扩链剂以基于100重量份的所述异氰酸酯反应性组分计为1－20重量份的量存在于所述异氰酸酯反应性组分中，其中所述弹性体组合物以基于100重量份所述复合材料计为1‑10重量份的量存在于所述复合材料中，其中复合材料中所述集料与所述反应产物直接接触，并且其中复合材料中所述集料涂覆有反应产物的均匀涂层。

【技术特征摘要】
2009.12.21 US 61/288,6371.一种复合材料，其包含：集料；和弹性体组合物，所述弹性体组合物包含如下物质的反应产物异氰酸酯组分，其包含聚合物型异氰酸酯，和任选地，异氰酸酯预聚物，以及异氰酸酯反应性组分，其包含疏水性多元醇，和扩链剂，其具有至少两个羟基和62－220的分子量，其中所述扩链剂以基于100重量份的所述异氰酸酯反应性组分计为1－20重量份的量存在于所述异氰酸酯反应性组分中，其中所述弹性体组合物以基于100重量份所述复合材料计为1-10重量份的量存在于所述复合材料中，其中复合材料中所述集料与所述反应产物直接接触，并且其中复合材料中所述集料涂覆有反应产物的均匀涂层。2.如权利要求1所述的复合材料，其中所述异氰酸酯组分包含所述聚合物型异氰酸酯和所述异氰酸酯预聚物，以及所述异氰酸酯预聚物以基于100重量份的所述异氰酸酯组分计为25－75重量份的量存在于所述异氰酸酯组分中。3.如权利要求2所述的复合材料，其中所述扩链剂以基于100重量份的所述异氰酸酯反应性组分计5－10重量份的量存在于所述异氰酸酯反应性组分中。4.如权利要求1所述的复合材料，其中所述集料包含玻璃。5.如权利要求1所述的复合材料，其中所述集料包含岩石。6.如权利要求5所述的复合材料，其中所述岩石选自花岗岩、大理石、海滩石、河岩、以及它们的组合。7.如权利要求5所述的复合材料，其中所述岩石是花岗岩。8.如权利要求5所述的复合材料，其中所述岩石的平均直径为1/4英寸－5英寸。9.如权利要求1所述的复合材料，其中所述集料包含粒状橡胶。10.如权利要求1所述的复合材料，其中所述疏水性多元醇包含天然油多元醇。11.如权利要求10所述的复合材料，其中所述天然油多元醇是蓖麻油。12.如权利要求1所述的复合材料，其中所述扩链剂是亚烷基二醇。13.如权利要求12所述的复合材料，其中所述亚烷基二醇为二丙二醇。14.如权利要求1所述的复合材料，其中所述异氰酸酯预聚物包含二苯基甲烷二异氰酸酯与多元醇的反应产物，具有22.9重量％的NCO含量和2-3的平均NCO官能度。15.如权利要求1所述的复合材料，其中所述聚合物型异氰酸酯包含聚合物型二苯基甲烷二异氰酸酯，具有31.5重量％的NCO含量和2-3的平均NCO官能度。16.如权利要求1所述的复合材料，其中所述疏水性多元醇以基于100重量份所述异氰酸酯反应性组分计为80-99重量份的量存在于所述异氰酸酯反应性组分中。17.如权利要求1所述的复合材料，其中所述弹性体组合物以基于100重量份所述复合材料计为2.5-5重量份的量存在于所述复合材料中。18.如权利要求1所述的复合材料，其中所述集料选自玻璃、岩石、橡胶粒、和它们的组合，所述异氰酸酯组分包含所述聚合物型异氰酸酯和所述异氰酸酯预聚物，所述异氰酸酯预聚物包含二苯基甲烷二异氰酸酯与多元醇的反应产物，所述聚合物型异氰酸酯包含聚合物型二苯基甲烷二异氰酸酯，所述疏水性多元醇包含天然油多元醇，所述扩链剂包含亚烷基二醇。19.如权利要求18所述的复合材料，其中所述异氰酸酯预聚物以基于100重量份的所述异氰酸酯组分计为25－75重量份的量存在于所述异氰酸酯组分中；所述疏水性多元醇以80-99重量份的量存在于所述异氰酸酯反应性组分中，且所述扩链剂以10－5重量份的量存在于所述异氰酸酯反应性组分中，各自基于100重量份所述异氰酸酯反应性组分计。20.如权利要求19所述的复合材料，其中所述天然油多元醇为蓖麻油，所述亚烷基二醇为二丙二醇，且所述弹性体组合物以基于100重量份的所述复合材料计为2.5－5重量份的量存在于所述复合材料中。21.如权利要求1－20中任一项所述的复合材料，用作护岸。22.如权利要求1－20中任一项所述的复合材料，用作道渣。23.一种形成复合材料的方法，所述方法包括如下步骤：提供集料；形成弹性体组合物，所述弹性体组合物包含如下物质的反应产物异氰酸酯组分，其包含聚合物型异氰酸酯，和任选地，异氰酸酯预聚物，以及异氰酸酯反应性组分，其包含疏水性多元醇，和扩链剂，其具有至少两个羟基和62－220的分子量，其中所述扩链剂以基于100重量份的所述异氰酸酯反应性组分计为1－20重量份的量存在于所述异氰酸酯反应性组分中；和将所述弹性体组合物施加至所述集料以形成复合材料；其中所述弹性体组合物以基于100重量份所述复合材料计为1-10重量份的量存在于所述复合材料中，其中复合材料中所述集料与所述反应产物直接接触，并且其中复合材料中所述集料涂覆有反应产物的均匀涂层。24.如权利要求23所述的方法，其中施加步骤进一步限定为用所述弹性体组合物涂覆所述集料。25.如权利要求23所述的方法，其中所述施加步骤进一步限定为用所述弹性体组合物翻滚涂覆所述集料。26.如权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·K·鲍尔，S·希克斯，M·特里，C·T·皮勒，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE