[发明专利]包含集料和弹性体组合物的复合材料

说明书

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。

技术领域

本发明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。

发明简述和优点

本发明提供一种复合材料。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。

本发明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。