[发明专利]用于保水应用的亲水性聚氨酯泡沫

说明书

公开了一种亲水性聚氨酯泡沫，所述亲水性聚氨酯泡沫从具有指定异氰酸酯和氧乙烯含量的基于二苯甲烷的准预聚物产生。所述泡沫具有异常良好的保水能力，即使在压缩力下也如此。以水饱和时，它们也显示出至多中等的溶胀。所述泡沫可用作水容纳系统(如绿色屋面或蓝色屋面系统)的层。

本发明涉及一种亲水性泡沫、一种用于产生该亲水性泡沫的方法和含有亲水性泡沫组分的水管理系统。

聚集在建筑物或其它构筑物的屋面上或其它巨大水平表面(例如车道和停车构筑物)上的降水经常排入当地的下水道系统中。这可能给下水道系统带来压力，或甚至超出下水道系统的容量，特别当出现暴雨或雪或冰快速融化时。这可能导致洪水、排放未处理的径流和其它问题。

响应于这些问题，已经提出捕获这种水的一些或全部，从而使水根本不送入下水道系统，或者还可以历经延长的时间段更逐渐地排出。

因此，正在开发所谓“蓝色”和“绿色”屋面结构。“蓝色”屋面结构包括积水机构，所述积水机构捕获并保持水，从而使水以受控速率随时间推移释放。“绿色”屋面结构捕获水并将至少一些水提供给其中栽种有活植物的植被层。植被在新陈代谢过程中利用水，此外还通过蒸腾作用使水消散返回大气。蓝色屋面系统和绿色屋面系统往往还包括用于受控排放超过植被可以利用或超过系统存储容量的水的机构。

所捕获的水往往固定化；通常不希望在建筑结构的顶部上有大量积水。此外，屋面结构的上表面应是承重的以耐受步行交通(例如，用于维修和保养)；建筑机械(如HVAC、电力和其它系统等)、休闲甲板、支撑结构和设备的重量；以及在绿色屋面的情况下，土壤、其容器和植被的重量。

已经提出了亲水性泡沫用于固定所捕获的水。这些泡沫充当吸收并保持水的“海绵”。在蓝色屋面系统中，亲水性泡沫在整个或部分的屋面结构中形成连续或不连续层。由于这些泡沫柔软且可压缩，因此通常直接或间接在亲水性泡沫的顶部上构造硬的承重层，从而屋面结构可以承受重量，而不损坏泡沫层。在绿色屋面系统中，亲水性泡沫层通常再次位于其它屋面结构下方，所述其它屋面结构可包括这种承重层以及上部植被层。

当亲水性泡沫层被掩埋时，它必须承受上覆结构的重量。因此，泡沫往往处于某种压缩状态下。像许多海绵材料一样，已提出用作这种亲水性泡沫层的亲水性泡沫倾向于置于压缩力下之时释放水。这降低了其持水能力。

想要一种亲水性聚氨酯泡沫和构造层材料，其表现出高持水能力并且甚至处于压缩力下之时也保持大部分的这种持水能力。进一步想要提供一种多层结构，所述多层结构能够在它的一个或多个层中吸收水并保持所吸收的水，甚至这种类层处于压缩下之时也如此，并且进一步想要提供一种包括这种多层结构的水管理系统。

在一个方面，本发明为一种亲水性聚氨酯泡沫，其是反应混合物的反应产物，所述反应混合物包含：

a)水，

b)准预聚物，所述准预聚物具有以重量计5％至15％的异氰酸酯含量并且基于所述准预聚物的重量，含有55至75重量百分比的氧乙烯单元，所述准预聚物是以下者的反应产物：i)羟基封端的环氧乙烷聚合物或其两者或更多者的混合物，其中基于所述羟基封端的环氧乙烷聚合物或其混合物的重量，所述羟基封端的环氧乙烷聚合物或其混合物具有至少90％的平均氧乙烯含量，具有为2至2.5的数均标称羟基官能度，并且具有至少350的数均羟基当量；以及ii)过量的有机聚异氰酸酯，所述有机聚异氰酸酯包含至少80重量％的二苯基甲烷二异氰酸酯，其中至少60重量％的二苯基甲烷二异氰酸酯是4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯，其中组分b)按足以提供0.5至50的异氰酸酯指数的量存在；以及

c)一种或多种表面活性剂。

在第二方面，本发明是一种产生亲水性聚氨酯泡沫的方法，所述方法包括：

A.形成反应混合物，所述反应混合物包含：

a)水，