[发明专利]亲水性复合物

说明书

亲水性复合结构通过以下方式制成：用聚氨基甲酸酯泡沫调配物浸渍3DL结构并固化所述调配物以产生占据所述3DL结构中的空间的泡沫。复合结构即使在压缩力下也具有非常好的保水能力。当充满水时，它们也显示出至多中等的膨胀。所述泡沫可用作如绿色屋顶或蓝色屋顶系统的水容载系统的层。

本发明涉及亲水性复合物，制造亲水性复合物的方法以及含有亲水性复合物组分的水管理系统。

在建筑物或其它结构的屋顶上或在其它较大水平表面(例如道路和停车结构)上聚集的降水经常排入当地下水道系统中。这会给下水道系统带来压力，甚至超过其容量，特别是在暴雨或雪或冰迅速融化的情况下。这可能导致溢流、未经处理的径流的排放和其它问题。

针对这些问题，有人提出将这些水部分或全部收集起来，使得水要么根本不被送入下水道系统，要么可以在较长的时间内较缓慢地排出。

因此，正在开发所谓的“蓝色”和“绿色”屋顶结构。“蓝色”屋顶结构包括收集和保持水的集水机制，使水可以随时间以受控的速率释放。“绿色”屋顶结构收集水并将其中至少一部分提供给种植有活植物的植物层。植物在新陈代谢过程中使用到水，并且此外还通过蒸腾将水消散回大气中。蓝色和绿色屋顶系统二者通常还包括用于控制水的排放超过植物可利用或超过系统存储容量的机制。

收集到的水常常是固定的；通常不希望在建筑结构的顶部有大量积水。此外，屋顶结构的上部表面应是承重的，以承受步行(例如，用于维修和保养)；建筑机械的重量(如HVAC、电力和其它系统)；休闲甲板；支撑结构和设备以及(对于绿色屋顶)土壤、其容器和植物的重量。

已经提出了亲水性泡沫用于固定收集到的水。这些泡沫充当吸收和保持水的“海绵”。在蓝色屋顶系统中，亲水性泡沫在整个或部分屋顶结构中形成连续或不连续的层。由于泡沫柔软且可压缩，通常直接或间接在亲水性泡沫的顶部构造硬的承重层，使得屋顶结构可以承受重量而不会损坏泡沫层。在绿色屋顶系统中，亲水性泡沫层通常也位于可以包括这种承重层以及上部植物层的其它屋顶结构下方。

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，泡沫常常处于某种压缩状态。如同许多海绵材料，已提出用作这种亲水性泡沫层的亲水性泡沫在置于压缩力下时往往会释放水。这降低了其持水能力。

期望一种亲水性聚氨基甲酸酯泡沫和构造层材料，其即使在压缩力下时也表现出高的持水能力并且保持较大比例的持水能力。进一步期望提供一种多层结构，所述多层结构能够吸收其一个或多个层中的水，且即使在这种层处于压缩状态下时也能保持吸收到的水，并提供一种包括这种多层结构的水管理系统。

在一方面，本发明是一种复合结构，其包含：(a)三维无规环(3DL)结构，其包含多个热塑性聚合物的无规环，所述无规环在三维方向上排列和结合在一起并在所述3DL结构内限定空间；以及(b)亲水性聚氨基甲酸酯泡沫，其占据所述3DL结构内的基本上所有空间。

在第二方面，本发明是一种通过执行以下步骤来制造复合结构的方法：

(I)形成包含以下的反应混合物：i)至少一种多异氰酸酯，ii)水，iii)泡沫稳定表面活性剂和iv)任选地一种或多种不同于水的至少双功能性异氰酸酯反应性材料，其中按组分i)和iv)的组合重量计，所述反应混合物含有30重量％至75重量％的氧化乙烯单元，

(II)用所述反应混合物浸渍3DL结构，所述3DL结构包含多个热塑性聚合物的无规环，所述无规环在三维方向上排列和结合在一起并在所述3DL结构内限定空间；以及

(III)固化所述反应混合物，使得所述反应混合物膨胀并固化以形成亲水性聚氨基甲酸酯泡沫，其占据所述3DL结构内的基本上所有空间。

本发明还是一种单层或多层垫，其中所述垫包括至少一个本发明的第一方面的复合结构和/或根据本发明的第二方面制成的复合结构的层。