含有混合聚脲-聚氨酯端部組合物的伸縮接頭的制作方法

含有混合聚脲-聚氨酯端部組合物的伸縮接頭的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種用于伸縮接頭系統的端部組合物。所述端部組合物包括混合聚脲-聚氨酯組合物且旨在在低溫下具有較短的固化時間。還提供了包含所述混合聚脲-聚氨酯端部組合物的伸縮接頭系統以及將所述端部組合物施加至伸縮接頭系統的方法。
【專利說明】含有混合聚脲-聚氨酯端部組合物的伸縮接頭
【技術領域】
[0001]本發明提供了一種用于伸縮接頭系統(expansion joint system)的端部材料(header material)。所述端部材料提供由伸縮接頭間隙至相鄰結構的過渡且能用于各種類型的基礎設施中。
【背景技術】
[0002]在基礎設施建設過程中，在相鄰的結構構件之間特意設置一個間隙用于適應基礎設施內部的尺寸變化。這種尺寸變化是由于結構構件的膨脹和收縮而出現的，所述膨脹和收縮由包括但不限于以下情況的條件造成:溫度變化、由混凝土斷面的預應力和/或后應力導致的縮短、蠕變、地震擾動以及由車輛通行導致的偏斜和縱向力。
[0003]伸縮接頭系統通常用來適應基礎設施構造內部的所述間隙且適應包括在所述間隙附近的移動。通常，伸縮接頭是通過使用伸縮接頭密封相鄰的結構構件之間的間隙并將大量結構材料(也稱為端部材料)施加至接頭開口的每一側而形成。伸縮接頭系統能夠適應因上述因素導致的結構構件的膨脹和收縮所發生的間隙的尺寸改變。
[0004]特別是在交通繁忙的橋梁結構、體育場館、停車場和機場中，伸縮接頭系統在端部材料必須承受由車輪接觸導致的磨損時發生劣化。當混凝土材料和伸縮材料之間的粘合力下降時，伸縮接頭材料可從結構之間的間隙泄漏，使水能夠滲入并發展破壞性的影響。
[0005]此外，端部組合物在固化前通常具有較短的操作時間(也被稱為活化壽命)。在更高的溫度下，操作時間 甚至更短，這是由于更高的溫度通常導致較短的操作時間。這帶來一個問題，即，這類端部組合物不能提供足夠量的時間以使端部材料在伸縮接頭系統內被適當地施用。
[0006]因此，本領域需要存在一種改進的伸縮接頭系統和端部材料，所述端部材料能夠通過提供改進的性能而對抗劣化，且能夠提供足夠量的時間以在固化前施用。

【發明內容】

[0007]本發明提供一種用作伸縮接頭系統的部件的端部組合物，所述端部組合物包含聚脲組分和聚氨酯組分的共混物。
[0008]本發明還提供一種伸縮接頭系統，其包括:相鄰的第一和第二結構構件，在所述結構構件之間具有限定的間隙；所述相鄰的第一和第二結構構件表面形成的凹口 ；以及位于所述相鄰的第一和第二結構構件中的至少一個構件的所述凹口內的混合聚脲-聚氨酯組合物。
[0009]本發明進一步提供一種伸縮接頭系統，其包括:相鄰的第一和第二結構構件，在所述結構構件之間具有限定的間隙；所述相鄰的第一和第二結構構件表面形成的凹口 ；以及位于所述相鄰的第一和第二結構構件中的至少一個構件的所述凹口內的端部組合物，所述端部組合物包含聚合物和低含水量(moisture content)的骨料。
[0010]本發明還提供一種將端部組合物施加于伸縮接頭內的方法，其包括:將所述端部組合物的第一組分從第一存儲容器經由第一導管引入至混合室中；將所述端部組合物的第二組分從第二存儲容器經由第二導管引入至混合室中；混合所述第一組分和第二組分以引發所述第一組分和第二組分之間的反應；以及將所述第一組分和第二組分的混合物施加至所述相鄰的第一和第二結構構件中的至少一個構件的表面形成的凹口內。
[0011]根據一些示例性實施方案，將端部組合物施加于基礎設施構造用的伸縮接頭系統內的方法包括:將至少一種異氰酸酯從第一存儲容器經由第一導管引入至混合室中；將至少一種多元醇和胺從第二存儲容器經由第二導管引入至混合室中；在混合頭中混合所述異氰酸酯、多元醇和胺以形成混合聚脲-聚氨酯端部組合物；以及將所述混合聚脲-聚氨酯端部組合物施加至相鄰的結構構件中形成的凹口內。所述混合聚脲-聚氨酯端部組合物可通過可移動的混合器輸出而施加。
[0012]根據其他的示例性實施方案，將端部組合物施加于伸縮接頭內的方法包括:將所述端部組合物的第一組分從第一存儲容器經由第一導管引入至混合室中；將所述端部組合物的第二組分從第二存儲容器經由第二導管引入至混合室中；混合所述第一組分和第二組分以引發所述第一組分和第二組分之間的反應；將具有多個孔的第三導管置于所述相鄰的第一和第二結構構件中的至少一個構件表面形成的凹口內；以及將所述第一組分和第二組分的混合物施加至所述相鄰的第一和第二結構構件中的至少一個構件表面形成的所述凹口內。
[0013]根據一些示例性實施方案，將端部組合物施加于伸縮接頭系統內的方法包括:將至少一種異氰酸酯從第一存儲容器經由第一導管引入至混合室中；將至少一種多元醇和胺從第二存儲容器經由第二導管引入至混合室中；在混合室中混合所述異氰酸酯、多元醇和胺以形成混合聚脲-聚氨酯端部材料；以及將所述混合聚脲-聚氨酯端部材料通過具有多個孔的第三導管施加至伸縮接頭，其中第三導管位于所述第一和第二結構構件中的至少一個構件表面形成的凹口內。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為用于將端部材料施加于基礎設施構造用的伸縮接頭內的裝置的一個示例性實施方案示意圖。
[0015]圖2為用于將端部材料施加于基礎設施構造用的伸縮接頭內的裝置的一個示例性實施方案示意圖。
[0016]圖3為含有端部材料的伸縮接頭系統的一個示例性實施方案示意圖。
[0017]圖4為含有端部材料的伸縮接頭系統的一個示例性實施方案示意圖。
[0018]圖5為含有端部材料的伸縮接頭系統的一個示例性實施方案示意圖。
[0019]圖6為含有端部材料的伸縮接頭系統的一個示例性實施方案示意圖。
[0020]圖7為含有端部材料的伸縮接頭系統的一個示例性實施方案示意圖。
[0021]圖8為含有端部材料的伸縮接頭系統的一個示例性實施方案示意圖。 [0022]圖9為含有端部材料的伸縮接頭系統的一個示例性實施方案示意圖。
【具體實施方式】
[0023]本發明提供一種端部材料，所述材料為用于基礎設施構造的兩個相鄰、間隔開的部分之間的伸縮接頭系統的部件。可使用伸縮接頭系統和端部材料的基礎設施構造的非限制性實例包括橋梁、道路、水道、碼頭、鐵路、機場跑道、泊車甲板和其他類似的附屬物(appendage)。這些結構通常安裝在允許足夠空間放置的區域，以最大限度地減少由混凝土的熱膨脹和收縮導致的裂紋，并適應通常施加于結構上的各種應力。
[0024]所述端部材料包含一種混合聚脲-聚氨酯端部組合物。所述端部材料可用作伸縮接頭系統的結構部件以提供從伸縮接頭間隙至相鄰結構的過渡。在某些實施方案中，端部材料除了吸收車輛跨越伸縮接頭時的沖擊載荷，而且能夠將車輪載荷傳遞給上部結構。
[0025]位于各個構造部分之間的是限定在相鄰的第一和第二結構構件之間的間隙。第一和第二結構構件各自具有形成于其中的凹口。所述端部材料可安裝在第一和第二結構構件(間隙限定于其間)中形成的凹部區域。第一和第二結構構件的凹口彼此相對且毗鄰形成于第一和第二結構構件之間的間隙。在某些實施方案中，伸縮接頭通過以下方式密封:在相鄰的第一和第二道路部分(roadway section)之間形成的間隙內提供間隙止動件(stop-gap)(例如,支撐桿(backing rod)),并將密封劑涂敷于間隙止動件以閉合相鄰的第一和第二道路部分之間的間隙。
[0026]在其他實施方案中，伸縮接頭是通過在相鄰的第一和第二道路部分之間錨定條狀密封件或腺狀密封件而被密封。端部材料被施加于相鄰的第一和第二道路部分的凹口部分內。密封件和端部材料閉合相鄰的第一和第二道路部分之間的間隙且提供光滑的路面或基底，同時也對來往車輛起到緩沖器(cushion)和能量吸收器的作用。
[0027]用于伸縮接頭系統中的端部組合物還可包括低含水量骨料，所述骨料以增強端部組合物的形式使用。“低含水量”意指骨料具有不會導致混合聚脲-聚氨酯端部組合物發泡的含水量，所述發泡可降低固化后的端部組合物的整體壓縮強度。在某些實施方案中，低含水量骨料具有約0.2%以下的含水量。在其他實施方案中，低含水量骨料具有低于0.05%的含水量。在其他實施方案中，骨料具有低于0.02%的含水量。在其他實施方案中，低含水量骨料具有低于0.01 %的含水量。不束縛于任何特定理論，可認為，低含水量的骨料使得當端部材料施用于骨料時能夠獲得優異的粘合，并且能夠使端部材料在固化后達到伸縮接頭系統所需的最終強度(即，壓縮強度)。
[0028]不束縛于任何特定理論，可認為，在端部材料形成過程中發生的聚合反應期間，骨料也可起到類似于散熱劑(heat sink)的作用。通常，聚合反應是放熱反應，其中化學反應過程中所產生的熱可起到催化劑的作用以進一步加速反應進程。低含水量骨料可通過以下方式抵消這種效應:吸收端部材料形成過程中所產生的熱，并減慢整個反應進程從而為施加端部材料留有足夠時間。此外，不束縛于任何特定理論，可認為，骨料具有使收縮最小化的作用。不含有骨料的材料放熱且在放熱過程中材料膨脹。一旦材料冷卻，其收縮至較小的尺寸。因此可認為骨料使這種趨勢最小化。
[0029] 根據某些實施方案，任何端部材料(包括混合聚脲-聚氨酯端部組合物)可以與低含水量骨料結合使用。在某些實施方案中，約50 %至約60 %的凹口用低含水量骨料填充，且約40%至約50%的凹口用端部材料填充。在端部材料被裝入凹口前，可首先將低含水量骨料置于相鄰的道路部分的凹口內。使端部材料圍繞低含水量骨料流動并使其固化。在其他實施方案中，在加入骨料之如先將端部材料加入至凹口中。然后將骨料加入端部材料中并使其陷入端部材料中。[0030]端部材料為高性能的混合端部材料，其包含聚脲組分和聚氨酯組分的共混物或混合物。混合聚脲-聚氨酯端部材料通過至少一種異氰酸酯、至少一種多元醇和至少一種胺的反應而制成。
[0031]任何已知的異氰酸酯可用于形成混合聚脲-聚氨酯端部組合物。異氰酸酯可包括芳族異氰酸酯、脂族異氰酸酯、脂環族異氰酸酯、芳脂族異氰酸酯中的至少一種，或它們的混合物。異氰酸酯組分通常為二異氰酸酯或三異氰酸酯或它們的混合物。可用于形成聚脲-聚氨酯混合端部材料的芳族異氰酸酯的實例包括但不限于亞甲基二苯基二異氰酸酯(MDI)、甲苯二異氰酸酯(TDI)、聚亞甲基二苯基二異氰酸酯(PMDI)、對亞苯基二異氰酸酯(PDI)、萘二異氰酸酯(NDI);脂族異氰酸酯例如六亞甲基二異氰酸酯(HDI)、六亞甲基二異氰酸酯三聚物(HDI三聚物)、二環己基甲烷二異氰酸酯(H12MDI)、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、環己烷二異氰酸酯(CHDI);四甲基苯二甲撐二異氰酸酯(TMXDI)或它們的混合物。 [0032]在其他實施方案中，合適的多異氰酸酯可包括二異氰酸酯，例如間亞苯基二異氰酸酯、甲苯-2，4- 二異氰酸酯、甲苯-2，6- 二異氰酸酯、2，4-和2，6-甲苯二異氰酸酯的混合物、六亞甲基-1，6- 二異氰酸酯、四亞甲基-1，4- 二異氰酸酯、環己烷-1，4- 二異氰酸酯、六氫甲代亞苯基二異氰酸酯(以及異構體)、亞萘基-1，5-二異氰酸酯、1-甲氧基苯基-2，4-二異氰酸酯、二苯基甲烷-4，4’ - 二異氰酸酯、二苯基甲烷-2，4’ - 二異氰酸酯、二苯基甲烷-2，2’ - 二異氰酸酯、間二甲苯二異氰酸酯、間-或對-四甲基二甲苯二異氰酸酯、4，4’ - 二環己基甲烷二異氰酸酯、氫化亞二甲苯基二異氰酸酯、1-甲基_2，4- 二異氰酸根合-環己烷、四甲氧基丁烷-1，4- 二異氰酸酯、丁烷-1，4- 二異氰酸酯、1，6- 二異氰酸根合-2，2，4-三甲基己烷、四甲氧基丁烷-1，4- 二異氰酸酯、丁烷-1，4- 二異氰酸酯、1，6- 二異氰酸根合_2，2，4-三甲基己烷、1，6- 二異氰酸根合_2，4，4-三甲基己烷、1-異氰酸根合-1-甲基-4(3)-異氰酸根合甲基環己烷、1，12-十二烷二異氰酸酯、4，4’ -亞聯苯基二異氰酸酯、3，3’ -二甲氧基-4，4’ -聯苯基二異氰酸酯、3，3’ - 二甲基-4，4’ - 二異氰酸酯、1-異氰酸根合_3，3，5-三甲基-5-異氰酸根合甲基環己烷；三異氰酸酯，例如4，4’，4’ -三苯基甲烷三異氰酸酯；三異氰酸酯，例如4，4’，4’ -三苯基甲烷三異氰酸酯、多亞甲基多苯基異氰酸酯和甲苯-2，4，5-三異氰酸酯；以及四異氰酸酯，例如4，4’ - 二甲基二苯基甲烷-2，2’，5，5’ -四異氰酸酯，或它們的混合物。在某些實施方案中，異氰酸酯包含亞甲基二苯基二異氰酸酯。更特別地，在某些實施方案中，異氰酸酯包含二苯基甲烷-4，4’ - 二異氰酸酯。用于形成混合聚脲-聚氨酯端部組合物的二苯基甲烷_4，4’ - 二異氰酸酯的量可占端部材料的約20至約55重量％。
[0033]任何已知的多元醇可用于形成混合聚脲-聚氨酯端部組合物。在某些實施方案中，多元醇是基于可再生的多元醇。合適的多元醇包括玻璃狀固體/無定形或結晶的多羥基化合物和脂肪酸酯。可提及作為典型實例的有雙官能聚丙二醇。也可使用具有羥基的環氧乙烷和環氧丙烷的無規共聚物和/或嵌段共聚物。合適的聚醚多元醇為聚氨酯化學中已知的聚醚，例如使用氧化苯乙烯、環氧丙烷、環氧丁烷、四氫呋喃或表氯醇的起始分子所制備的多元醇。
[0034]可用于形成聚脲-聚氨酯混合端部材料的其他合適的多元醇包括在25°C下為液體的玻璃狀無定形或結晶的聚酯二醇或聚酯多元醇，其可通過二羧酸或三羧酸與低分子量的二醇、三醇或多元醇的縮合而制備，所述二羧酸或三羧酸例如己二酸、癸二酸、戊二酸、壬二酸、辛二酸、十一烷二酸、十二烷二酸、3，3-二甲基戊二酸、對苯二甲酸、間苯二甲酸、六氫鄰苯二甲酸、和/或二聚脂肪酸，所述低分子量的二醇、三醇或多元醇例如乙二醇、丙二醇、二乙二醇、三乙二醇、二丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、1,8-辛二醇、1，10-癸二醇、1，12-十二烷二醇、二聚脂肪醇、甘油、季戊四醇和/或三羥甲基丙烷。
[0035]可用于形成聚脲-聚氨酯混合端部材料的其他合適的多元醇包括聚丙烯二醇、聚丙烯三醇、聚丙烯多元醇、聚乙烯二醇、聚乙烯三醇、聚乙烯多元醇、聚丁二烯二醇、聚酯二醇、聚酯三醇、聚酯多元醇、聚酯醚二醇、聚酯醚三醇、聚酯醚多元醇及它們的混合物。
[0036]其他合適的多元醇包括聚酯，例如基于己內酯的那些，也被稱為“聚己內酯”。其他可用的多元醇為聚碳酸酯多元醇和二聚二醇，以及基于植物油及其衍生物的多元醇，例如蓖麻油及其衍生物或環氧化大豆油。同樣適合是具有羥基并且可通過碳酸衍生物與二醇反應獲得的聚碳酸酯，所述碳酸衍生物為例如碳酸二苯酯、碳酸二甲酯或光氣。特別合適的例如為，乙二醇、1，2_丙二醇和1,3-丙二醇、1,3-丁二醇和1,4-丁二醇、1,6-己二醇、1，8-辛二醇、新戊二醇、1，4-雙羥基甲基環己烷、2-甲基-1，3-丙二醇、2，2，4-三甲基戊烷-1，3- 二醇、二丙二醇、聚丙二醇、二丁二醇、聚丁二醇、雙酚A、四溴雙酚A、丙三醇、三羥甲基丙烷、1，2，6-己三醇、1，2，4- 丁三醇、三羥甲基丙烷、季戊四醇、對環己二醇、甘露醇、山梨醇、甲基糖苷和1，3，4，6-雙無水己糖醇(dianydrohexitol)。還可以使用具有羥基官能團的聚丁二烯(其市售可得，尤其以商品名“Poly-bd?”購得)以及其加氫類似物作為多元醇。具有羥基官能團的多硫化物(其以商品名“ThiGkoI?NPS-282”銷售)以及具有羥基官能團的聚硅氧烷也是適合的。 [0037]在某些實施方案中，用于形成混合聚脲-聚氨酯端部組合物的多元醇通常包含脂肪酸酯。脂肪酸酯可為天然脂肪酸酯、合成脂肪酸酯中的至少一種，或其混合物。可用于形成混合聚脲-聚氨酯端部材料的天然脂肪酸酯的非限制性實例包括但不限于芥花油(canola oil)、蓖麻油、椰子油、棉籽油、亞麻籽油、大麻籽油、霍霍巴油、橄欖油、棕櫚油、花生油、南瓜子油、紅花油、芝麻油、大豆油、葵花籽油、或它們的混合物。在某些實施方案中，用于形成混合聚脲-聚氨酯端部組合物的脂肪酸酯或多元醇是蓖麻油。蓖麻油在與異氰酸酯交聯時已顯示出抗水侵和抗降解。用于形成混合聚脲-聚氨酯端部組合物的蓖麻油的量可占端部材料的約65至約95重量％。
[0038]可用于形成聚脲-聚氨酯混合端部材料的合成脂肪酸酯包括但不限于各種聚醚三聚物或四官能樹脂。可用于形成聚脲-聚氨酯端部材料的合成脂肪酸酯的合適的但非限制性實例包括購自 Vertellus Performance Materials (Greensboro, NC)的 Polycin?
D-290 和 Polycin? D-265,和以商品名 Quadrol (BASF Corporation, Wyandotte, MI)商購的N，N，N'，N'-四(2-羥丙基)乙二胺。Polycin D-290具有大于80%的可再生性，在某些實施方案中，其可起到改性劑的作用以替代一部分胺組分。Polycin D-290也可具有改善整體混合聚脲-聚氨酯端部組合物的粘度的作用。在某些實施方案中，Polycin D-290可使混合聚脲-聚氨酯端部組合物的粘度改善約20%，使端部材料在施用時能夠更容易地流經低含水量骨料。在某些實施方案中，多元醇可包含蓖麻油和Polycin D-290的結合物。在某些實施方案中，與蓖麻油結合使用的Polycin D-290的量占用于形成聚脲-聚氨酯端部材料的多元醇總量的約10重量％。[0039]任何胺可用于形成混合聚脲-聚氨酯端部組合物。在某些實施方案中，多于一種胺的結合物可用于形成混合聚脲-聚氨酯端部組合物。胺可為單官能胺、雙官能胺、三官能胺、四官能胺、多胺的至少一種或其混合物。
[0040]用于形成聚脲-聚氨酯混合端部材料的多胺的非限制性實例包括但不限于肼、水合肼和取代的肼，例如N-甲基肼、N，N’_ 二甲基肼；己二酸、甲基己二酸、癸二酸、羥基丙酸、對苯二甲酸的酰肼；脲氨基亞烷基酰肼(semicarbazidoalkylenehydrazide)(如13-脲氨基丙酸酰肼)、脲氨基亞烷基卡巴肼酯(carbazine ester)(如2_脲氨基乙基卡巴肼酯),和/或氨基氨基脲(aminosemicarbazide)化合物(如13-氨基乙基脲氨基碳酸酯),以及它們的混合物。
[0041]可用于形成聚脲-聚氨酯混合端部材料的胺的其他合適實例包括聚丙二胺、聚丙三胺、聚丙多胺、聚-THF- 二胺及其混合物。
[0042]在某些實施方案中，胺包含兩種雙官能胺和一種三官能胺。在某些實施方案中，至少一種雙官能胺是芳族胺。可用于形成混合聚脲-聚氨酯端部組合物的芳族雙官能胺的合適實例包括但不限于N，N’-二(2-丙基)聚氧化丙烯二胺，以商品名Jeffamine?SD、Jeffamine? SD-231 和 Jeffamine? SD2001 (Huntsman Corporation, TheWoodlands, TX)商購；Jeffamine? RFD-270 (Huntsman Corporation, TheWoodlands, TX);聚氧化丙烯二胺，以商品名 Jeffamine? D-400、Jeffamine? D-2000、Jeffamine? D-4000 (Huntsman Corporation, The Woodlands, TX)商購；1，5_ 戍燒二胺、2-甲基，以商品名Dytek? A (Invista, Wilmington, DE)商購；1，2- 二氨基環己燒，以商品
名 Dytek? DCH-99 (Invista, ffilimington, DE)市售；4，4’-亞甲基雙[N-仲丁基苯胺]，以商品名 Unilink?4200Diamine (Dorf Ketal Chemicals India Pvt Ltd, Mumbai, India)商購、PolyLink4200 (T he Hanson Group LLC, Duluth, GA and Aceto Corporation, PortWashington, NY);間二 甲苯二胺，購自 Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc.(New York, New York) ;二乙基甲基苯二胺，以商品名 Lonzacure? DETDA80LC(LonzaLtd., Basel, Switzerland)商購；二乙基甲苯二胺，以商品名 Ethacure? 100 和Ethacure? LOOLC(Albemarle, Baton Rouge, LA)商購；二甲基硫代甲苯二胺，以商品名Ethacure?:)00 (Albemarle, Baton Rouge, LA)商購；以及雙(N-仲丁基對氨基苯基)甲燒，以商品名Ethacure? 420 (Albemarle, Baton Rouge, LA)商購，或它們的混合物。在某些實施方案中，兩種雙官能胺的其中一個是4，4’-亞甲基雙[N-仲丁基苯胺]。在某些實施方案中，用于形成混合聚脲-聚氨酯端部組合物的4，4’-亞甲基雙[N-仲丁基苯胺]的量可占端部材料的約I至約10重量％。
[0043]在某些實施方案中，至少一種雙官能胺是低聚二胺。可用于形成混合聚脲-聚氨酯端部組合物的低聚二胺的合適實例包括但不限于二胺固化劑(curative)，以商品名Versalink? D-740M商購；聚四亞甲氧醚-雙-對-氨基苯甲酸酯(polytetramethyleneoxide-d1-p-aminobenzoate)，以商品名 Versalink? P-250、Versalink? P-650、Versalink? p-1ooo (Air Products and Chemicals, Inc., Allentown, PA)商購；或它們的混合物。在某些實施方案中，兩種雙官能胺中的至少一種是聚四亞甲氧醚-雙-對-氨基苯甲酸酯。用于形成混合聚脲-聚氨酯端部組合物的聚四亞甲氧醚-雙-對-氨基苯甲酸酯的量可占端部材料的約I至約10重量％。
[0044]可用于形成混合聚脲-聚氨酯端部組合物的三官能胺的非限制性實例包括但不限于聚醚胺。可用于形成聚脲-聚氨酯混合端部材料的聚醚胺的實例包括但不限于聚氧丙烯二胺，例如甘油三[聚(丙二醇)胺封端的]醚，以商品名Baxxodur? EC311 (BASFSE, Ludwigshafen, Germany)和 Jeffamine? T-5000 (Huntsman Corporation, TheWoodlands, TX)商購；聚氧丙烯三胺，例如以商品名Jeffamine? T-403 (HuntsmanCorporation, The Woodlands, TX)商購；甘油聚(氧丙烯)三胺，以商品名Jeffamine?T-3OOO (Huntsman Corporation, The Woodlands, TX)商購；雙(六亞甲基)三胺，以商品名Dytek? BHMT (Invista, Wilmington, DE)商購；聚(丙二醇)雙(2-氨基丙基醚)，以商品名聚醚胺D2000 (BASF SE, Ludwigshafen, Germany)商購,或它們的混合物。在某些實施方案中，聚醚胺是甘油三[聚(丙二醇)胺封端的]醚。用于形成混合聚脲-聚氨酯端部組合物的甘油三[聚(丙二醇)胺封端的]醚的量可占端部材料的約I至約10重量％。
[0045]可用于形成混合聚脲-聚氨酯端部組合物的四官能胺的合適的但非限制性實例有N，N’ -雙(2-丙基)聚氧丙烯二胺)，以商品名Jeffamine? SD-401 (HuntsmanCorporation, The Woodlands, TX)商購。
[0046]在某些實施方案中，首先通過多次固化工藝形成所述混合聚脲-聚氨酯端部組合物的聚脲組分。可通過選擇多種胺來實現多步驟固化工藝。例如，固化過程可包括三個步驟，其中使用兩種雙官能胺和一種三官能胺。首先，三官能胺例如聚氧丙烯二胺與異氰酸酯反應。然后，低聚二胺例如聚四亞甲氧醚-雙-對氨基苯甲酸酯與異氰酸酯反應。其次，芳族胺例如4，4’-亞甲基雙[N-仲丁基苯胺]與異氰酸酯反應且起到擴鏈劑的作用。還可以在該多步驟固化過程中使更少量的多元醇與異氰酸酯反應以生成除聚脲組分之外的相對小部分的聚氨酯組分。
[0047]在某些實施方案中，異氰酸酯構成約38.3重量％的端部材料，多元醇構成約44.8重量％的端部材料，且胺構成約12.2重量％的端部材料。在某些實施方案中，在沒有任何其他組分存在的情況下，多元醇與異氰酸酯的體積比為2:1。
[0048]端部材料制劑可包含額外的組分，所述額外的組分可包括但不限于催化劑、顏料、消泡劑、水分清除分子、減小濕氣敏感性(moisture sensitivity)添加劑、助粘劑、減粘劑、UV吸收劑、增塑劑、抗氧化劑、殺菌劑、UV穩定劑和觸變劑中的至少一種。
[0049]在一個實施方案中，所述添加劑的總量為約4至約5重量百分比；在某些實施方案中，其為約I至約10重量百分比，基于端部材料的總重量計。
[0050]所述端部材料(包括所述混合聚脲-聚氨酯端部組合物)中可使用加速異氰酸酯-多元醇和/或異氰酸酯-胺反應的一種或多種催化劑，所述催化劑包括但不限于，酸(如對甲苯磺酸)、或者叔胺、或含有如 Sn、Mn、Fe、Co、Cd、N1、Cu、Zn、Zr、T1、Hf、Al、Th、Ce、B1、Hg、N、P等原子的有機金屬化合物，以及它們的混合物。催化劑/異氰酸酯的摩爾比取決于異氰酸酯的類型和催化劑的類型。
[0051]可用于所述端部材料(包括所述混合聚脲-聚氨酯端部組合物)的叔胺的合適實例包括但不限于，三乙胺、三亞乙基二胺(DABCO)、二甲基乙醇胺、三乙醇胺、N-乙基嗎啉、N-甲基二環己基胺、N，N-二甲基環己基胺、和N，N，N’，N’ -四甲基-1，3-丁二銨、醚等。叔胺催化劑的其他合適實例包括但不限于1，8- 二氮雜雙環[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU催化劑)、1，5- 二氮雜-雙環[5.4.0] 十一碳-5-烯(一種酸封端的DBU型催化劑)、1，8- 二氮雜-雙環(5，4，O) 十一碳-7-烯、三亞乙基二胺和二丙二醇的溶液、1，4-二氮雜雙環[2.2.2]辛烷(晶體狀)、脲、[3-( 二甲基氨基)丙基]-(6(:1，8(:1，901)、2，4，6-三(二甲基氨基甲基)酌.、Dabco? DC5LE(Air Products and Chemicals, Allentown, PA)以及酸封端的叔胺，例如Dabco? 8154 (Air Products and Chemicals, Allentown, PA)、3_(3_輕
基丙氧基)丙-1-醇、2-乙基己酸或其混合物。在某些實施方案中，1，5- 二氮雜-雙環[5.4.0] 十一碳-5-烯和1，8-二氮雜雙環[5.4.0] 十一碳_7_烯可用作催化劑。在某些實施方案中，這些催化劑通過升高溫度至低于122° F(500C )而被活化。
[0052]可用于所述端部材料(包括所述混合聚脲-聚氨酯端部組合物)的有機金屬化合物的合適實例包括但不限于，錫化合物，例如，辛酸亞錫、氯化亞錫、二月桂酸二丁基錫、二乙酸二丁基錫、2-乙基己酸二丁基錫(dibutyltin-di_2ethyl hexoate)等。其他合適的有機金屬化合物包括 辛酸鉍、辛酸鋅等。
[0053]如果使用，在一個實施方案中，催化劑的量可為約0.1至約I重量％，基于端部材料總重量計。在其他實施方案中，如果三亞乙基二胺和二丙二醇的溶液被用作催化劑，則其用量可為基于端部組合物總重量計的約0.1至約5重量％。在某些實施方案中，其中
I,5- 二氮雜-雙環[5.4.0] -|碳-5-烯和1，8- 二氮雜雙環[5.4.0] ^ 碳-7-烯被用作催化劑，則1，5-二氮雜-雙環[5.4.0] 十一碳-5-烯的用量為總制劑的O至約0.5%，且1，8-二氮雜雙環[5.4.0] 十一碳-7-烯的用量為總制劑的約0.05至約1%。
[0054]在某些實施方案中，為了加速反應時間并延長最終混合物的操作時間，在所述混合聚脲-聚氨酯端部組合物制劑(其中蓖麻油用作多元醇)內使用兩種催化劑例如1，8-二氮雜雙環[5.4.0] 十一碳-7-烯(DBU催化劑)和1，5-二氮雜-雙環[5.4.0] 十一碳_5_烯(酸封端的DBU型催化劑)。DBU催化劑引起多元醇和異氰酸酯反應并形成聚脲-聚氨酯混合端部材料的聚氨酯組分。該反應通常在胺反應形成上述混合聚脲-聚氨酯端部組合物的聚脲組分后發生。DBU催化劑在施用于混合物時，通過升高溫度至低于122° F(500C )而被活化，引發在多元醇和異氰酸酯之間的放熱反應，該放熱反應進一步加速固化并使酸封端的DBU型催化劑(例如1，5- 二氮雜-雙環[5.4.0] -|碳-5-烯)解封端(deblock)。解封端的催化劑進一步加速反應，同時使反應延時足夠長，從而為混合聚脲-聚氨酯端部組合物施加至伸縮接頭系統留有足夠的時間。
[0055]在某些實施方案中，絡合劑可與催化劑一起使用以減慢催化劑的活性。例如，催化劑1，5- 二氮雜-雙環[5.4.0] 十一碳-5-烯使用酸封端體系以減慢催化劑的反應。
[0056]在某些實施方案中，在不存在骨料的情況下，所述混合聚脲-聚氨酯端部組合物在75° F(24°C )下以及約300ml體積時，在膠凝之前的固化時間或活化壽命約為4至10分鐘。在其他實施方案中，當將低含水量骨料加入約300ml體積的混合聚脲-聚氨酯端部組合物時，所述端部材料在75° F(24°C )下在膠凝之前的活化壽命約為20分鐘至3小時。在某些實施方案中，在車輛行駛經過所述混合聚脲-聚氨酯端部組合物之前，該固化時間可為約30分鐘至約14小時。[0057]所述端部組合物也可以包含至少一種著色劑，例如顏料或染料，以此提供制劑所需的顏色。所述端部組合物可以為任何顏色和明暗度(shade)。可使用的顏色的實例包括黑色、綠色、灰色、棕色和藍色。在某些實施方案中，所需顏色通過結合至少兩種著色劑而實現。所結合的著色劑的量可以任意量改變以獲得所需顏色。著色劑的實例為炭黑和可呈金紅石型的二氧化鈦，但其他著色劑也是可用的。炭黑和二氧化鈦在制劑中既可用作顏料也可用作填料。顏料的其他實例包括但不限于硫酸鋇、氧化鋅、硫化鋅、堿式碳酸鉛、三氧化鋪、鋅鋇白(硫化鋅和硫酸鋇)、突光染料、oxaline染料、無機彩色顏料例如氧化鐵(如，四氧化三鐵和氧化鐵棕)、鐵藍、炭黑、粉煤灰、石墨、發光顏料、鋅黃、鋅綠、群青(ultramarine)、二氧化猛、鋪黑、猛紫、巴黎藍和施魏富特綠(Schweinfurter green),有機彩色顏料例如烏賊墨染料(sepia)、藤黃、Cassel棕、甲苯胺紅、對位紅、漢撒黃、靛藍(indigo)、偶氮染料、蒽醌類染料和靛類染料，以及二B,惡嗪、喹吖唳酮、酞菁、酞青藍、酞菁綠、異吲哚啉酮、金屬絡合物顏料，以及它們的混合物。在某些實施方案中，所述混合聚脲-聚氨酯端部組合物包含炭黑作為填料/顏料。所述混合聚脲-聚氨酯端部組合物中炭黑的用量可占端部組合物的O至約0.6重量％。
[0058]所述端部組合物也可包含消泡劑以減少聚合反應過程中產生的泡沫或氣泡的量。可使用適用于無溶劑聚脲-聚氨酯體系中的任何消泡劑。可用于端部材料(包括混合聚脲-聚氨酯端部組合物)中的消泡劑的合適實例包括但不限于有機硅消泡劑、礦物油/ 二氧化硅消泡劑、低表面張力添加劑和它們的混合物。可用于混合聚脲-聚氨酯端部組合物中的有機硅消泡劑實例包括但不限于聚硅氧烷溶液和聚硅氧烷的非水性乳液。可用作消泡劑的聚硅氧烷溶液的實例包括但不限于環己酮聚硅氧烷溶液、二異丁基酮聚硅氧烷溶液和它們的混合物。可用作消泡劑的非水性聚硅氧烷乳液的實例為聚硅氧烷丙二醇乳液。在某些實施方案中，所述消泡劑為以商品名BYK?-066N、BYK?-070、BYK?-077、BYK?-A500 購自 BYK ChemieGmbH(Wesel, Germany )的二異丁基酮聚硅氧烷溶液。在其他實施方案中，消泡劑為以商品名DEH YDRAN? 1208購自Cognis (Monheim, Germany)的有機娃消泡劑。所述混合聚脲-聚氨酯端部組合物中消泡劑的用量可占端部組合物的約0.1至約0.5重量％。
[0059]所述端部組合物中可加入水分清除分子，從而確保異氰酸酯基團(NCO)和羥基(OH)基團之間發生所需反應以形成聚氨酯，而不是在異氰酸酯基團(NCO)和水之間發生反應。因此，水分清除分子可用于控制所述端部組合物的聚氨酯預聚物組分的含水量。所述水分清除劑的實例包括但不限于物理吸收水的分子篩、生石灰、噁唑烷酮類、單異氰酸酯(例如對甲苯磺酰異氰酸酯)，以及原酸酯(例如原甲酸甲酯和原甲酸三乙酯)，以及它們的混合物。在某些實施方案中，可用于混合聚脲-聚氨酯端部組合物的水分清除分子為分子篩，例如能夠從系統中吸收水分的分子篩沸石。所述分子篩可具有約3至約4埃的尺寸以從系統中吸收水。在其他實施方案中，所述分子清除分子是50%的在蓖麻油中的固體漿料(solid paste)。可用于本發明的混合聚脲-聚氨酯端部組合物的水分清除分子的合適但非限制性實例包括可購自 Bayer Material Science, LLC(Pittsburgh, PA)的 BaylithL Paste、可購自 A.B.Colby, Inc.(McMurry, PA)的 Molsiv L paste 和通用油產品(UOP)Paste、以及可購自 Zeochem AG(Uetikon, Switzerland)的 Purmo 135T paste。所述混合聚脲-聚氨酯端部組合物中水分清除分子的用量可占端部組合物的約0.2至約2.5重量％。[0060]所述混合聚脲-聚氨酯端部組合物中也可包含減小濕氣敏感性添加劑，從而降低對自由水/濕氣的敏感性。不束縛于任何特定理論，可認為，這是通過降低異氰酸酯基團與水分子副反應的量而實現。濕氣敏感性添加劑的合適實例包括但不限于單體異氰酸酯噁唑燒類添加劑，例如Arnox LV和Arnox4,可購自TH Hilson Company (Wheaton, IL)；Incozol LV 和 Incozol4LV,可購自 Incorez Corporation (Lancashire, United Kingdom)；對甲苯磺酰基異氰酸酯(PTSI)、3-乙基-2-甲基-2-(3-甲基丁基)_1、以商品名Zoldine?MS-Plus (Angus/The Dow Chemical Company, Sterlington, LA)商購的 3-噁唑燒。可用于所述混合聚脲-聚氨酯端部組合物的濕氣敏感性添加劑的實例為Arnox LV。所述混合聚脲-聚氨酯端部組合物中Arnox LV的用量可占端部組合物的約0.2至約I重量％。
[0061]所述端部組合物中也可以使用助粘劑以提高基礎結構(underlying structural)分子的粘附性。所述助粘劑的實例包括但不限于，2-氨基乙基-二甲基甲氧基硅烷、6-氨基己基_ 二丁氧基硅烷、3_氛基丙基_ 二甲氧基硅烷、3_氛基丙基_ 二乙氧基硅烷、3_氛基丙基-甲基二甲氧基硅烷、3_氛基丙基-甲基二乙氧基硅烷、5_氛基戍基-二甲氧基硅烷、5-氨基戍基-二乙氧基硅烷、3-氨基丙基-二異丙氧基硅烷、Y -環氧丙氧基丙基二甲氧基硅烷、Y _環氧丙氧基丙基二乙氧基硅烷、Y _疏基丙基二甲氧基硅烷、Y _疏基丙基二乙氧基硅烷、Y _服基丙基二甲氧基硅烷、Y _服基丙基二乙氧基硅烷、1_[3_( 二甲氧基甲硅烷基)丙基]脲、1-[3_(三乙氧基甲硅烷基)丙基]脲、[3-(2-氨基乙基氨基)丙基]三甲氧基硅烷、[3_(2_氛基乙基氛基)丙基]二乙氧基硅烷、2_(3，4_環氧環己基)乙基-二甲氧基硅烷、2-(3，4-環氧環己基)乙基-二乙氧基硅烷、3-(苯基氣基)丙基-二甲氧基娃燒、3_(苯基氨基)丙基-二乙氧基硅烷、二 [3_( 二甲氧基甲娃烷基)丙基]胺、二 [3_( 二乙氧基甲硅烷基)丙基]胺、3-巰基丙基-甲基二甲氧基硅烷、3-巰基丙基-甲基二乙氧基硅烷、[3-(2-氨基乙基氨基)丙基]甲基二甲氧基硅烷、[3-(2-氨基乙基氨基)丙基]甲基二乙氧基硅烷、3-環氧丙氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-環氧丙氧基丙基-甲基二乙氧基硅烷、3-環氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷，或它們的結合物。在某些實施方案中，在所述混合聚脲-聚氨酯端部組 合物中3-環氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷可用作助粘劑。所述混合聚脲-聚氨酯端部組合物中助粘劑的用量可占端部組合物的約0.1至約0.8重量％。
[0062]所述端部材料中還可使用減粘劑以降低在加工過程中的粘度并提高流動。這些添加劑也能夠改善高粘度多元醇與低粘度異氰酸酯的混合。在某些實施方案中，消泡劑可起到減粘劑的作用。可用于所述聚脲-聚氨酯混合端部材料的減粘劑的合適實例包括但不限于，低分子量乙二醇醚、二甲基AGS酯和碳酸丙烯酯、購自 BYK Chemie GMBH (Wesel, Germany)的 Viscobyk^ 4015，以及購自 The Lubrizol
Corporation (Wickliffe，OH)的Solsperse?:超分散劑。在某些實施方案中，所述混合聚
脲-聚氨酯混合端部材料包括聚氧化烯衍生物減粘劑。在某些實施方案中，所述聚氧化烯衍生物減粘劑包含約30至約60重量％的聚氧化烯、約30至約60重量％的三乙二醇單丁基醚、以及約10至約30重量％的燒撐二醇(alkylene glycol)的低聚物。在所述混合聚脲-聚氨酯端部組合物制劑中可包含的減粘劑的合適但非限制性實例為購自BYK ChemieGMBH(Wesel1Germany)的BYK-P9915。所述混合聚脲-聚氨酯端部組合物中減粘劑的用量可占端部組合物的約O至約2.5重量％。[0063]所述端部材料(包括所述混合聚脲-聚氨酯端部組合物制劑)中還可以使用UV穩定劑。所述UV穩定劑可包括以商品名Ciba? Tinuvin? 328購自BASFSE (Ludwigshafen, Germany)的2_(2’_羥基苯基)苯并三唑)；2-譯基二苯甲酮，例如甲酮，以商品名 Ciba? Chimassorb? 81 購自 BASF SE (Ludwigshafen, Germany)的[2-羥基-4-(辛氧基)苯基]苯基；被取代和未取代的苯甲酸的酯；丙烯酸酯；鎳化合物；受阻胺類光穩定劑("HALS")，如1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基癸二酸甲酯、癸二酸雙(I, 2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基)酯+1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基癸二酸甲酯、癸二酸雙(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)酯、丁二酸二甲酯與4-羥基-2，2，6，6-四甲基-1-哌啶乙醇的聚合物、丙二酸雙(1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基)-2- 丁基-2- (4-羥基-3，5- 二叔丁基芐基)酯；空間位阻胺、草酰替苯胺；2-(2_羥基苯基-1，3，5-三嗪；以及它們的混合物。可用于所述聚脲-聚氨酯端部組合物的UV穩定劑的合適但非限制性實例為購自The HansonGroup LLC(Duluth, GA)的PolyStablOO。在某些實施方案中，用于所述混合聚脲-聚氨酯端部組合物的UV穩定劑為1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基癸二酸甲酯。所述混合聚脲-聚氨酯端部組合物中UV穩定劑的用量可占端部組合物的約0.1至約2.0重量％。
[0064]在某些實施方案中，所述混合聚脲-聚氨酯端部組合物在24小時固化后具有約1400至約3500psi的壓縮強度，所述壓縮強度根據ASTM C579Method B使用2〃x2〃x2〃立方體法測得。24小時和I周的壓縮強度值可根據所述端部的質量以及施用端部材料時的環境溫度而變化。在某些實施方案中，所述混合聚脲-聚氨酯端部組合物(含有骨料)在I周固化后具有約2600至約3700psi的壓縮強度。
[0065]所述混合聚脲-聚氨酯端部組合物呈現優異的拉伸強度。所述端部材料在斷裂前根據ASTM D638測得的伸長率應至少為200%。本發明的端部材料超過該值，且在某些實施方案中，所述混合聚脲-聚氨酯端部組合物在斷裂前測得的伸長率為225%。
[0066]所述混合聚脲-聚氨酯端部組合物具有足夠的抗沖擊性，且通過了根據ASTM測試(原名為 ASTM D3029)在 32° F(0°C)、_20° F(_29°C )和 158° F(70°C )的沖擊 / 每立方數沖擊測試。
[0067]在不添加低含水量骨料的情況下，所述混合聚脲-聚氨酯端部組合物在75° F下具有約400至約800cps的初始布魯克菲爾德(Brookfield)粘度(使用軸#3在IOrpm下測試)。將低含水量骨料添加至所述混合聚脲-聚氨酯端部組合物后粘度進一步增加。
[0068]還提供一種將端部材料施加于基礎設施構造用的伸縮接頭系統內的方法。所述方法包括:將所述端部組合物的第一組分從第一存儲容器經由第一導管泵送至混合室中；將所述端部組合物的第二組分從第二存儲容器經由第二導管泵送至混合室中。然后將所述端部組合物的第一組分和第二組分在混合室中混合，從而引發第一組分和第二組分之間的反應以形成端部組合物。在某些實施方案中，第一存儲容器中的第一組分包括多元醇材料，且第二存儲容器中的第二組分包括異氰酸酯材料。在其他實施方案中，第一存儲容器中的第一組分包括多元醇和胺，所述組分在與來自第一存儲容器的異氰酸酯混合時形成聚脲-聚氨酯混合端部材料。在某些實施方案中，可將其它成分加入至第一存儲容器中作為第一組分，其它成分可包括但不限于，催化劑、顏料、消泡劑、水分清除分子、減小濕氣敏感性添加劑、助粘劑、減粘劑和UV吸收劑中的至少一種。
[0069] 所述混合室可包括機械混合室或靜態混合室。在某些實施方案中，混合室為靜態混合室。在包含所述端部材料制劑的組分于混合頭中混合后，所述端部材料混合物可施加至相鄰結構構件的凹口部。將所述端部材料混合物施加至相鄰結構構件的凹口部的方法包括:使所述材料由混合頭流經置于所述伸縮接頭端部內的含有多個孔的第三導管(例如，含有通孔的軟管)，或使所述材料流經位于可移動混合頭內的孔(例如，噴嘴)。
[0070]在使用第三導管(例如軟管)的實施方案中，所述第三導管在施加端部材料后可與混合頭拆離，使得第三導管在施加端部材料后保留在結構構件的凹口部內。
[0071]在某些實施方案中，所述可移動混合頭可手動地或機械地沿著伸縮接頭的長度移動，以使端部材料均勻施加。
[0072]圖1示出了可用于將端部材料施加至基礎設施構造用的伸縮接頭系統的裝置的一個示例性實例。裝置10包括用于存儲所述端部材料的兩種(2)液體組分的第一容器12和第二容器14。例如，在某些實施方案中，所述端部材料的組分可分為兩個部分，即A部分，其包含多元醇和任選地至少一種胺；以及B部分，其包含異氰酸酯。所述端部材料的A部分存儲于第一容器12中，且所述端部材料的B部分存儲于第二容器14中。第一存儲容器12中的A部分與第二存儲容器14中的B部分的比例約為2:1。所述端部材料的A部分由第一存儲容器12中的孔13流經第一導管16，且所述端部材料的B部分由第二存儲容器14中的孔15流經第二導管18。所述端部材料的A部分由于重力作用流經第一導管16進料至第一泵20中，且所述端部材料的B部分由于重力作用流經第二導管18進料至第二泵22中。第一泵20將穿過第一導管16的A部分端部材料泵送至歧管(manifold) 24中并進入靜態混合頭28。同樣，第二泵22將穿過第二導管18的B部分端部材料泵送至歧管24中并進入靜態混合頭28。電子控制和校準裝置21和23連續地監測并調節輸送至歧管24的A部分和B部分的材料的量。A部分和B部分的粘度因環境空氣溫度的變化而變化。粘度值通常隨空氣溫度降低而升高。裝置21和23使得伸縮接頭裝置在寬范圍的環境空氣溫度內進行操作，從而確保能獲得適當的混合比。歧管24包括內室(internal chamber) 25和26,以此保持A部分和B部分處于分離狀態，直至A部分材料和B部分材料均進入混合頭28。所述端部材料的A部分和B部分在靜態混合頭28中混合以形成端部材料。所述端部材料經由端部噴嘴42離開靜態混合頭28。所述伸縮接頭系統36在施用端部材料之前至少部分預填充有低含水量骨料38用于進一步增強。
[0073]圖2示出了可用于將端部材料施加至基礎設施構造用的伸縮接頭系統的裝置的另一個示例性實例。裝置40包含用于存儲所述端部材料的兩種(2)液體組分的第一存儲容器12和第二存儲容器14。例如，在某些實施方案中，所述端部材料的組分可分為兩個部分，即A部分，其包含多元醇和任選地至少一種胺；以及B部分，其包含異氰酸酯。所述端部材料的A部分存儲于第一容器12中，且所述端部材料的B部分存儲于第二容器14中。第一存儲容器12中的A部分與第二存儲容器14中的B部分的比例約為2:1。所述端部材料的A部分由第一存儲容器12中的孔13流經第一導管16，且所述端部材料的B部分由第二存儲容器14中的孔15流經第二導管18。所述端部材料的A部分由于重力作用流經第一導管16進料至第一泵20中 ，且所述端部材料的B部分由于重力作用流經第二導管18進料至第二泵22中。第一泵20將穿過第一導管16的A部分端部材料泵送至歧管24中并進入靜態混合頭28。同樣，第二泵22將穿過第二導管18的B部分端部材料泵送至歧管24中并進入靜態混合頭28。電子控制和校準裝置21和23連續地監測并調節輸送至歧管24的A部分和B部分的材料的量。A部分和B部分的粘度因環境空氣溫度的變化而變化。粘度值通常隨空氣溫度降低而升高。裝置21和23使得伸縮接頭裝置在寬范圍的環境空氣溫度內進行操作，從而確保能獲得適當的混合比。歧管24包括內室25和26，以此保持A部分和B部分處于分離狀態，直至A部分材料和B部分材料均進入混合頭28。所述端部材料的A部分和B部分在靜態混合頭28中混合以形成端部材料。所述端部材料經由具有多個孔32的第三導管30 (例如，具有預鉆(pre-drilled)通孔的管或軟管)離開靜態混合頭28。第三導管30被插入已使用一層低含水量骨料38處理的伸縮接頭36中。所述端部材料由靜態混合頭28經由端部噴嘴42流入第三導管30，并通過設于第三導管30內的孔32而離開第三導管30并進入所述伸縮接頭系統36。所述伸縮接頭36在施用端部材料之前至少部分預填充有低含水量骨料38用于進一步增強。
[0074]圖3示出了所述伸縮接頭系統的一個示例性實施方案。圖3示出了包括第一結構構件52和第二結構構件54的伸縮接頭系統70。第一結構構件52和第二結構構件54分別含有預留孔堵塊(即，凹口部)56和58。伸縮接頭由鋼材72和74構成，且橡膠密封材料78被置于預留孔堵塊區域內以密封相鄰的第一和第二結構構件52和54之間的間隙。預留孔堵塊56和58填充有端部材料62和64以使伸縮接頭連接至結構構件且使得所述連接水密。預留孔堵塊56和58填充有端部材料62和64。預留孔堵塊56和58各自進一步包含嵌入端部材料62和64 (存在于預留孔堵塊56和58中)內的第一通道72和第二通道74。通道72和74通過錨固件76 (對于通道72未示出)穩定在端部材料62和64中。
[0075]圖4示出了所述伸縮接頭系統的一個示例性實施方案。圖4示出了包括第一結構構件52和第二結構構件54的伸縮接頭系統80。第一結構構件52和第二結構構件54分別含有預留孔堵塊(即，凹口部)56和58。預留孔堵塊56和58填充有端部材料62和64。第一凸緣(flange) 82和第二凸緣84分別使腺狀密封件86連接至預留孔堵塊56和58。 [0076]圖5示出了所述伸縮接頭系統的一個示例性實施方案。圖5示出了包括第一結構構件52和第二結構構件54的伸縮接頭系統90。第一結構構件52和第二結構構件54分別含有預留孔堵塊(即，凹口部)56和58。預留孔堵塊56和58填充有端部材料62和64。第一凸緣82、第二凸緣84、第一錨固件92和第二錨固件94分別使腺狀密封件96連接至預留孔堵塊56和58。
[0077]圖6示出了所述伸縮接頭系統的一個示例性實施方案。圖6示出了包括第一結構構件52和第二結構構件54的伸縮接頭系統100。第一結構構件52和第二結構構件54分別含有預留孔堵塊(即，凹口部)56和58。預留孔堵塊56和58填充有端部材料62和64。第一凸緣82和第二凸緣84分別使滑動密封件102連接至預留孔堵塊56和58。
[0078]圖7示出了所述伸縮接頭系統的一個示例性實施方案。圖7示出了包括第一結構構件52和第二結構構件54的伸縮接頭系統50。第一結構構件52和第二結構構件54分別含有預留孔堵塊(即，凹口部)56和58。伸縮接頭66包括支撐桿60。預留孔堵塊56和58填充有端部材料62和64以使伸縮接頭66連接至結構構件52和54且使所述連接水密。
[0079]圖8示出了所述伸縮接頭系統的一個示例性實施方案。圖8示出了包括第一結構構件202和第二結構構件204的伸縮接頭系統200。第一結構構件202和第二結構構件204分別含有預留孔堵塊(即，凹口部)206和208。預留孔堵塊206和208填充有端部材料210和212。預成型伸縮接頭密封件214位于第一結構構件202和第二結構構件204之間的間隙216中。預成型密封件214包括凹槽(groove)或通道218，220。粘合材料222，224被施加至凹槽218, 220以使預成型密封件214膠合(adhesively bond)至固化端部材料210，212。不受限地，預成型密封件214可包含吹制低密度閉孔乙烯乙酸乙烯酯-聚乙烯共聚物。
[0080] 圖9示出了所述伸縮接頭系統的一個示例性實施方案。圖9示出了包括第一結構構件302和第二結構構件304的伸縮接頭系統300。第一結構構件302和第二結構構件304分別含有預留孔堵塊(即，凹口部)306和308。預留孔堵塊306和308填充有端部材料310和312。預成型伸縮接頭密封件314位于第一結構構件302和第二結構構件304之間的間隙316中。預成型密封件314通過合適的粘合劑318，320膠合至固化端部材料310，312。不受限地，預成型密封件314可包含預成型有機硅密封膠條，所述膠條與有機硅密封膠就地粘結。
[0081]因此，所述伸縮接頭包含相鄰的第一和第二結構構件，在所述結構構件之間具有限定的間隙；所述相鄰的第一和第二結構構件(sections)表面形成的凹口 ；以及位于所述相鄰的第一和第二結構構件的至少一個構件的所述凹口內的混合聚脲-聚氨酯組合物。
[0082]上述實施方案的伸縮接頭可進一步包含延伸跨過所述間隙的密封件。
[0083]上述實施方案任一項的伸縮接頭，其中所述混合聚脲-聚氨酯共混物的聚脲組分包含胺和多元醇的反應產物，且其中所述混合聚脲-聚氨酯共混物的聚氨酯組分包含異氰酸酯和多元醇的反應產物。
[0084]上述實施方案任一項的伸縮接頭，其中所述異氰酸酯包含芳族異氰酸酯、脂族異氰酸酯中的至少一種，以及它們的混合物。
[0085]上述實施方案任一項的伸縮接頭，其中所述芳族異氰酸酯選自亞甲基二苯基二異氰酸酯(MDI)、甲苯二異氰酸酯(TDI)、聚亞甲基二苯基二異氰酸酯(PMDI)、對亞苯基二異氰酸酯(PDI)、萘二異氰酸酯(NDI)，和它們的混合物。
[0086]上述實施方案任一項的伸縮接頭，其中所述異氰酸酯包含亞甲基二苯基二異氰酸酯。
[0087]上述實施方案任一項的伸縮接頭，其中所述多元醇包含脂肪酸酯。
[0088]上述實施方案任一項的伸縮接頭，其中所述脂肪酸酯選自天然脂肪酸酯、合成脂肪酸酯以及它們的混合物。
[0089]上述實施方案任一項的伸縮接頭，其中所述天然脂肪酸酯選自芥花油、蓖麻油、椰子油、棉籽油、亞麻籽油、大麻籽油、霍霍巴油、橄欖油、棕櫚油、花生油、南瓜子油、紅花油、芝麻油、大豆油、葵花籽油，以及它們的混合物。
[0090]上述實施方案任一項的伸縮接頭，其中所述天然脂肪酸酯包含蓖麻油。
[0091]上述實施方案任一項的伸縮接頭，其中所述胺包含單官能胺、雙官能胺、三官能胺中的至少一種，或其混合物。
[0092]上述實施方案任一項的伸縮接頭，其中所述胺包含兩種雙官能胺和一種三官能胺。
[0093]上述實施方案任一項的伸縮接頭，其中至少一種所述雙官能胺包含芳族胺。
[0094]上述實施方案任一項的伸縮接頭，其中所述芳族胺包含4，4’ -亞甲基雙[N-仲丁基苯胺]。[0095]上述實施方案任一項的伸縮接頭，其中至少一種所述雙官能胺包含低聚二胺。
[0096]上述實施方案任一項的伸縮接頭，其中所述低聚二胺包含聚四亞甲氧醚-雙-對-氨基苯甲酸酯。
[0097]上述實施方案任一項的伸縮接頭，其中所述三官能胺包含聚醚胺。
[0098]上述實施方案任一項的伸縮接頭，其中所述聚醚胺包含聚氧丙烯二胺。
[0099]上述實施方案任一項的伸縮接頭，其中所述混合聚脲-聚氨酯端部組合物還包含催化劑、顏料、消泡劑、水分清除分子、減小濕氣敏感性添加劑、粘合劑、減粘劑或UV光吸收劑中的至少一種。
[0100]上述實施方案任一項的伸縮接頭，其中所述催化劑包含1，8- 二氮雜雙環[5.4.0]i 碳-7-烯、1，5-二氮雜-雙環[5.4.0] -|碳-5-烯中的至少一種；或它們的混合物。
[0101]上述實施方案任一項的伸縮接頭，其中所述消泡劑包含二異丁基酮；所述顏料包含炭黑；所述水分清除分子包含分子篩沸石；所述減小濕氣敏感性添加劑包含噁唑烷；所述粘合劑包含3-環氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷；以及UV光吸收劑包含1，2，2，6，6-五甲基-4-哌唳基癸二酸甲酯。
[0102]上述實施方案任一項的伸縮接頭，其中所述消泡劑起到減粘劑的作用。
[0103]上述實施方案任一項的伸縮接頭，其中所述減粘劑包含約30至約60重量％的聚氧化烯、約30至約60重量％的三乙二醇單丁基醚、以及約10至約30重量％的烷撐二醇的低聚物。
[0104]上述實施方案任一項的伸縮接頭，其中所述骨料包含含水量低于0.1 %的骨料。
[0105]上述實施方案任一項的伸縮接頭，其中約50體積％至約60體積％的凹口用低含水量骨料填充，且約40體積％至約50體積％的伸縮接頭用端部材料填充。
[0106]上述實施方案任一項的伸縮接頭，其中所述混合聚脲-聚氨酯端部組合物具有約225%的斷裂伸長率。
[0107]上述實施方案任一項的伸縮接頭，其中所述混合聚脲-聚氨酯端部組合物在75° F(240C )下完全膠凝的固化時間為約4至約10分鐘。
[0108]上述實施方案任一項的伸縮接頭，其中所述混合聚脲-聚氨酯端部組合物在75° F(240C )下完全膠凝的固化時間為約I至約3小時。
[0109]因此，所述伸縮接頭包含:相鄰的第一和第二結構構件，在所述結構構件之間具有限定的間隙；所述相鄰的第一和第二結構構件表面形成的凹口 ；以及上述實施方案任一項的端部組合物，其位于所述相鄰的第一和第二結構構件的至少一個構件的所述凹口內，所述端部組合物包含聚合物組合物和低含水量骨料。
[0110]因此，將端部組合物施加于伸縮接頭內的方法包括:將至少一種異氰酸酯從第一存儲容器經由第一導管引入至混合室中；將至少一種多元醇和胺從第二存儲容器經由第二導管引入至混合室中；在混合室中混合所述異氰酸酯、多元醇和胺以形成上述實施方案任一項的端部組合物；以及將所述混合聚脲-聚氨酯端部組合物通過可移動輸出施加至伸縮接頭中形成的凹口內。
[0111]上述實施方案的方法，其中所述第一組分通過泵送從第一存儲容器引入混合室中，且第二組分通過泵送從第二存儲容器引入混合室中。
[0112]上述實施方案任一項的方法，其中連續監測并調整泵送至混合室中的第一組分和第二組分的量以確保獲得適當的混合比。
[0113]上述實施方案任一項的方法，其進一步包含:在所述相鄰的第一和第二結構構件的至少一個構件表面形成的所述凹口內放置具有多個孔的導管；以及將混合物施加至所述伸縮接頭中形成的凹口內。
[0114]盡管上文已經結合多個示例性實施方案描述了本發明公開內容，但是應理解，在不偏離本發明的情況下，可使用其他類似實施方案，或者可對所描述的實施方案做出修改和添加，用于執行 本說明書中公開的相同功能。上述實施方案在替代方案中并不是必需的，因為各種實施方案可組合以提供所希望的特性。因此，本發明公開內容不應局限于任何單個實施方案，相反，其廣度和范圍應根據所附權利要求的記載來理解。
【權利要求】
1.一種伸縮接頭，其包括: 相鄰的第一和第二結構構件，在所述結構構件之間具有限定的間隙； 所述相鄰的第一和第二結構構件表面形成的凹口；以及 位于所述相鄰的第一和第二結構構件中的至少一個構件的所述凹口內的混合聚脲-聚氨酯組合物。
2.權利要求1的伸縮接頭，其進一步包括延伸跨過所述間隙的密封件。
3.權利要求1的伸縮接頭，其中所述混合聚脲-聚氨酯共混物的聚脲組分包含胺和多元醇的反應產物，且其中所述混合聚脲-聚氨酯共混物的聚氨酯組分包含異氰酸酯和多元醇的反應產物。
4.權利要求3的伸縮接頭，其中所述異氰酸酯包含芳族異氰酸酯、脂族異氰酸酯中的至少一種，以及它們的混合物。
5.權利要求4的伸縮接頭，其中所述芳族異氰酸酯選自亞甲基二苯基二異氰酸酯(MDI)、甲苯二異氰酸酯(TDI)、聚亞甲基二苯基二異氰酸酯(PMDI)、對亞苯基二異氰酸酯(PDI)、萘二異氰酸酯(NDI)，及它們的混合物。
6.權利要求5的伸縮接頭，其中所述異氰酸酯包含亞甲基二苯基二異氰酸酯，且其中所述多元醇包含脂肪酸酯。
7.權利要求6的伸縮接頭，其中所述脂肪酸酯選自天然脂肪酸酯、合成脂肪酸酯以及它們的混合物。
8.權利要求7的伸縮接頭，其中所述天然脂肪酸酯選自芥花油、蓖麻油、椰子油、棉籽油、亞麻籽油、大麻籽油、霍霍巴油、橄欖油、棕櫚油、花生油、南瓜子油、紅花油、芝麻油、大豆油、葵花籽油，以及它們的混合物。
9.權利要求3的伸縮接頭，其中所述胺包含單官能胺、雙官能胺、三官能胺中的至少一種，或其混合物。
10.權利要求9的伸縮接頭，其中所述胺包含兩種雙官能胺和一種三官能胺。
11.權利要求10的伸縮接頭，其中至少一種所述雙官能胺包含芳族胺。
12.權利要求10的伸縮接頭，其中至少一種所述雙官能胺包含低聚二胺。
13.權利要求10的伸縮接頭，其中所述三官能胺包含聚醚胺。
14.權利要求3的伸縮接頭，其中所述混合聚脲-聚氨酯端部組合物還包含催化劑、顏料、消泡劑、水分清除分子、減小濕氣敏感性添加劑、粘合劑、減粘劑或UV光吸收劑中的至少一種。
15.權利要求1的伸縮接頭，其中含水量低于0.1 %的骨料與所述聚脲-聚氨酯端部組合物共混。
16.權利要求15的伸縮接頭體系,其中約50體積％至約60體積％的凹口用低含水量骨料填充，且約40體積％至約50體積％的伸縮接頭用端部材料填充。
17.權利要求1的伸縮接頭，其中所述混合聚脲-聚氨酯端部組合物的特征在于以下至少一種:(i)所述端部組合物具有約225%的斷裂伸長率，(ii)所述端部組合物在75° F(240C )下完全膠凝的固化時間為約4至約10分鐘，以及(iii)所述端部組合物在75° F(240C )下完全膠凝的固化時間為約I至約3小時。
18.—種伸縮接頭，其包括:相鄰的第一和第二結構構件，在所述結構構件之間具有限定的間隙； 所述相鄰的第一和第二結構構件表面形成的凹口；以及 端部組合物，其位于所述相鄰的第一和第二結構構件中的至少一個構件的所述凹口內，所述端部組合物包含聚合物組合物和低含水量骨料。
19.將端部組合物施加于伸縮接頭內的方法，包括: 將所述端部組合物的第一組分從第一存儲容器經由第一導管引入至混合室中； 將所述端部組合物的第二組分從第二存儲容器經由第二導管引入至混合室中； 混合所述第一組分 和第二組分以引發所述第一組分和第二組分之間的反應；以及將所述第一組分和第二組分的混合物施加至所述相鄰的第一和第二結構構件中的至少一個構件表面形成的凹口內。
20.權利要求19的方法，其中所述混合室包括靜態混合頭。
21.權利要求19的方法，其中所述第一組分通過泵送從第一存儲容器引入混合室中，且第二組分通過泵送從第二存儲容器引入混合室中。
22.權利要求19的方法，其中施加的步驟包括將混合聚脲-聚氨酯端部組合物通過可移動輸出施加至伸縮接頭中形成的凹口內。
23.權利要求19的方法，其進一步包括:在所述相鄰的第一和第二結構構件中的至少一個構件表面形成的凹口內放置具有多個孔的導管；以及將混合聚脲-聚氨酯端部組合物通過所述導管施加至伸縮接頭中形成的凹口內。
24.權利要求19-23任一項的方法，其包括: 將至少一種異氰酸酯從第一存儲容器經由第一導管引入至混合室中； 將至少一種多元醇和胺從第二存儲容器經由第二導管引入至混合室中； 在混合室中混合所述異氰酸酯、多元醇和胺以形成端部材料；以及將所述混合聚脲-聚氨酯端部材料通過具有多個孔的第三導管施加至伸縮接頭，其中第三導管位于所述相鄰的第一和第二結構構件中的至少一個構件表面形成的凹口內。
【文檔編號】C08L75/04GK103974991SQ201280060025
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2012年12月6日 優先權日:2011年12月6日
【發明者】D·坎貝爾, 小F·V·阿皮切拉, K·沃恩泰勒, G·莫爾 申請人:建筑研究和技術有限公司