充填聚合物的片状材料的制作方法

专利名称：充填聚合物的片状材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及充填了聚合物的片状材料的制造方法，具体涉及制造充填了聚合物的片状材料的连续方法，其中包括这样一步，即将液态可聚合单体充进入液态单体吸收剂或液态单体吸附剂基底，所述液态单体吸收剂或液态单体吸附剂基底中包含聚合催化剂和/或聚合引发剂，用于随后的单体聚合过程，而单体不会过早发生聚合。
背景技术：
PCT公开申请WO 00/72958A1(’958)描述了一种多孔基底，如土工布衬垫，所述土工布衬垫中包含一种聚合物，如聚丙烯酰胺和/或部分中和的聚丙烯酸(例如聚丙烯酸和聚丙烯酸钠)，并较为适宜地包含粘土。当单体包埋在土工布中时，所述聚合物主要在原位合成连同粘土，形成挡水材料，所述挡水材料具有优异的低水渗透率，且活性阻挡层材料的重量显著小于’958发明出现之时当时所用的土工合成衬垫中包含的活性阻挡层材料的重量。
已经发现，根据WO 00/72958所述生产制品的方法得到的产品含有较高百分数的水，使得难以将该产品使用要防止水穿透的表面上，而且使得该产品运输的成本更高，因而使其由于土工布中活性阻挡层材料少而具有的重量小、成本低的优点打了折扣。此外，根据WO 00/72958A1，在连续生产过程中需将聚合水溶液、聚合催化剂和交联剂预混合并同时充入到多孔基底中。已经发现，只能制备少数批量的可聚合单体，或者可聚合单体在充入到多孔基底之前就开始聚合，结果导致挡水性低，固体保持量下降。
发明概述根据本发明介绍的生产方法，已经发现，在液体吸收剂或液体吸附剂(以下统称为“液体吸着剂”)基底中，即宜为片状材料形式的多孔土工布中，直接加入聚合催化剂或聚合引发剂，形成会引发聚合的基底或片状材料，随后再将单体溶液充入进所述会引发聚合的基底，与其中的催化剂或聚合引发剂完全接触，完全地发生聚合反应，形成包埋聚合物的基体，而不会发生单体在接触基底之前就部分聚合的情况。已经发现，就包埋并联锁的聚合物固体的保持量而言，单体在与会引发聚合的基底接触情况下发生完全聚合所获得的结果最好。在将单体充入基底之前，宜在多孔基底中只加入聚合催化剂或聚合引发剂，或者还加入单体用的交联剂和/或单体与形成的聚合物用的碱性中和剂。
含有无聚合催化剂或聚合引发剂的可聚合单体的聚合溶液可以大批量混合，所述大批量的聚合溶液不会在充入液态吸着剂基底之前过早发生聚合。此外，通过使用能保留单体而含聚合催化剂或聚合引发剂的基底，聚合溶液只需少量的载体，如水和/或有机溶剂，即可被有效地送入基底，这样，含单体的聚合溶液就能容易地进入含催化剂或引发剂的基底中，从而使干燥时间和溶剂消耗量最少。
因此，本发明所述制品和方法的一个方面，是提供一种生产含有包埋聚合物的片状材料的方法，所述包埋聚合物基本上只是在与会引发聚合的液态吸着剂片状材料接触时才聚合而成的，其过程是将不含聚合催化剂和聚合引发剂的聚合单体溶液包埋到会引发聚合的液态吸着剂片状材料中，使之与聚合催化剂和/或聚合引发剂接触，然后发生原位聚合。单体仅在与已经预载了用于可聚合单体的聚合催化剂和/或聚合引发剂的片状材料接触时才发生聚合。根据本发明所揭示的方法，在片状材料与可聚合单体接触之前，第一步先在片状材料或用来制备片状材料的组分(例如纤维)中负载聚合催化剂或聚合引发剂，可以使基底中生成的聚合物牢固地联锁起来。此外，可制备大批量的含有单体但不含用于可聚合单体的聚合催化剂和/或聚合引发剂的聚合溶液，其中单体不会过早发生聚合。
所述生产方法可用来生产其中有原位形成的聚合物的制品，所述制品结构牢固，其中包含与所形成的聚合物交错在一起并在结构上与聚合物相连的片状材料增强物，例如片状织物，其中所述聚合物存在于制品的所有厚度范围，即包埋在所述片状材料的任何部分，或者在其任何截面厚度范围内，这可以通过恰当地放置聚合催化剂或聚合引发剂在织物中，以得到含聚合物的韧性或刚性织物材料来实现。本发明所述方法可用来生产各种改进的制品，包括具有聚合物密集区的制品；至少其中一部分聚合物被一种或多种额外的或替换的组分，如水膨胀性粘土(例如蒙脱土)所取代，含有或不含聚合物的制品；以及(或)污染物处理材料，如沸石或亲有机物的粘土，用来处理污染物，例如水里的有机污染物或水底材料(例如土壤)中的有机污染物；聚合物最大程度地结合在片状材料中；在所述制品的一个或两个主表面上施涂一层或数层不透水性或透水性密封材料，如一层可剥离材料、一层不透水膜、或用来更好地密封所形成的制品的粘合剂层；在所述制品的一个或两个在表面上和/或任何边缘上施涂固体或液体胶粘剂材料或组合物，以更完整地保留在生产过程中聚合生成的几乎所有聚合物；在生产过程中，在所述制品顶部和/或底部主表面当中、之间或之上的某个部位插入一种或多种刚化材料，以获得各种程度的柔性或刚性的能力，所述刚性化材料如一层玻璃纤维、绳子、卡纸、相对较有刚性的波纹材料(例如波纹卡纸)等；在聚合反应之前、当中或之后，从结构上致密化或使被聚合物材料所包围的纤维致密化或固定在一起的适应性，可以用任何方法，例如针剌、缝合、绗缝、饱和键合，例如熔化相邻纤维上的聚合物涂层使其片于致密成压缩状态，例如用粘合剂将纤维粘在一起，又例如熔化所形成的聚合物，用化学方法使纤维结合在一起；提供一个片状材料层，其纤维具有各种尺寸和/或形状和/或但尼尔，或者独自存在，或者是与其他纤维形成的混合物，以便在粘合到所形成的聚合物上时获得各自的优点。
在一种实施方式中，所述片状材料层或液态吸着剂基底可以是疏松的纤维垫，所述纤维垫已经通过(例如)浸涂或喷涂与聚合催化剂和/或聚合引发剂接触或经其预处理，然后使预处理垫与可聚合单体接触，从而使单体发生原位聚合。在此实施方式中，可在单体的原位聚合之前、之中或之后，将所述疏松的纤维垫致密化，以增加垫子的密度。经此致密化后，可使垫子具有足够的结构完整性，便子运输、逆送和安装，而不会造成其中的聚合物显著损失。通过在生产片状材料的过程中加到纤维上，原位形成的聚合物为接触纤维所包围，形成充填了聚合物的片状材料，其中所述聚合物至少嵌入所述制品的部分厚度，位于构成纤维直角深度的相邻平面之间。含有单体或聚合物的垫子在聚合之前、之中或之后，可在结构上加以致密化，例如通过缝合或针刺和/或熔化使涂敷了聚合物的纤维连接在一起。缝合或针刺可在一个主表面或两个主表面上位于隔开的许多位置上，以提供结构良好的织物材料，所述织物材料宜在所述制品全部厚度或只是部分厚度范围内具有均匀分散在其中的聚合物。所述单体可在疏松垫子制品中聚合成为纤维上涂的层，所述制品通过(例如)针刺进行致密化，然后将聚合物加热至其熔化温度(宜在取出聚合炉后趁其是热时)，此致密化步骤就可使涂敷了聚合物的相邻纤维接触，以便聚合物与相邻纤维混杂在一起。此时，垫子可冷却到低于聚合物熔点的温度，以便相邻的纤维与固化的聚合物熔凝在一起。
所述生产方法为形成充填有聚合物或部分充填有聚合物的织物提供了很大的灵活性，所述织物在各种相邻或隔开的平面上，沿着成品织物的厚度方向，在各种所需厚度范围内，均匀或部分均匀地充填了一种或多种聚合物，所述制造方法还为改变聚合物的量和位置提供了很大的灵活性，所述聚合物牢固地位于并固定于在纤之间维或所述制品的其他部分之间。此外，通过在垫子致密化使之前加入可聚合单体，形成的聚合物能更加牢固地固定在相邻纤维之间，因此，聚合物在贮存、运输或安装过程中从成品织物中损失的可能性减小。
如果需要的话，所述垫子的一部分可以不含聚合催化剂或引发剂或单体，以便获得一个或多个不含聚合物的空间或截面，从而在聚合反应中为单体膨胀提供空间，或为加入其他添加剂提供空间，所述添加剂如粉状或粒状材料，如吸水粘土(例如纳或钙蒙脱土)、亲有机物粘土、沸石或其他污染物处理材料，如本受让人的美国专利No.5043076和5237945所述，这两个专利参考结合于。例如，在顶部主表面、底部主表面的一预定厚度内或制品的中间三维厚度范围内不加聚合物，就可以形成足够的织物孔隙度，使边上的气体从制品中未填充的部分排出。或者，聚合物可以在一个或两个主表面中靠近顶部或底部表面纤维的地方比较集中，以便从制品内部挤出到直接位于制品一个或两个外表面之上和/或之下的平整表面上，由此产生聚合物的密封层，所述密封层可密封相邻或重叠制品的重叠部分和接缝部分。
本发明生产的制品能使分散于片状材料纤维之间且牢固连接在片状材料纤维之上的聚合物保持相对密集但均匀的分布。在其他一些实施方式中，当将所述制品用作填埋阻挡层、池塘衬垫，或用于其他作为水阻挡层的已知用途时，在安装过程中，可将不透水层附着在所述制品的一个或两个主外表面上，或将其置于相邻制品之间或单个制品的相邻层之间，或置于相邻制品的重叠部分上，以提供额外的防水层或不透水安全层。
根据本发明一个实施方式的一个可有的重要特征，纤维片状材料的疏松垫，在单体聚合之前、之中或之后，可通过针刺、缝合、绗缝，和/或熔化将聚合物涂敷的纤维粘合起来，从而致密化(从结构上固定起来，从而确定最终的厚度)，所述单体是在将片状材料或其组分(例如纤维)致密化接触之后施加的所述致密化步骤是在压缩疏松纤维垫的同时，通过针刺操作将使垂直隔开的纤维与水平取向的纤维缠绕在一起。润滑过程可由湿单体完成，或者可以加入水，以便在单体完全聚合后对针起润滑作用。此外，当聚合物处于或高于其熔化温度时，对疏松垫压缩，然后冷却聚合物使其固化，而垫子得以充分压缩，以使涂敷了聚合物的相邻纤维相互接触，这样就可以方便地省去针刺或缝合步骤。
根据本发明的一个实施方式，通过针刺可使纤维相互连接起来，所述纤维的至少一部分为单体或聚合物包围。在针刺过程中，许多水平取向的纤维或长丝或股被许多针牵引偏离通常的水平方向，达到通常的垂直方向，所述针在制造过程中垂直穿入所述垫子形式的制品的一个或两个主表面，至少穿透制品的一部分厚度。在针刺以后，所述制品差不多被压缩到最终的厚度，移位的纤维部分地在结构上将垫子固定在一起，使之处于被压缩或厚度减少的形式，而所形成的聚合物将相邻的纤维更加稳固地连在了一起。所述材料的纤维、丝或股可在单体聚合之前、之中或之后通过许多方法致密化，使纤维稳固地相互连接，处于被压缩的、相对紧密的形式，例如通过针刺、将相邻纤维的聚合物涂层熔合在一起，然后使熔化的聚合物固化，如通过使之冷却到低于熔点的温度，同时充分压缩所述制品，使相邻纤维上的聚合物接触，将相邻的纤维固定在一起并将垫子的纤维致密化成为具有任何所需厚度、更加紧密、包含聚合物的单个织物层。举例来说，成品制品中涂敷了聚合物的纤维可包绕粉状或粒状吸水材料，如吸水粘土或其他填料或活性材料。当粉状或粒状材料是水溶胀性粘土，例如钠斑脱土时，所述粘土包含于所述制品中的量应足以基本上阻止水流过制品。
因此，本发明一方面是提供一种新的改进型制品和制造该制品的方法，所述方法为在生产织物的过程中，将可聚合单体加入含有聚合催化剂或聚合引发剂的纤维垫中，然后使含有单体或聚合物的纤维垫使致密化，以使纤维牢固地粘合在一起，此致密化织物中纤维由固化的聚合物粘合，从而为制品提供意想不到的结构完整性。
本发明另一方面是提供一种新的改进型制品，所述制品具有在所有柔性织物材料纤维中的水溶胀性纳蒙脱土和/或钠斑脱土，它是通过一种或多种空气喷吹法形成，并通过缝合或针刺致密化。涂敷于纤维外表面的聚合物可以熔粘在一起和/或涂敷一种粘合剂的水溶液，以强化所述制品、对针的穿透过程起润滑作用和/或硬化所述制品，以方便安装，并防止它在安装在不平坦的土质表面上时下塌。
本发明另一方面提供了一种新的改进型制品，所述制品包含加在柔性织物材料的纤维中的聚合物，其中所述织物的纤维可以是长度、厚度、组成和/或物理或化学性质各不相同的合成和/或天然纤维的混合物。
本发明另一方面提供了一种新的改进型防水片状材料膜，所述膜可盛住位于膜上的水，这样，水以1×10-7cm/sec或更小的速度渗透薄膜，其中所述膜由一种垫子形成，所述垫子以所述制品的干重计，含有约5-90％的纤维和约10-95％的吸收水或吸附水的聚合物，宜超过50重量％。所述膜含有的能吸收水或吸附水的聚合物材料包绕着至少一部分连接着聚合物的纤维。可致密化所述制品，增加片状材料的密度，并进一步在结构上使纤维固定在一起，同时通过原位聚合将聚合物联锁在环绕并固定于所述纤维的位置上。这样制造的片状材料中，聚合物材料能够均匀地分布，或者，如果需要的话，含有或不含粉状或粒状防水材料如水溶胀性粘土的聚合物可密集于所述制品的任何预定部分。
本发明所述方法和制品的另一个方面，是提供制造片状材料的方法，所述片状材料包含形成的聚合物，或者还包括一种或多种填充剂，在结构上被液态吸着剂片状材料，具体是织物片状材料，如机织或非织造的土工布所增强，方法是在土工布或用来制造土工布的纤维上负载聚合催化剂或聚合引发剂，形成会引发聚合的片状材料，随后将一种或多种可聚合单体加入到所述土工布中。直到单体与会引发聚合的片状材料接触时，单体聚合反应才会发生，这样单体基本上完全原位聚合，聚合物就牢固地连接在片状材料上，并且聚合物还可充分地交联。充分交联是通过至少约0.01重量％，宜至少为约0.1重量％(以可聚合单体的重量计)的交联剂完成的。所加入的单体交联剂与单体的比例宜在约1∶100至1∶1000之间，更宜在约1∶250至1∶750之间，最宜在约1∶400至1∶600之间。
通过下面结合图示的详细描述，本发明所述制造方法和制品的所有方面和优点将变得更加清楚。
附图简介附图是生产载有聚合物的片状材料的一个优选方法的示意流程图。
优选实施方式详述结合下面对本发明的详细描述和所提供的实施例，可以更好地理解本发明。应当理解，本发明不受限于所述的具体部件、制品、过程和/或条件，因为这些理所当然地可以变不同。还应当理解，这里所用的术语仅出于描述特定实施方式的目的，并无限制的意图。
在这里，范围可描述为从“约”或“接近”某一特定值至“约”或“接近”另一特定值。当这样描述范围时，另一实施方式所包含的范围可从某一特定值至另一特定值。类似地，当数值通过使用“约”表示为约数时，应当理解此特定数值可构成另一实施方式。
试看附图，本发明涉及一种充填了聚合物的片状材料10。在一种实施方式中，充填聚合物的片状材料10是含有原位聚合的有机聚合物的联锁基体，所述基体联锁且固定于能吸收液态单体的吸收剂或能吸附液态单体的基底上，其中所述聚合物是在制造所述充填聚合物的片状材料的过程中与基底接触时形成的(由一种或多种单体聚合而成)，以便将聚合物联锁到基底上。在此优选实施方式中，片状材料10是有机聚合物分子与织物基底12的纤维，宜为非织造织物或土工布的纤维联锁的基体。
制品的内部和/或外面可有各种增强材料，目的是增强结构或为制品提供各种程度的刚性；所述制品在其厚度方向上的一些部分可制成包含不同种类的或者尺寸、长度、厚度和密度各异的同一种纤维，以获得各种纤维的性质和特点；所述制品在其厚度方向上的一些部分，其聚合物浓度较低或不含聚合物，所述制品的一部分就可以具有非常高的孔隙度，以便制品中积留的气体能从下方排出；粉状或粒状材料如水溶胀性粘土可以与沉积的纤维混合，以提供充填粘土的垫子，该垫子然后在与可聚合单体接触之前与单体聚合催化剂或聚合引发剂接触，其中所述沉积纤维是在纤维由于重力作用而下落到支撑表面上的过程中从纤维沉积装置中沉积下来的。这些特征中的任何一个特征都可以单独利用或与其他任何特征组合利用，以获得具有任何数量不同性质、非常独特的充填了聚合物的制品。
根据本发明的一个重要实施方式，已经发现，充填了聚合物的垫子可通过针刺、缝合或其他方式压缩，使织物的相邻纤维联锁，或者使上织物层和/或下织物层联锁，以增强充填的聚合物。所述织物可用纤维材料的线、纤维、长丝或股在结构上固定起来，所述织物材料已通过针刺使纤维以一定间距联锁起来(例如2-500mil的间距，宜为约2-20mil的间距)。在致密化垫的一个或两个外表面上可以施加液态粘合剂外涂层，可能显著地增在制品的强度。
根据本发明的另一重要实施方式，除了可以获得充填了聚合物的片状材料制品外，所述制品还可以制造成除包含聚合物之外，还包含水溶胀性粘土，或者可除去水中与充填聚合物的片状材料制品接触的一种或多种水溶性污染物或可与其相互作用的材料。
池塘、泻湖、地下结构区或其他排水区，尤其是含有工业废水的地方最常见的一些污染物是重金属离子和水溶性有机物。在原有技术中已知，天然和合成沸石能够从废水溶液中除去相当部分的重金属离子，而亲有机物的粘土能够从溶液中除去水溶性有机物。然而，原有技术要求在流动中清除废水流中存在的上述物质，为了除去这些物质，需要处理整个废水流，由于为净化这些废水流而流过沸石或亲有机物粘土的废水量太大，这就要求频繁更换处理材料。根据本发明的一个重要特点，将含或不含水溶胀性粘土的亲有机物粘土(如斑脱土)和/或水溶胀性粘土与沸石或亲有机物粘土的混合物作为单体溶液或浆液的一部分，水溶胀性粘土在水合时将膨胀，与水溶胀性粘土结合的沸石和/或亲有机物粘土将形成水处理材料，其中沸石和/或亲有机物粘土保持水处理功能的时间比它(们)在原有技术中与所有的废水流全面接触以处理全部废水的情况下长数倍，这是因为得到处理的只是渗透到经过水溶胀性粘土和/或聚合物的有限量的水。
根据本发明的另一重要实施方式，包含任何有机污染物吸附剂的污染处理材料，例如亲有机物粘土或沸石、有机污染物吸收剂、有机污染物反应剂或有机污染物中和材料，可以在于单体和/或水溶胀性粘土的上面或下面作为独立的材料提供，或者与其混合在一起，因此为清除污染物而被处理的物质的量只限于那些穿透聚合物和/或水溶胀性粘土的物质。在此实施方式中，优选的制品包含一层吸水材料和一层有机污染物清除材料，所述吸水材料选自吸水聚合物、吸水粘土及其组合，所述有机污染物清除材料例如是安置在吸水材料上面或下面的有机化合物吸附材料，如亲有机物粘土或沸石，这样安置是为了使通过吸水材料层的任何有机污染物能够被有机化合物吸附材料吸附。(1)吸水材料和(2)有机污染物吸附材料这两层可以比邻放置，且用针刺在一起的隔开织物所围绕；或者将这两层放置在隔开的织物当中，例如土工合成织物层当中，所述织物层可一层一层堆叠起来，可以通过(例如)针刺、熔粘、胶粘或其他方法固定在一起，也可以不固定。根据一个实施方式，所述制品可置于水下，铺在受污染的水道淤泥床上，这样，有机污染物，例如PCB，在被有机化合物吸附材料，如亲有机物粘土和/或沸石吸附之前，必须通过吸水材料，例如吸水聚合物和/或吸水蒙脱石粘土，这样可以防止有机污染物污染所述制品上方的水。
根据本发明这一实施方式的另一重要特点，所述有机污染物清除材料可与聚合物混合，也可作为独立材料置于聚合物下面或上面，它可以是任何能吸附、吸收有机污染物或与其反应的材料，用以吸附、吸收、沉淀、中和有机污染物。能够吸附、清除或中和有机污染物的其他材料的例子包括吸收纤维，如微晶纤维素；绿坡缕石粘土；吸附于吸收纤维或其他吸收材料上的蓖麻醇酸锌；无定型氧化硅粉末；合成硅酸钙；聚烯烃浆液；硅铝酸钠(A型钠沸石)；麦芽糖糊精；铝酸石英钠(注意，以上全部物质都是吸收剂)。其他材料，如吸附剂，包括亲有机物粘土；微晶纤维素；二氧化硅水凝胶基组合物；绿坡缕石；合成硅酸镁钠；合成硅酸钙；二氧化硅；酸活化粘土；A型钠沸石等，它们可以作为一个独立的层，也可以与聚合物和/或水溶胀性粘土混合。还可以包含其他材料，如杀藻剂、抗微生物材料、杀菌剂、消毒剂，和/或杀真菌剂如酚类、十一碳烯酸锌N.F.、氯化乙酰tyridinium N.F.X.III，等等。
聚合溶液中除了含有单体外，最好的添加剂是水溶胀性粘土。
用来形成本发明充填聚合物的制品的纤维是由，例如，人造纤维、聚乙烯、聚丙烯、聚酯、尼龙、丙烯酸类聚合物和共聚物、玻璃纤维、丙烯-乙烯共聚物、聚丙烯-聚酰胺共聚物、聚氨酯纤维、可溶纤维(例如聚乙烯醇纤维)等制造的纤维。纤维长度宜在约0.5-25英寸之间，更宜在约1-5英寸之间，纤度宜在约1-5000但尼尔之间，更宜在约4-500但尼尔之间，最好在约30-200但尼尔之间。用来制造土工布织物的纤维或者土工布织物本身优选采用，因为它们具有抗菌性和耐化学作用，但是所述纤维可生物降解，所以一旦安置好后，除了将聚合物固定在合适的位置上外，其能发挥的作用很小。在某些装置过程中，制品的厚度不是很重要，这些制品可以形成任何所需厚度，例如3密耳-约4英寸，包含约0.2-20磅/英尺2的聚合物，还可含有约0.2-30磅/英尺2的水溶胀性粘土，也可不含水溶胀性粘土。
根据另一实施方式，用来制造本发明片状材料产品的纤维一部分或全部是可水降解的或可溶于水的，例如聚烯醇纤维，这样，在与水接触一预定时间之后，基本上只有聚合物和其他添加材料留下来。可水降解或可溶于水的纤维也可以选择性地加入本发明的产品中，而且只沿着产品的边缘进入，所述产品有可能在这些边缘地带形成密封或与另一相似产品重叠，由此在水合时将聚合物分散到密封区域。其他过滤材料，如活性炭等，可以嵌入所述产品，以及各种不透水的片状材料、土工格栅或聚合结网材料、单纤丝和其他机织或非织造土工布可以嵌入到产品内部或一个或两个外露主表面上，以提供额外的结构强度和/或额外的不透水性。
本发明产品可基本上是单一的非织造织物材料，这样，在需要伸长的场合它就能够伸长，同时保持所需的聚合物性质。此外，排水结构和其他用于挡水设施和排水工艺的制品实际上可以在制造过程中嵌入此产品的内部。除草剂、杀菌材料、示踪化学试剂、显示与一种特定化学物质或一类化学物质接触的各种着色剂等，也可以嵌入本发明的制品中。肥料也可以嵌入所述产品的内部或接近外露表面的地方。此实施方式对于水溶性聚合物特别有用，因为所述片状材料在释放肥料时具有缓释性质。
在另一实施方式中，一接触溶剂就溶解的纤维可以嵌入到所述制品中靠近一个或多个边缘的地方。包含可溶于溶剂的纤维的产品安装完毕后，可在接缝或重叠区域施加溶剂，使聚合物露出来，并为接缝或重叠区域提供更有效的密封效果。
本发明充填了聚合物或部分充填了聚合物的产品的应用实际上是不受限制的，因为该产品可制造成具有完全柔性、相对刚性或完全刚性，可安装在非常崎岖和倾斜的表面上，粗糙或光滑的表面上，以及垂直表面上，如地基墙、大坝，也可以沿着沟渠和低位设施如油库区的边沿安装，可用于广场盖层、混凝土等下面的地下防水材料和地下衬底材料的冲洗和贮水技术。此产品的一个显著优点，是在织物结构内部为聚合物和/或水溶胀性粘土的膨胀留有空间，这样，对靠近混凝土板和广场盖层的所述产品的湿润过程不会导致邻近的混凝土或其他结构部件由于水溶胀性粘土剧烈膨胀而弯曲变形或破裂。本发明的产品允许产品内部的聚合物和/或粘土沿横向或纵向或同时沿这两个方向在产品提供的空间内膨胀，从而防止不适当的力施加到混凝土或其他结构部件的邻近表面上。
本发明产品尤其适合为水边墙体提供挡水层，用来保护竖直、倾斜和/或水平的表面。所述产品因其制造方法而非常经久耐用，因为其强度不依赖于将两个独立的织物层结构上固定到一起的任何方法。
本发明充填了聚合物的织物还特别适合提供混凝土下面的挡水层，所述混凝土在含聚合物和/或粘土的本发明制品的外表面上喷洒成层，如通过喷洒施涂的压力喷浆混凝土。在施涂混凝土的压力喷浆方法中，混凝土组合物在充分的压力下喷洒到待保护的表面上，成一薄层，并几乎即刻干燥，所以在它上面可再行施涂几层，直到形成所需厚度。原有技术中的层叠挡水产品有一个中间粘土层通过粘合或针刺连接到两个外织物层上，对剪切力不具有所需的结构强度和抵抗力，因而不能防止在喷涂混凝土时将中间粘土层挤出所述产品，结果挡水能力很小或没有。本发明一个实施方式的产品包含聚合物和/或水溶胀性粘土，它们紧紧地包绕在单一织物的纤维周围，这样喷涂于其上的混凝土层所施加的巨大压力将使聚合物或水溶胀性粘土基本上不会损失。此外，本发明产品能够吸收施加在织物表面上的力，这样通过压力喷浆涂敷的混凝土层将不会从产品上剥落，而是粘合到织物表面上，从而能经济而有效地将混凝土施涂在所述片状材料产品的表面上，同时维持它下面的有效挡水性。将所述制品作为单一织物制造的一种方法，是将水溶胀性粘土和/或聚合物并合到一层中，如这里所描述的，并且在制造织物时将沸石或亲有机物粘土并合进另一层，如本受让人的美国专利No.5237945所揭示的，此专利参考结合于此。
有机聚合物宜为吸水聚合物，且宜是聚丙烯酸的碱金属盐和聚丙烯酸的混合物。已经发现，将有机聚合物连接到基底12上可得到透水性相对较低挡水材料10，同时有机聚合物的使用量也相对较低。
还发现，同时包含吸水聚合物和水溶胀性粘土的挡水材料10与常规衬垫或挡水材料，特别是土工合成粘土衬垫(GCL)相比，单位重量挡水材料的透水性减小。具体地说，已经发现，所述挡水材料10的水渗透率应当等于或小于1×10-8cm/sec，较好是等于或小于1×10-9cm/sec。另外还发现，与常规GCL相比，所述挡水材料10的厚度和重量可能更小。所述挡水材料10尤其适合于土工环境方面的应用，如吸水、保水和水污染。例如，挡水材料10可特别应用于地下防水，如在地下车库、地下商场等里面，用来防止地下水的渗入；还可应用于垃圾填埋场、人造水体和其他土工环境方面的应用，这些应用都需要低透水性的挡水层。在此优选实施方式中，有机聚合物是由插在粘土，尤其是水溶胀性粘土中的有机单体聚合而成。制造挡水材料10的方法包括如下步骤首先将聚合催化剂或聚合引发剂加入多孔基底，或加入多孔基底的一个或多个部分中，例如在制造土工布的过程中加入土工布纤维，然后将可聚合有机单体充入到多孔基底中，再使可聚合单体发生原位聚合，从而形成挡水材料10。
将可聚合单体自含有可聚合有机单体的聚合溶液中施加到会引发聚合基底中。在优选实施方式中，聚合溶液也含有粘土，宜为水溶胀性粘土如纳蒙脱石粘土，尤其是钠蒙脱土或钠斑脱土，形成浆液14，加入经过事先处理，如接触涂敷或浸涂或喷涂的多孔基底12中，使之含有使有机单体发生聚合反应的催化剂或引发剂，且催化剂或引发剂的含量足够多，使随后加入的单体完全聚合。在优选实施方式中，进行一个对聚合溶液进行搅拌的步骤，使聚合溶液基本上均匀。
使可聚合单体与水混合，并加入中和剂如氢氧化钠形成聚合溶液14(如果再加入水溶胀性粘土，则形成浆液)，且宜在加入任何可选粘土之前加入中和剂，从而更有效地进行至少一部分可聚合有机单体在加入粘土之前的中和效果(最好是中和65-85摩尔％)，然后将部分中和的可聚合有机单体嵌入粘土的。较好的是，聚合溶液中还包含用于交联聚合物的交联剂，这样，在聚合完成后，部分中和的聚合物分子充分交联，从而具有水不溶性和吸水性。较好的是，将可聚合单体与水彻底混合形成均匀溶液，然后再在此聚合溶液中加入粘土，这样在嵌入粘土时能够稳定均匀。在此优选实施方式中，进行一个对聚合溶液进行搅拌的步骤，使聚合溶液基本上均匀。
向单体溶液中加入粘土形成聚合溶液或聚合浆液14的可用步骤可以任何方式进行，只要最终结果是加入了所需量的粘土和单体，形成相对较粘的聚合浆液14，但该浆液要能够转移到会引发聚合基底12中，以便充入。此外，含有粘土的聚合溶液宜在混合过程中受到剪切作用，且(或)在将浆液充入到多孔基底中的时候也受到剪切作用，以便在将浆液14充入到基底12中之前，将部分可聚合单体嵌入粘土片层之间，并且在使多孔基底12与聚合反应浆液14接触之前或同时，宜使粘土片层部分剥开。
任何搅拌器16都可以使用，只要它能够混合粘土和单体溶液，使浆液14形成所需特性。在此优选实施方式中，搅拌器16上有一些浆液刮板17，能够混合粘土和聚合溶液，使所得浆液14基本上是均匀的。在此优选实施方式中，混合步骤进行的时间要足够长，使混合粘土和聚合溶液得到的浆液14基本上均匀。所用的水宜尽可能少，以得到均匀浆液，同时产生的浆液能够用机械方法输送或用泵压到基底12上，从而将浆液充入到基底中。如

图1所示，在此优选实施方式中，活塞装置30中的活塞32用来将高粘度浆液传送到液态吸着剂基底上，以便充入进去。如果浆液太粘，难以泵压，那么可用传送带将浆液输送到基底12上，用于充入，所述传送带上覆盖浆液的宽度宜与基底12上相同。
如上面所指出的，充入单体的步骤包括使可聚合有机单体/粘土浆液混入到基底12中。
在此优选实施方式中，将浆液14充入到含有催化剂的液态吸着剂基底12当中，浆液粘度约为30000厘泊-80000厘泊，约为40000厘泊-60000厘泊更好，以便将浆液14吸收并(或)吸附到基底12的组分里面和/或它们之间。浆液14在基底12中至少渗入到一部分深度。任何量或程度的浆液充入到基底12的组成部分里面或它们之间都是可以接受的，只要充入的单体足以使基底组成部分，例如纤维之间和/或里面的单体和粘土共混和吸收，以便单体随后在基底的至少一部分厚度之内发生聚合，形成挡水材料10。此外，充入的程度或量要足以使得到的吸收剂聚合物与粘土在基底12的至少一部分厚度之内键合或交联。
充入浆液的步骤宜包括基底12与浆液14之间的结合，这样，浆液14就能均匀分散在基底12的至少一部分厚度当中。较好的是，浆液14混合得非常好，更好的是基本上是均匀的，这样，浆液14与基底12之间的结合还导致单体、被单体嵌入的粘土及剥开的粘土片层分散在基底的整个所需厚度之内。更好的是，浆液分布在多孔基底12的整个厚度之内，以利于产生相对均匀的挡水材料10。
如前面所讨论的，多孔基底12可以是任何能与单体和其他任何包含于聚合反应浆液14中的组分相容的液态吸收剂或液态吸附剂多孔材料或物质，只要可以应用。任何液态吸着剂基底都可以使用，只它要能够接受并容留一部分聚合催化剂或聚合引发剂，随后接受并容留可聚合单体和可用的粘土，通过单体的聚合反应形成挡水材料10。更好的是，基底12由具有许多纤维的织物基底12构成。任何织物基底都可以使用，只要它在单体聚合以后能形成挡水材料10。
在此优选实施方式中，基底12为土工布材料。任何机织或非织造土工布材料都可以使用，宜使用非织造材料。此外，土工布材料可以是任何形式的，只要适合形成所需挡水材料10。不过，在此优选实施方式中，织物基底12基本上是包含至少一层土工布材料的平片。
在此优选实施方式中，充入步骤包括将含水量少于50重量％的浆液14从而将其中的单体和粘土充入包埋到含引发剂或催化剂的基底12的纤维之间。充入步骤可以以任何方式进行，可以使用任何设备，结果是将高粘度浆液14充入到基底12的组成部分，例如纤维之间，并(或)吸收到它们之中。换句话说，可将浆液14充入或引导进入织物基底12的纤维之间的间隙或空档里，且(或)吸收于其中，且(或)为基底12的纤维所吸收。例如，浆液14可通过真空、刮擦、滚动、水力负载、压力过滤或喷涂的方式充入到织物基底12的纤维之间。如果纤维本身是吸水的，那么单体将同样被吸收进入纤维中。
在此优选实施方式中，至少一部分浆液14充入到织物基底12的纤维之间的间隙或空档之中，余下的浆液14则可分散或铺展于织物基底12的纤维之中，或分布于纤维之上或周围形成浆液14的层或涂层。浆液14在基底12的纤维之间充入任何量或程度都是可以接受的，只要足以使单体随后发生聚合反应。
在此优选实施方式中，大部分浆液14充入于基底12之中，而少量浆液14会分散或分布在基底12的上面。较好的是，任何分布在基底12上面的浆液14的厚度都小于约2.0mm，更好是小于约1.0mm，最好是小于约0.5mm，从而使形成的聚合物和粘土有效地附着在制品10的表面上。
此外，在此优选实施方式中，通过向织物基底12施加压力而使浆液14充入在织物基底12的纤维之间。所述压力施加的方向宜基本上垂直于织物基底12的平面，如下面将进一步讨论的。所述压力可用任何方式和任何方法或设备施加，只要结果是在织物基底12的纤维之间充入所需程度或量的浆液14。
例如，可用至少一对图1所示压力辊对织物基底12施加压力。此外，也可以用抽真空的方法对织物基底12施加压力。
充入步骤之后，所述过程还包括使单体聚合形成挡水材料10。可用任何合适的方式进行单体的聚合，使单体聚合形成具有所需性质和特征的挡水材料10。较好的是，在充入步骤之后，在连续炉中加热单体使其发生聚合。较好的是，以挡水材料10的干重计，加热步骤要足以使挡水材料干燥到含水量小于约15重量％的程度，更好是约7-12重量％。
加热步骤可在任何高于水的沸点的温度下进行，使单体聚合形成挡水材料10。不过，加热步骤中使用的温度可根据最终得到的挡水材料10的所需特征和性质而不同。已经发现，浆液14宜加热到至少100℃(212°F)，加热到约140-288℃更好，到约177-288℃最好，约204-260℃尤其好。在最优选实施方式中，浆液14可加热到约232-260℃之间的温度。
可使用任何加热器34，只要它能够加热浆液14，从而加热单体至所需温度，使单体聚合并包埋在基底12中，而不会使基底12熔化或降解。此外，加热步骤进行的时间可任意长，只要足以形成具有所需挡水性质的挡水材料10。例如，加热步骤可进行约30秒-2小时。不过，加热步骤聚合的单体的量会随着加热温度和时间而不同，这将影响得到的挡水材料10的特征或性质。此外，已经发现，聚合反应持续的时间或加热步骤进行的长短与聚合反应温度成反比。
根据这里所揭示的制备方法的优选实施方式的一个重要优点，在聚合浆液充入到基底12中之前，单体没有发生明显的聚合，聚合反应主要发生在上述聚合步骤或加热步骤时，因为在单体充入到基底12当中以前，聚合催化剂或聚合引发剂是与单体分开的。因此，在此优选实施方式中，在浆液14充入到含引发剂或催化剂的织物基底12的纤维之间以前，单体不会发生明显的聚合反应。这样，在加热步骤之前，直到单体被充入到含引发剂或催化剂的基底中后，单体才发生聚合。在单体充入步骤之前，单体的聚合受到抑制制造方法的重大优点。根据挡水材料10的预期用途，挡水材料10还可包含置于制品10之上或之下的覆盖片层和/或载体片层。具体地说，覆盖片层24是在基底12的至少一个面上施加的，在优选实施方式中它是土工布材料。
在此优选实施方式中，基底12可为任何吸收水或吸附水的片状材料。而且，基底12宜为含有大量纤维的织物基底。更好的是，此织物基底12为土工布材料。任何基重的、由任何可耐受聚合反应温度的材料形成的土工布材料，包括机织和非织造的，都可以使用，只要它适合于挡水材料10的预期用途，能够形成具有所需挡水性质的挡水材料10。不过，土工布材料的单位重量宜在约0.05-0.80kg/m2之间，更宜在0.10-0.40kg/m2之间，最好在0.10-0.20kg/m2之间。
此外，土工布材料可以是任何形式，只要它适合形成任何尺寸或形状的所需挡水材料10，能适于保护任何不能与水大量接触的区域。在此优选实施方式中，织物基底12基本上是平面的，包含至少一层土工布材料。因此，如上所讨论的，在优选的单体充入步骤中，是沿着垂直于土工布材料12的方向施加压力的。在此优选实施方式中，织物基底12由一层土工布材料构成，如Foss，Inc.生产的PETROMAT 4597，PETROMAT 4551，或PETROMAT 4506，厚度为2mm；或者CUMULUS Corporation生产的另一种聚酯材料25WN040-60，厚度为5mm。
聚合溶液包含水和一定量的可聚合有机单体。任何能够聚合形成吸水有机聚合物的有机单体都可以使用。不过，所述有机单体宜具有下列结构式H2C＝CH-C-O-R其中，R选自碱金属、H、CH3、CH2CH3、CH(CH3)2及其混合物。
在此优选实施方式中，单体选自丙烯酸、丙烯酸碱金属盐，例如丙烯酸钠，具体是含50-90摩尔％丙烯酸碱金属盐和10-50摩尔％丙烯酸，更好是约65-85摩尔％丙烯酸碱金属盐和15-35摩尔％丙烯酸的混合物，所述百分数基于可聚合单体的总摩尔数。
具体考虑到在聚合反应浆液14中包含粘土的实施方式，已经发现，在单体聚合之后需要稍加干燥或无需干燥的情况下，包埋于基底之中，足以最有效地形成所需挡水材料10的有机单体(或聚合物)与粘土的重量比应在1∶1-1∶5之间，宜在1∶1-1∶4之间，最好在1∶2-1∶4之间，所述比例基于浆液中的单体、中和的单体和粘土的总重。
这里所揭示的发明可用于在任何液体吸着剂基底，尤其是片状材料中充入负载单体/粘土浆液，聚合物是在多孔基底上预先加入了足够的聚合催化剂和/或引发剂之后与基底12接触时原位聚合的，而在此之前单体不会过早发生聚合。
聚合溶液较好还包含用来交联单体的交联剂。任何能与有机单体相容且能够并适合交联有机单体的交联剂都可以使用。不过，所述交联剂宜选自苯酚甲醛、对苯二甲醛、N，N’-亚甲基二丙烯酰胺(MBA)及其混合物。在此优选实施方式中，交联剂为N，N’-亚甲基二丙烯酰胺，其量足以原位形成不溶于水的聚合物。
任何量的交联剂或任何比例的交联剂/单体都可以使用，只要它足以交联单体，获得水不溶性。不过，如上面所指出的，除其他因素外，交联剂的实际用量或比例将随着挡水材料10的所需特征或性质而改变，其中包括它的吸水容量(WAC)。例如，已经发现，随着交联剂与单体的比例的增加，所得吸收剂聚合物的水溶性倾向于降低。但除此之外，随着交联剂与单体的比例的增加，所得吸收剂聚合物的吸水容量(WAC)也倾向于下降。因此，包含挡水材料10的吸收剂聚合物必须在WAC与水溶性之间达到所需的平衡。在一种实施方式中，浆液14中所含交联剂与单体的重量比小于约1∶100，宜在约1∶1000-1∶100之间，更宜在1∶750-1∶250之间，最好在1∶600-1∶400之间。
此外，聚合溶液或浆液宜为酸性溶液。具体说，所述聚合溶液的pH值宜小于7。聚合溶液的pH值水平可通过任何方法、用任何能提供酸性溶液，且与聚合溶液所包含的组分相容的物质或化合物调节。不过，聚合溶液较好进一步包含足够量的苛性化合物，中和用来50-100摩尔％，更好是50-90摩尔％单体，例如丙烯酸，它中和后原位形成聚丙烯酸盐，最好是65-85摩尔％。
任何能够至少部分中和单体或形成的聚合物的苛性化合物都可以使用。所述苛性化合物宜选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铵及其混合物。在优选实施方式中，苛性化合物是氢氧化钠。
如前面所指出的，可在聚合溶液中加入一定量的水溶胀性粘土形成浆液14。在此实施方式中，任何可加入或与聚合溶液混合并如上所述形成浆液14的粘土都可以使用。优选的水溶胀性粘土是蒙脱石粘土，选自蒙脱土、皂土、绿脱石、合成锂皂石、贝得石、铁皂土、锂蒙脱石、锌蒙脱石、斯皂石及其混合物。优选的粘土是蒙脱石粘土，宜为钠蒙脱石粘土，特别是钠蒙脱土和钠斑脱土。另外，非水溶胀性粘土或填料也可以加入聚合溶液，如碳酸钙、滑石、云母、蛭石、高岭土、二氧化钛、二氧化硅等，只要(在此含粘土的实施方式中)聚合溶液包含至少约5％的水溶胀性粘土，宜为至少约20重量％的水溶胀性粘土。
有机单体和粘土的具体重量比或相对含量宜在约20-50重量％单体(包括中和剂)和约50-80重量％粘土的范围之内选择，所述百分数基于聚合反应浆液中单体、中和的单体和粘土的总重。
根据本发明所述优选方法和制品的一个重要特征，聚合浆液14的含水量应当小于约50重量％，宜小于约40重量％，更宜在约30-50重量％之间，所述百分数基于浆液14的总重。在此优选实施方式中，浆液14的含水量在约35-45重量％之间(以浆液14总重计)，以便通过活塞32进行泵送。含水量低至约20重量％的浆液仍可用传送设备(未示出)传送到基底12上，用来充入到基底中，同时提供足够的水，能将单体均匀地分布在粘土和基底12中。
试看附图，该图提供了一种连续生产挡水材料10的装置和方法。首先，将一层是织物基底12的土工布材料送入装有聚合催化剂或聚合引发剂溶液20的槽子中，并通过一对挤压辊22除去多余的催化剂和/或引发剂。或者，聚合催化剂和/或聚合引发剂也可以用喷嘴31喷涂到基底12上。根据一个优选实施方式，在基底为聚合催化剂和/或聚合引发剂所饱和之后，用与饱和基底12的底表面33相接触的真空装置35对饱和基底12的底表面33抽真空，目的是回收多余的聚合催化剂和/或聚合引发剂，再利用于此过程。在除去多余的催化剂和/或引发剂之后，将含有催化剂和/或引发剂的织物基底12在导辊24的下方和一对水平放置的充入辊18之间送过，在这里，浆液14被挤(压)进入含有催化剂和/或引发剂的会引发聚合的织物基底12。
聚合溶液或浆液14在浆液容器26中混合，在这里，用搅拌器16混合浆液的各组分。聚合溶液包含水溶胀性粘土。一旦在浆液容器26中混合好，且较好是受了剪切作用之后，将搅拌器16从容器26中提出，将容器26沿轨道28移动，使容器26刚好位于活塞泵压装置30的下方，所述泵压装置含有可竖直移动的高压活塞32。然后将活塞32向下移至容器26里面，将高粘度、低含水量的浆液14通过直径8英寸的柔性导管29，铺展进入位于挤压辊18之间的V形浆液接受槽区域。高粘度浆液14不容易受压通过狭窄的导管，因而宜使用直径至少约为4英寸的导管29。当基底12在挤压辊18之间移动时，浆液14就沉积到是织物基底12的土工布层上，所述织物基底12含有聚合催化剂和/或引发剂。挤压辊18用足够大的压力将浆液14挤进基底12中，从而将浆液14充入到基底12的整个厚度中。如图1所示，含有聚合催化剂和/或聚合引发剂的土工布材料12通过挤压辊18并与其接触，挤压辊则施加压力，将浆液14充入到织物基底12的纤维之间。此外，辊18还对聚合则浆液进行充分剪切，将单体嵌入粘土中，并至少使部分粘土剥开成单个板片，如果此时还没有被搅拌器16嵌入和剥开的话。
若聚合溶液14不含粘土，溶液14通常没有那么粘，因而难以用泵打到片状材料12上，这时可以通过喷头37施涂到会引发聚合的片状材料12上，或者，以其他方式在(例如)挤压辊18之间的槽39处进行施涂。
然后使充入了浆液14的挤压土工布通过一加热器或炉子34，使单体聚合，并使得到的聚合物和粘土、粘土团聚物和粘土板片联锁在基底12中。聚合过程导致得到的聚合物和粘土与土工布材料的纤维联锁。结果形成挡水材料10。如果需要的话，挡水材料10可接着进一步干燥，然后轧制并包装。
挡水材料10与水接触后会膨胀。已经发现，与水接触后，织物基底12的未填充空档或间隙就首先填满水合的聚合物凝胶。聚合物凝胶进一步水合将引起整个挡水材料10的膨胀。此外还发现，在有效约束应力为20kPa的标准负荷作用下，所述挡水材料的水渗透率小于或等于1×10-9cm/sec。此外发现，水渗透率通常随着有效约束应力的增加而降低。
实施例搅拌聚合浆液，所述浆液包含354磅(11.91重量％)丙烯酸、1119磅(37.65重量％)钠蒙脱土、314磅50％活性NaOH溶液(5.28重量％活性NaOH)、1184磅水(45.12重量％，包括与NaOH一起加入的水)、0.772磅(0.03重量％)亚甲基二丙烯酰胺(MBA)交联剂。所加入的NaOH足以中和80摩尔％的丙烯酸。
将浆液充入到Foss，Inc.生产的GEO-4-REEMAY 60聚酯织物中，所述织物厚度为2mm，基重为0.34磅/平方英尺，预先曾浸入在聚合引发剂溶液(含有16-30％活性过硫酸钠的过硫酸钠溶液)中使片状材料充分饱和，这样，在用真空方法除去多余的引发剂后和充入浆液之前，所述织物材料包含2.8克过硫酸钠引发剂/平方英尺织物。在此优选实施例中，织物材料在每平方英尺织物上负载了4-14克过硫酸钠水溶液(28％活性)，直至每平方英尺上总共有2.8克过硫酸钠，然后以28克/平方英尺的量将丙烯酸充入到此会引发聚合的织物中。聚合溶液的优选湿负载量为232克浆液/平方英尺织物。制备了5种不同的样品，每种负载有不同重量的浆液，每种在不同炉子温度下原位聚合。表I中的数据表明，在191℃-232℃的低温下，得到的水不渗透性性很好，其离子水渗透率(DI渗透率)和3.5％NaCl溶液渗透率(3.5％盐渗透率)数据如表I所示。
表I
表II对比的原有技术ST Bentomat挡水材料
本发明挡水材料(表I)所获得的水渗透率与原有技术典型的ST Bentomat挡水材料(表II)的对比表明，本发明制造的挡水材料的水渗透率出人意料地低，尤其是对含盐的水。原有技术的挡水组合物负载有约3倍的粘土，允许含盐的水通过的量却比本发明的挡水组合物约多出3000倍。对于去离子水，原有技术的挡水组合物负载的粘土3倍重于本发明组合物负载的粘土，但通过该组合物的去离子水也是3倍于本发明的挡水组合物。
权利要求
1.制造含聚合物片状材料的方法，它包括使液体吸着剂片状材料，或用来制造该液体吸着剂片状材料的材料与聚合引发剂或聚合催化剂接触，所述聚合引发剂或聚合催化剂的量要足以引发随后加入的可聚合单体的聚合反应，从而产生一种会引发聚合的片状材料；充入含有可聚合单体的聚合溶液，使其进入会引发聚合的片状材料的至少一部分厚度，与所述聚合催化剂或聚合引发剂密切接触，引发单体的聚合反应；将所述片状材料置于一定条件下，所述条件足以使单体原位聚合形成包埋于片状材料中的聚合物，由此将聚合物固定在片状材料中。
2.权利要求1所述方法，其中聚合溶液包含用于交联聚合物的交联剂，但不包含聚合催化剂或聚合引发剂。
3.如权利要求2所述方法，其中所述聚合溶液包含选自水、有机溶剂和可聚合单体的载体，其含量足以使交联剂溶解或分散在所有单体中。
4.如权利要求1所述方法，其中所述片状材料或包含于片状材料中的材料，在将单体加入到片状材料中之前，除载有聚合催化剂或聚合引发剂之外，还载有用于单体的交联剂和中和剂。
5.如权利要求4所述方法，其中负载于片状材料中的中和剂的量足以中和50-100摩尔％的聚合物。
6.如权利要求4所述方法，其中负载于片状材料中的中和剂的量足以中和65-85摩尔％的聚合物。
7.如权利要求1所述方法，其中所述片状材料被加热到至少100℃，进行片状材料中单体的聚合，并在聚合和固化聚合物的过程中使水从片状材料中蒸发出来。
8.如权利要求7所述方法，其中所述片状材料通过温度约为177-288℃的炉子，使单体发生聚合，并固化原位形成的聚合物。
9.如权利要求8所述方法，其中炉子温度在约204-260℃范围内。
10.如权利要求1所述方法，其中聚合溶液含有约5-95重量％的粘土，所述百分数基于粘土和单体的总重。
11.如权利要求10所述方法，其中所述粘土是水溶胀性蒙脱石粘土。
12.如权利要求11所述方法，其中所述水溶胀性蒙脱石粘土是钠蒙脱石粘土。
13.如权利要求12所述方法，其中所述钠蒙脱石粘土选自钠蒙脱土、钠斑脱土及其混合物。
14.如权利要求13所述方法，其中所述钠蒙脱石粘土是通过离子交换使钠离子取代钙蒙脱石粘土的钙离子而产生的。
15.如权利要求10所述方法，其特征在于，以聚合溶液的总重计，聚合溶液包含约25-80重量％的水。
16.如权利要求15所述方法，其中聚合溶液包含约30-50重量％的水，所述百分数基于聚合溶液的总重。
17.如权利要求16所述方法，其中聚合溶液包含约30-40重量％的水，所述百分数基于聚合溶液的总重。
18.如权利要求10所述方法，其中所述粘土是水溶胀性蒙脱石粘土，以聚合溶液总重计，至少占约50重量％。
19.如权利要求18所述方法，其中所述粘土包含50-100重量％蒙脱石粘土，所述百分数基于聚合溶液中粘土的总重。
20.制造含有许多结构增强纤维的片状材料的方法，其中所述纤维围绕着选自吸水聚合物、吸水粘土、有机化合物吸附剂及其组合的吸水材料，所述方法包括将可聚合单体充入到增强纤维中，使单体置于增强纤维的表面之间、之中和/或之上，形成许多载有可聚合单体的纤维；将粒状固体材料嵌入到至少一部分载有可聚合单体的纤维之间；使单体发生聚合，将接触纤维固定在位，形成的聚合物包围或包埋住载有聚合物的纤维之间的粒状固体材料。
21.如权利要求20所述方法，其中所述粒状固体材料是吸收水的材料。
22.如权利要求21所述方法，其中所述吸收水的材料选自吸收水的聚合物和水溶胀性粘土。
23.如权利要求20所述方法，其中所述粒状固体材料是有机化合物吸附剂。
24.如权利要求23所述方法，其中所述有机化合物吸附材料选自亲有机物的粘土和沸石。
25.如权利要求20所述方法，它还包括将纤维压缩到一起，使片状材料致密化，并使纤维维持压缩状态，直至聚合物在低于其熔化温度的温度下固化，从而使片状材料保持在致密状态。
26.至少部分填充了选自水溶胀性粘土、有机化合物吸附材料及其组合的粉状或粒状材料的织物的制造方法，它包括将纤维沉积到一支撑面上，形成疏松纤维垫，其相邻纤维间有空隙，每根纤维至少与一根相邻的纤维接触；将粒状固体材料嵌置在至少一部分载有可聚合单体的纤维之间；将粉状或粒状材料沉积到纤维当中，使该粉状或粒状材料留在相邻纤维之间的至少一部分空隙中；使纤维致密化，消除相当一部分未充填粉状或粒状材料的所述空隙，使得更多的纤维与纤维接触；使可聚合单体发生聚合，在至少一部分纤维上形成聚合物涂层，冷却该聚合物涂层至低于其熔化温度，通过熔凝的聚合物使相邻的、相互接触的、涂敷有聚合物的纤维熔粘起来，同时纤维保持致密状态。
27.制造含聚合物的片状材料的方法，它包括将可聚合单体施加到纤维上形成载有单体的纤维；混合载有单体的纤维，形成含有相邻接触纤维的机织或非织造片状材料；使载于纤维上的单体发生聚合，形成含有聚合物熔体的片状材料，其中所述接触纤维通过所述聚合物熔体连接；使聚合物熔体固化，使所述纤维与所述聚合物牢固地相互连接起来。
28.如权利要求27所述制造含有聚合物的片状材料的方法，它包括在向纤维施加单体之前、之中或之后，向所述纤维施加聚合引发剂或聚合催化剂的步骤。
29.用来制造含聚合物的片状材料的方法，包括向纤维施加聚合催化剂或聚合引发剂，形成会引发聚合的纤维；混合会引发聚合的纤维，形成具有相邻接触纤维的会引发聚合的片状材料；将可聚合单体施加于所述会引发聚合的纤维，形成载有单体的纤维；使载于纤维上的单体发生聚合，形成含有聚合物熔体的片状材料，其中所述接触纤维通过所述聚合物熔体连接；使聚合物熔体固化，使所述纤维与所述聚合物牢固地相互连接起来。
30.如权利要求29所述方法，其中所述单体是在形成会引发聚合的片状材料之后，施加到所述会引发聚合纤维上的。
31.如权利要求29所述方法，其中所述单体是在形成会引发聚合的片状材料之前，施加到所述会引发聚合纤维上的。
32.如权利要求29所述方法，它还包括通过将含单体和水溶胀性粘土的浆液充入到会引发聚合的片状材料中，从而将可聚合单体施加到所述会引发聚合的片状材料之中的步骤。
33.可用来吸附水中有机污染物的制品，它包含上层和下层织物或者位于以下两层之间的织物部分(1)选自吸水聚合物、吸水粘土及其组合的吸水材料层；(2)有机化合物吸附材料层，使得有机污染物通过吸水材料层后能被此有机化合物吸附材料所吸附。
全文摘要
根据本发明的制造方法，通过在液态吸收剂或液态吸附剂(以下统称“液态吸着剂”)的基底中加入聚合催化剂或聚合引发剂，形成会引发聚合的基底或片状材料，随后充入此液态吸着剂基底中的单体将完全接触所述聚合催化剂或聚合引发剂，从而发生完全聚合，形成包埋着的聚合物固体，而单体在接触基底之前不会发生部分聚合；其中所述基底宜为呈片状材料形式的多孔土工布。单体在与基底接触时才发生完全聚合，在包埋并联锁的聚合物固体的保持量方面，能获得最好的结果。较好的是，在将单体充入到基底之前，仅在多孔基底中加入聚合催化剂或聚合引发剂以及或可单体用的交联剂。在另一实施方式中，所述交联剂连同所述聚合催化剂或聚合引发剂包埋在基底中。
文档编号C08J5/06GK1497096SQ0315949
公开日2004年5月19日 申请日期2003年9月24日 优先权日2002年9月25日
发明者J·W·小达林顿, C·M·马特恩, M·W·克拉里, N·A·多特里奇, R·W·卡里克, J W 小达林顿, 克拉里, 卡里克, 多特里奇, 马特恩 申请人:安柯国际有限公司