组合物的制作方法

本公开内容涉及组合物、施加有所述组合物的基底、将所述组合物施加至基底的方法以及用于将组合物施加至基底的装置。

背景技术：

水通常经由水管网络从水处理中心供给至家庭和商业地产。类似地，废水通常经由废水管网络从地产携带到水处理中心。这需要大的管道网络，其中很多通常是在地下的。这样的管通常具有有限的寿命，并且当管不再可用时，必须对其进行修理或更换以维护管道网络。

由于许多管在地下，修理或更换通常涉及大量时间和成本才能进入管并修理管或用新管更换。这在管位于道路或其他通道下的情况下特别不方便。

本公开内容旨在减少或克服这样的问题。

技术实现要素：

在第一方面，提供了用于施加至基底的组合物，所述组合物包含基础组分和活化剂组分，其中基础组分包含羟基官能预聚物，活化剂组分包含异氰酸酯预聚物，其中组合物还包含一定量的碳纤维，以及其中羟基官能预聚物被配制成与异氰酸酯预聚物聚合以形成包含碳纤维的聚合物。

在示例性实施方案中，组合物以两部分提供：基础组分和活化剂，它们被配制成当混合在一起时固化。基础组分包含羟基官能预聚物，活化剂包含异氰酸酯预聚物，它们一起反应以形成聚氨酯。在一些实施方案中，在基础组分中存在碳纤维，即在与活化剂混合之前。另外地或替代地，在活化剂组分中存在碳纤维。因此，当基础组分与活化剂混合时，所得聚合物也包含碳纤维。发现这产生具有有利特性(例如增加的刚度和改善的耐磨性)的固化组合物。

此外，发现当将组合物应用为管的内衬或涂层时，获得另外的有利特性。这些包括改善的对管表面的粘附性、改善的对水和废水的耐化学性以及增加的破裂压力。因此，具有这样的有利特性的管可以通过应用本文公开的组合物作为管内衬或涂层来生产。

管(例如水管和污水管)通常由塑料材料、金属、混凝土或粘土、或工业中通常使用的任何其他合适材料制成，并且具有有限的寿命。有利地，通过在将管引入管道、网络之前或在原位时使这样的管衬有本文公开的组合物，可以改善管的结构完整性，因此可以增加管的寿命。这节省了与更换磨损管相关的成本以及相关的不便(例如这样的更换涉及挖掘道路才能进入管的情况)二者。

任选地，基础组分包含所述一定量的碳纤维，并且基础组分的碳纤维含量为基础组分的5重量％至40重量％，例如5重量％至30重量％。

任选地，基础组分的碳纤维含量为基础组分的5重量％至25重量％，例如10重量％至20重量％，例如15重量％至20重量％。

任选地，存在的碳纤维的长度为500μm或更小，任选地为250μm或更小。

任选地，存在的碳纤维的长度为150μm或更小。

任选地，存在的碳纤维的厚度为5μm至25μm。在一些实施方案中，存在的碳纤维的厚度为5μm至15μm，例如5μm至10μm，任选地为7μm。

发现，包含本文公开的尺寸和/或量的碳纤维的组合物可以有利地通过喷洒组合物来施加至基底，例如使用本文公开的装置喷洒。因此，提供了这样的组合物：其可以喷洒并且其还在固化时具有改善的结构特性(例如，增加的强度)。

任选地，基础组分包含胺官能预聚物。

如本领域技术人员将理解的，胺官能团与异氰酸酯反应以形成聚脲。因此，通过在基础组分中包含胺官能预聚物和羟基官能预聚物，当基础组分和活化剂组分混合时形成包含聚脲和聚氨酯二者的共聚物。

聚脲和聚氨酯包含不同的特性，例如聚氨酯与聚脲相比，往往热塑性更高且耐热性更低。通过包含胺官能预聚物和羟基官能预聚物，所得聚合物的特性将受聚脲和聚氨酯二者的特性影响。以这种方式，可以调节所得聚合物的特性。

此外，胺与异氰酸酯之间的反应比羟基与异氰酸酯之间的反应快。因此，通过包含胺官能预聚物，可以调节组合物固化所需的时间。此外，由于胺与异氰酸酯之间的反应比羟基与异氰酸酯之间的反应快，因此基础组分中的胺官能预聚物将比羟基官能预聚物更快速地聚合。这在聚脲形成时使得混合组合物更快速地增稠。因此，包含的胺官能预聚物也充当增稠剂。混合组合物的稠度在控制混合组合物的流动方面是重要的。例如，当施加混合组合物以给管加内衬时，不期望组合物在重力下沿管侧面向下流动并聚集在管的最下边缘。通过改变混合组分的稠度，可以使混合组合物的不期望流动最小化。

任选地，胺官能团为叔胺。叔胺充当用于羟基官能团与异氰酸酯之间的反应的催化剂。因此，在基础组分中包含叔胺具有促进羟基官能预聚物与异氰酸酯基团之间的反应的优点。

任选地，在所得聚合物中聚氨酯与聚脲的比例为5％至100％的聚氨酯与0％至95％的聚脲。在一些实施方案中，配制基础组分使得形成30％至100％的聚氨酯与0％至70％的聚脲。在一些实施方案中，配制基础组分使得形成50％至100％的聚氨酯与0％至50％的聚脲。在一些实施方案中，所得聚合物包含>95％的聚氨酯与<5％的聚脲。

任选地，基础组分包含一种或更多种含有基础组分预聚物的聚合物树脂，其中在基础组分中存在的树脂的量最高至基础组分的70重量％，任选地最高至55重量％，例如最高至35重量％。

任选地，将基础组分和活化剂组分配制成以基础组分与活化剂组分的4:1体积比混合。

任选地，组合物包含固化促进剂。任选地，基础组分包含固化促进剂以促进组合物的固化。在一些实施方案中，活化剂组分包含固化促进剂。

改变组合物中存在的固化促进剂的比例具有可以根据期望调节组合物的固化时间的优点。这在将组合物施加至基底(例如，管)需要混合与固化之间的预定时间量时，换言之，在组合物需要在硬化之前保持为液体预定的时间量以将组合物施加至基底可以是有利的。这种调整固化时间的能力在确保基底在施加后快速固化方面也是重要的。

任选地，固化促进剂为基于胺的固化促进剂，任选地为基于叔胺的固化促进剂。

如上所述，叔胺充当用于羟基官能预聚物与异氰酸酯预聚物之间的反应的催化剂。因此，包含基于胺的固化促进剂具有促进羟基官能预聚物与异氰酸酯预聚物之间的反应的优点。替代地，可以使用基于金属的固化促进剂，例如基于锡的固化促进剂。

任选地，基础组分包含具有两种或更多种不同结构的羟基官能预聚物。

在示例性实施方案中，基础组分包含具有第一结构的第一羟基预聚物和具有第二结构的第二羟基预聚物。通过使用羟基官能预聚物的组合，可以根据期望改变最终固化组合物的特性。例如，使用预聚物的共混物使得能够在固化组合物中实现期望的柔性和硬度。

任选地，组合物包含配制成从组合物中除去水分的干燥添加剂。在一些实施方案中，基础组分包含干燥添加剂。在一些实施方案中，活化剂组分包含干燥添加剂。

如本领域技术人员将理解的，异氰酸酯优先于胺或羟基官能团与水反应。因此，如果存在水分，则活化剂中的异氰酸酯将优先于基础组分中存在的羟基和任选的胺基与水分反应。因此，将不会形成期望的聚合物。因此，从组合物中减少或除去水分有利地促使活化剂中的异氰酸酯与基础组分中存在的羟基和任选的胺基反应以形成期望的聚合物。

任选地，组合物包含配制成催化羟基官能预聚物与异氰酸酯基团之间的反应的催化剂。添加这样的催化剂促进固化反应并因此减少固化时间。因此，通过调节使用的催化剂的量，可以调节组合物的固化时间。在一些实施方案中，基础组分包含该催化剂。在一些实施方案中，活化剂组分包含该催化剂。

此外，异氰酸酯与水之间的反应产生作为副产物的co2，co2导致所得聚合物中不期望的起泡。因此，就此而言，除去或减少组合物和混合组合物(即基础组分和活化剂组分的混合物)中存在的水的量也是有利的。

虽然本文公开的基础组分被描述为包含羟基官能预聚物，但应理解，可以使用任何羟基官能组合物。类似地，虽然本文公开的基础组分被描述为任选地包含胺官能预聚物，但应理解，可以使用任何胺官能组合物。

应理解，羟基官能预聚物还可以包含其他官能团。在一些实施方案中，这样的其他官能团不干扰羟基和/或胺官能团与异氰酸酯之间的反应。例如，可以配制这样的其他官能团使得它们不与异氰酸酯基团反应。

应理解，胺官能预聚物还可以包含其他官能团。在一些实施方案中，这样的其他官能团不干扰羟基和/或胺官能团与异氰酸酯之间的反应。例如，可以配制这样的其他官能团使得它们不与异氰酸酯基团反应。

虽然本文公开的活化剂组分被描述为包含异氰酸酯预聚物，但应理解，可以使用任何异氰酸酯官能组合物。

在第二方面，提供了施加有本文公开的组合物的基底。

任选地，基底为管，并且管包括组合物的内衬。

任选地，管为水管，例如用于携带饮用水或废水的水管。

任选地，基底为管，并且管由金属、混凝土、粘土或塑料材料或工业中通常使用的任何其他材料形成。管可以为工业中通常使用的任何形式的管。

在第三方面，提供了被配置成将本文公开的组合物施加至基底的装置，所述装置包括：

用于携带组合物的第一组分的第一流动路径；

用于携带组合物的第二组分的第二流动路径；

混合器，所述混合器耦接至第一流动路径和第二流动路径并被配置成将第一组分和第二组分混合在一起以形成混合组合物；

耦接至混合器的施加器头，所述施加器头被配置成绕轴旋转并且包括混合组合物可以穿过的施加器孔使得在使用时混合组合物可以经由施加器头的旋转被施加至基底。

在示例性实施方案中，本文公开的装置被配置成将组合物(例如，液体组合物)施加至基底(例如，管)。施加器头的旋转产生使组合物在其离开施加器头的孔时雾化的离心力。以这种方式，可以实现组合物在基底上的均匀施加。

由于装置被配置成经由施加器头产生的离心力将组合物施加至基底，因此不需要施加压力来将材料从施加器头推离。而是借助于产生的离心力将材料施加至基底。这在组合物包含碳纤维的情况下是特别有利的，因为施加压力来将材料从施加器推离可能导致碳纤维在施加器喷嘴或孔处团集在一起，这可能导致孔的堵塞。

任选地，装置包含组合物，所述组合物包含基础组分和活化剂组分，其中第一组分包含基础组分，第二组分包含活化剂组分，其中基础组分包含羟基官能预聚物，活化剂包含异氰酸酯预聚物，其中组合物还包含一定量的碳纤维，其中羟基官能预聚物被配制成与异氰酸酯预聚物聚合以形成包含碳纤维的聚合物。

装置可以包含组合物，所述组合物包含本文公开的任何任选的特征，特别是关于上述根据第一方面的组合物描述的任何任选的特征。

任选地，施加器孔的直径为3mm或更大。

发现，在使用装置将包含碳纤维的组合物施加至基底的情况下，具有3mm孔的施加器头足够大以防止或减小碳纤维阻塞或堵塞孔的风险。

任选地，装置包括沿施加器头的轴向长度间隔开的复数个施加器孔。

在示例性实施方案中，施加器头的长度为10cm至30cm，例如15cm至20cm，并且施加器孔沿该长度间隔开。以这种方式，可以以相对大的带宽将组合物施加至基底，使得能够更均匀地施加组合物。该施加器头在其用于施加组合物的固化时间可以改变的组合物的情况下是特别有利的。例如，可以调节本文公开的组合物的固化时间使得可以提供具有足够长的固化时间的组合物，从而使得能够将组合物施加至基底。换言之，可以调整固化时间使得混合组合物可以在固化之前沿施加器头行进更长的距离。

任选地，复数个施加器孔被布置在围绕施加器头的表面延伸的至少一个螺线中。

任选地，复数个施加器孔被布置在第一螺线和第二螺线中，其中第一螺线为右手螺旋线，第二螺线为左手螺旋线。

任选地，施加器头包括截锥状部分，其中施加器孔或每个施加器孔被设置成延伸穿过截锥状部分的表面。

任选地，施加器头包括圆柱形部分，其中施加器孔或每个施加器孔被设置成延伸穿过圆柱形部分的表面。

任选地，施加器头在第一端处耦接至混合器，并且施加器头包括远离第一端的第二端，其中远端是封闭的。

发现，通过封闭施加器锥体的远端，可以实现将混合组合物更顺利地施加至基底。认为封闭施加器头的远端减少可能导致组合物的不均匀施加的不期望空气湍流。

任选地，施加器头在第一端处耦接至混合器，并且施加器头包括远离第一端的第二端，其中远端是开放的。

任选地，第一流动路径和/或第二流动路径沿流动路径的长度包括3mm或更大的直径。

在第一组分和/或第二组分包含碳纤维的情况下，发现设置沿流动路径的长度具有3mm或更大的直径的流动路径避免了或基本上减小了组分中存在的碳纤维团集在一起并沿流动路径形成堵塞的风险。例如，第一流动路径可以被配置成携带包含碳纤维的第一组分，并且第一流动路径沿其长度可以包括3mm或更大的直径。

任选地，第一流动路径和/或第二流动路径包括耦接至混合器并被布置成将组合物的组分携带到混合器的软管，其中软管的直径为25mm或更大。

任选地，第一流动路径和/或第二流动路径包括耦接至混合器并被布置成将组合物的组分携带到混合器的软管，其中软管的直径为5mm至25mm，例如10mm至20mm。

发现设置直径为25mm或更大的第一软管减小了在组分行进通过软管时施加至组分的剪切力。在组分是剪切增稠的情况下，所施加的剪切力的这种减小促进第一组分通过第一软管的流动。发现本文公开的组合物的基础组分(其中基础组分包含碳纤维)是剪切增稠的。例如，第一流动路径可以用于携带包含碳纤维的第一组分，第一流动路径包括耦接至混合器并被布置成将第一组分携带到混合器的软管，其中软管的直径为25cm或更大。

任选地，第一流动路径和/或第二流动路径包括耦接至混合器并被布置成将组合物的组分携带到混合器的软管，其中至少部分软管衬有聚四氟乙烯(ptfe)。在一些实施方案中，第一流动路径和/或第二流动路径至少部分地衬有ptfe。

发现通过使第一流动路径和/或第二流动路径的软管的至少一部分衬有ptfe，流动通过软管的组分中存在的碳纤维不太可能嵌入软管壁中。当碳纤维嵌入软管壁中时，它们倾向于团集在一起，阻塞流动管线。因此，使用ptfe减小了流动管线被堵塞的可能性。

此外，由于使用ptfe减小了碳纤维阻塞流动管线的风险，因此可以增加施加至流动通过流动管线的组分的压力。这可以通过减小流动管线的直径来实现。增加施加至流动通过管线的组分的压力可以有利于确保组分的适当混合比。

任选地，第一流动路径和/或第二流动路径包括耦接至混合器并被布置成将组合物的组分携带到混合器的软管，其中软管的直径为5mm至10mm，例如6.35mm。

在一些实施方案中，第一流动路径包括第一软管，第二流动路径包括第二软管，其中第一软管和第二软管具有不同的直径。例如，第二流动路径可以用于携带组合物的不包含碳纤维的第二组分，第二流动路径包括耦接至混合器并被布置成将第二组分携带到混合器的软管，其中软管的直径为5mm至10mm。

任选地，装置包括用于容纳混合物的第一组分或第二组分的储存器。

任选地，储存器包括与第一流动路径或第二流动路径流体连通的出口，其中出口的宽度为60mm或更大，任选地为70mm或更大。

发现设置具有宽度为60mm或更大例如70mm或更大的出口的储存器减小了在组分离开储存器时施加至组分的剪切力。因此，在组分是剪切增稠的情况下，促进组分从储存器通过的流动。在一些实施方案中，出口的直径为76.2mm。例如，储存器可以用于容纳包含碳纤维的第一组分。

任选地，第一储存器包括侧面和耦接至侧面的底部，其中储存器设置有围绕储存器的侧面和底部延伸的加热套。

加热套被配置成向储存器施加热。通过使加热夹套围绕储存器的侧面(或多个侧面)和底部延伸，可以实现更有效的加热。这由于可以实现更高的温度(例如，50℃至70℃)而是有利的。这样高的温度可以有利于改善本文公开的示例性组合物的组分(例如基础组分)的流动。在一些实施方案中，加热套包括两个外层和其间的隔热空间。

任选地，第一流动路径包括用于除去污染物的过滤器，其中过滤器包括3mm或更大的网格尺寸。

任选地，第一流动路径和第二流动路径各自包括泵，其中泵适于将第一组分和第二组分以第一组分与第二组分的4:1体积比泵送至混合器。

任选地，第一流动路径被配置成经由止回阀耦接至混合器，其中止回阀包括10mm或更大(例如15mm或更大)的直径。在一些实施方案中，使用具有19.05mm(3/4")的直径的止回阀。

任选地，第一流动路径和/或第二流动路径包括用于测量通过相应流动路径的流的流量计，例如，流量计包括螺旋齿轮流量计。

在螺旋齿轮流量计中，设置有螺旋形或螺线形齿轮的布置以测量通过流量计的流。发现使用螺旋齿轮流量计是有利的，因为流动通过流量计的组分中存在的碳纤维往往不会阻塞螺旋齿轮。

在一些实施方案中，流量计包括容积式流量计，例如齿轮流量计。

在第四方面，提供了将如本文公开的组合物施加至管的方法，所述方法包括：

提供基础组分和活化剂组分；

使基础组分和活化剂组分混合以形成混合组合物；

施加混合组合物以给管加内衬。

在另一方面，提供了包含基础组分和活化剂组分的组合物，其中组合物包含碳纤维和以下中的至少一者：含有羟基官能预聚物的液体聚合物树脂、填料液体、矿物颜料、着色颜料、水分清除剂添加剂、增稠剂、含有胺官能预聚物的液体聚合物树脂、固化促进剂、和异氰酸酯聚合物共混物。

在另一方面，提供了包含基础组分和活化剂组分的组合物，其中组合物包含碳纤维(例如sigrafilcm150-3.0)和以下中的至少一者：isopol160-3500、1150、isopol230-3000、1145、蓖麻油、sillitinz86puriss、b15、二氧化钛、a3、ts-720、100、33-lv、vl和2496。

在另一方面，提供了制造用于施加至基底的组合物的方法，所述组合物包含基础组分和活化剂组分，其中所述方法包括根据以下步骤制备基础组分：

a)将成分引入容器中，所述成分包含：一定量的包含羟基官能预聚物的聚合物树脂；

b)添加一定量的碳纤维；以及

c)混合以使碳纤维分散在混合物中，

以及其中所述方法还包括制备活化剂组分，制备活化剂组分包括提供包含异氰酸酯预聚物的聚合物树脂。

任选地，制备基础组分还包括添加一定量的包含胺官能预聚物的聚合物树脂。

任选地，在使碳纤维完全分散之后添加包含胺官能预聚物的聚合物树脂。认为碳纤维可以吸附一些包含胺官能预聚物的聚合物树脂。因此，在使碳纤维完全分散之后添加包含胺官能预聚物的聚合物树脂。认为这促进基础组合物的反应性。

任选地，制备基础组分还包括引入以下成分中的一种或更多种：配制成从组合物中除去水分的干燥添加剂、矿物颜料、和着色颜料。

任选地，制备基础组分还包括在步骤a)中引入以下附加成分中的一种或更多种：配制成从组合物中除去水分的干燥添加剂、矿物颜料、和着色颜料。

任选地，制备基础组分在添加碳纤维之前包括以250rpm至10000rpm例如500rpm至5000rpm的速度使成分混合直至实现4hegman至5hegman的分散。发现这样的混合速度在添加碳纤维之后是不可能的。

任选地，制备基础组分包括在步骤a)中引入多于一种包含羟基官能预聚物的聚合物树脂。发现在过程开始时添加所有液体树脂促进制造过程。还发现树脂易于混合在一起并因此在该阶段不需要高速分散。

任选地，制备基础组分还包括向混合物中添加一定量的增稠剂。

任选地，在添加碳纤维之后和/或在添加所述包含胺官能预聚物的聚合物树脂或包含胺官能预聚物的聚合物树脂之后添加增稠剂。由于当添加增稠剂时粘度增加很大，因此在已引入大部分组分和成分时的过程即将结束时添加增稠剂。

任选地，制备基础组分还包括向混合物中添加一定量的固化促进剂和/或催化剂。

任选地，制备基础组分还包括使混合物通过3mm筛网的步骤，任选地，这作为制备基础组分的最后步骤来进行。这从混合物中除去任何污染物。

附图说明

现在将参照附图描述实施方案，在附图中：

图1为施加有根据本公开内容的组合物作为内衬的管的示意图；

图2示出了用于将组合物施加至基底的装置；

图3示出了图2的装置的示意图；

图4示出了图2的装置的供给线的截面示意图；以及

图5示出了图2的装置的施加器头的示意图。

具体实施方式

参照图1，可以将本文公开的组合物2施加至管4，例如水管，使得组合物2被施加至管4的内部管路。所述组合物包含两种组分：基础组分和活化剂，所述基础组分和所述活化剂在混合形成混合组合物时固化以在管上形成坚硬、非渗透性涂层。这种涂层增强了管的结构完整性并因此使管能够在更长的时段内仍能使用。

提供本文的实施例以便于理解本公开内容。这些实施例不旨在限制权利要求的范围。

实施例1

使用具有以下成分的基础组分和活化剂组分制备用于给管加内衬的组合物：

基础组分包含含有羟基官能预聚物的液体聚合物树脂。换言之，液体聚合物树脂包含具有-oh官能团的预聚物。在一些实施方案中，液体聚合物树脂包含多元醇。在一些实施方案中，液体聚合物树脂具有蓖麻油基础成分。

在一些实施方案中，基础组分包含两种或更多种不同的含有羟基官能预聚物的液体聚合物树脂的共混物。在一些实施方案中，不同的液体聚合物树脂以相等重量比例的基础组分存在。在另一些实施方案中，不同的液体聚合物树脂以不同重量比例的基础组分存在。根据液体聚合物树脂中包含的预聚物的性质，不同的液体聚合物树脂导致所得聚合物的不同性质。例如，所得聚合物的柔性或硬度程度可以受到所使用的液体聚合物树脂的影响。通过包含两种或更多种不同的液体聚合物树脂的共混物，根据所得聚合物的要求，可以根据需要调整所得聚合物的性质。

在一些实施方案中，基础组分包含含有胺官能预聚物的液体聚合物树脂。换言之，液体聚合物树脂包含具有胺官能团的预聚物。如本领域技术人员所理解的，胺官能团与异氰酸酯反应以形成聚脲。因此，通过在基础组分中包含胺官能预聚物以及羟基官能预聚物，当将基础组分和活化剂组分混合时，形成了包含聚脲和聚氨酯二者的共聚物。

聚脲和聚氨酯具有不同的性质，例如聚氨酯较聚脲趋向于更具热塑性且耐热性更小。通过与包含羟基官能预聚物的液体聚合物树脂的量和种类相比调节包含胺官能预聚物的液体聚合物树脂的量和种类，可以调节所得聚合物中聚氨酯与聚脲的比例。因此，因而调节了所得聚合物的性质。

此外，胺与异氰酸酯之间的反应比羟基与异氰酸酯之间的反应快。因此，通过与包含羟基官能预聚物的液体聚合物树脂的量和种类相比调节包含胺官能预聚物的液体聚合物树脂的量和种类，可以调整固化所花费的时间。

在一些实施方案中，基础组分的液体聚合物树脂中存在的羟基官能团与胺官能团的比例为2％羟基比98％胺。在一些实施方案中，基础组分的液体聚合物树脂仅包含羟基官能团，换言之，不存在胺。在这两个极端之间的胺/羟基官能团的所有组合都是可能的。

在一些实施方案中，基础组分被配制成使得形成5％至100％聚氨酯比0％至95％聚脲。在一些实施方案中，基础组分被配制成使得形成30％至100％聚氨酯比0％至70％聚脲。在一些实施方案中，基础组分被配制成使得形成50％至100％聚氨酯比0％至50％聚脲。在一些实施方案中，所得聚合物包含>95％聚氨酯比<5％聚脲。

由于胺与异氰酸酯之间的反应比羟基与异氰酸酯之间的反应快，因此包含胺的液体聚合物将比包含羟基的液体聚合物更快地聚合。当形成聚脲时，这导致混合组合物更快增稠。因此包含胺官能预聚物的液体聚合物树脂也充当增稠剂。混合组合物的稠度在控制混合组合物的流动方面是重要的。在一些实施方案中，当将混合组合物应用于给管加内衬时，不希望组合物在重力下沿管的侧面向下流并收集在管的最下边缘。通过改变混合组分的稠度，可以使混合组合物的不期望的流动最小化。

在一些实施方案中，基础组分包含一定量的填充液以将基础组分补充至期望的体积。填充液被配制成使得其不与组合物的活化剂组分反应。在一些实施方案中，填充液为蓖麻油。

在一些实施方案中，基础组分包含一定量的矿物颜料。例如，可以存在一种或更多种矿物颜料。这样的矿物颜料赋予所得固化组合物不同的物理和化学特性，因此，矿物颜料可以被选择为向所得固化组合物提供期望的特性。例如，可以通过包含合适的矿物填料来改变所得固化组合物的特性，例如强度、密度、刚度、硬度、耐水性和弹性。可以使用为惰性、耐化学性和耐酸碱性的任何矿物颜料。

在一些实施方案中，使用二氧化硅例如高岭土和硫酸钡填料的组合。这导致所得固化组合物的强度增加，密度增加，刚度增加，硬度增加，耐水性增加以及弹性降低。这提高了所得固化组合物作为管衬的有效性。

根据需要，可以将着色颜料添加至底漆制剂以赋予底漆期望的颜色。可以根据需要使用任何着色颜料。或者，不需要添加着色颜料。

在一些实施方案中，基础组分还包含除湿剂组分或干燥添加剂。可以使用任何合适的除湿剂液体或固体。如本领域技术人员所理解的，异氰酸酯优先于羟基和胺基与水反应。因此，在将基础组分与活化剂组分混合之前从基础组分中除去过量的水分以确保活化剂中的异氰酸酯与基础组分中的液体聚合物树脂(即羟基官能团)而不是其中包含的任何水反应以形成期望的聚合物是重要的。

水可以例如存在于包含在基础组分中的填充颜料如着色颜料中。因此，在基础组分中包含干燥添加剂用于减少或除去该水。

基础组分还可以包含增稠剂，例如矿物增稠剂和/或液体增稠剂，其用于保持各种填料、添加剂和成分分散在整个制剂中，例如通过改变混合物的流变学。在一些实施方案中，使用基于矿物，例如基于硅酸盐的增稠剂。基础组分的稠度在控制混合组合物(即基础组分和活化剂组分的混合物)的流动方面是重要的。在一些实施方案中，当将混合组合物应用于给管加内衬时，不希望组合物在重力下沿管的侧面向下流并收集在管的最下边缘。通过改变基础组分的稠度，可以使混合组合物的不期望的流动最小化。

为了调节和/或调整混合组合物固化所花费的时间，可以在基础组分中包含固化促进剂。因此固化时间将至少部分取决于存在的固化促进剂的量。可以使用用于催化液体聚合物树脂的羟基官能团与活化剂中的异氰酸酯之间的反应的任何固化促进剂，例如基于胺的固化促进剂。在一些实施方案中，使用基于叔胺的固化促进剂。如本领域技术人员所理解的，叔胺充当羟基官能团与异氰酸酯之间的反应的催化剂。因此，在基础组分中包含叔胺具有使羟基官能预聚物与异氰酸酯基团之间的反应加快的优点。在一些实施方案中，使用基于锡的固化促进剂。在一些实施方案中，使用基于铋的固化促进剂。在一些实施方案中，固化促进剂与固化剂(即异氰酸酯预聚物)反应以使固化反应加速。

在一些实施方案中，基础组分包含一定量的碳纤维。在基础组分中包含碳纤维产生包含碳纤维的固化混合组合物。在一些实施方案中，碳纤维的长度为500μm或更小，例如200μm或更小，例如长度为50μm至200μm，例如长度为80μm至150μm。在一些实施方案中，碳纤维的宽度为5μm至25μm，例如5μm至15μm，例如5μm至10μm。在一些实施方案中，碳纤维的宽度为7μm。

在一些实施方案中，基础组分包含一定量的配制成催化羟基官能预聚物与活化剂中的异氰酸酯基团之间的反应的催化剂。添加这样的催化剂使固化反应加快并因此缩短了固化时间。因此，通过调节所使用的催化剂的量，可以调节组合物的固化时间。可以使用任何合适的催化剂，例如基于锡或铋的催化剂。在一些实施方案中，可以使用由tibchemicals作为tib716出售的产品，因为这被认为是无害的并因此适用于饮用水供应。在一些实施方案中，催化剂被配制成使固化反应加速，但不直接参与固化反应。

该组合物包含第二组分，活化剂。活化剂包含液体异氰酸酯聚合物共混物。

当将基础组分和活化剂组分混合在一起时，其固化以形成坚硬的聚合物层。组合物的基础组分和活化剂组分被配制成以基础组分与活化剂组分的体积比为4∶1混合。当将基础组分和活化剂组分混合时，基础组分的羟基与活化剂的异氰酸酯根据以下反应机理(1)(其中r和r′为烷基或芳基)反应以产生聚氨酯。

(1)

r-oh+r′-n＝c＝o(异氰酸酯)→r′n(h)c(o)or(氨酯键)

认为，在本文公开的组合物中，每个羟基官能预聚物与单个异氰酸酯分子反应。

在基础组分还包含具有胺官能团的液体聚合物树脂的情况下，基础组分的胺基与活化剂的异氰酸酯根据以下反应机理(2)(其中r和r′为烷基或芳基)反应以产生聚脲。

r-nh2+r′-n＝c＝o→rn(h)c(o)n(h)r′(脲键)

(2)

认为，在本文公开的组合物中，每个胺官能预聚物与单个异氰酸酯分子反应。

在基础组分中存在水的情况下，活化剂的异氰酸酯将优先于基础组分的羟基和胺官能团根据以下反应机理(3)(其中r和r′为烷基或芳基)与该水反应。

因此，将不能形成期望的聚合物。此外，异氰酸酯与水之间的反应产生co2作为副产物，其导致所得聚合物中不期望的鼓泡。因此，通过添加干燥剂除去或减少存在于基础组分中的水的量有利于促使混合组合物遵循上述反应机理(1)和(2)。当将混合组合物施加至管的表面时，混合组合物在此阶段暴露于大气中的水。因此，添加干燥剂在混合组合物被施加至管时还有利于干燥混合组合物，从而减少产生的co2的量并因此减少所得聚合物中的鼓泡量。

实施例2

使用具有以下成分的基础组分和活化剂制备用于给管加内衬的组合物：

为了制备实施例2的基础组分，将isopol160-3500和蓖麻油引入洁净容器中并使用高速分散器混合。将sillitinz86特纯、b15、二氧化钛、a3和ts-720缓慢添加至混合物中并以相对高的速度混合直至获得4赫格曼至5赫格曼的分散体。对于此阶段使用500rpm至5000rpm的速度。

在慢的混合速度(例如约500rpm)下，将isopol230-300和100添加至混合物中。使用33-lv调节固化时间。

在低速(例如500rpm至600rpm)搅拌下，将sigrafilcm150-3.0添加至混合物中并搅拌直至完全混合。然后使混合物通过3mm筛网以除去任何污染物。

实施例3

使用具有以下成分的基础组分和活化剂制备用于给管加内衬的组合物：

为了制备实施例3的基础组分，可以使用以下方法。将isopol160-3500、isopol230-3000和蓖麻油引入在合适尺寸的高速分散器(highspeeddisperser，hsd)下的洁净容器中。已经发现，在该过程开始时添加所有包含羟基官能预聚物的液体树脂有利于制造过程。还发现，树脂容易混合在一起，因此在该阶段不需要高速分散。

打开混合器并缓慢添加sillitinz86特纯、b15、二氧化钛和a3。然后使混合器以高速运行直至获得4赫格曼至5赫格曼的分散体。

缓慢添加sigrafilcm150-3.0，确保将灰尘保持在最低限度，例如通过倒入在混合器下的移动涡流中。然后添加33-lv和100。认为sigrafilcm150-3.0可以吸收一些100。因此，在使sigrafilcm150-3.0完全分散之后添加100。认为这提高了基础组合物的反应性。

然后将ts-720添加至混合物中，确保将灰尘保持在最低限度，例如通过倒入在混合器下的移动涡流中。由于当添加ts-720时粘度增加较大，因此在当已经引入大多数组分的过程即将结束时添加ts-720。

将混合物混合约30分钟。为便于处理，将温度保持低于90℃。

添加tib716以调节固化时间(或胶凝时间)。为了组合物的最终调节，最后添加tib716。然后使混合物通过3mm筛网以除去任何污染物。

已经发现实施例1至3的基础组分是膨胀的，或者称为剪切增稠。因此，基础组分的粘度随着施加的剪切应力而增加。相反，当施加较小的剪切力时，基础组分的粘度较小。

本文公开的组合物，例如上述实施例1至3中的组合物，可以通过在使混合组合物固化之前将混合组合物施加至管的内部来用于给管加内衬。混合组合物可以被施加至在使用中的管，或者可以在管被定位在适当位置供使用之前被施加至新管。

参照图2，示出了可以用于将组合物施加至水管4的装置6。装置6容纳在车辆8中，使得装置6可以被运输至管4的位置，使得组合物可以被原位施加至管4。

装置6的示意图示于图3中。装置6包括组合物的第一组分(例如上述实施例1至3的基础组分)的流动路径10。该流动路径应被称为基础组分流动路径10。基础组分流动路径10被配置成将基础组分从基础罐12携带至混合器14。

装置6还包括组合物的第二组分(例如上述实施例1至3的活化剂组分)的流动路径16。该流动路径应被称为活化剂流动路径16。活化剂流动路径16被配置成将活化剂组分从活化剂罐18携带至混合器14。

混合器14包括挡板(未示出)，所述挡板被配置成将活化剂和基础组分混合在一起以形成混合组合物。混合器14与进给管20流体连通，所述进给管20被配置成将混合组合物引入施加器头22，混合组合物从所述施加器头22被施加至管4的内部以给管4加内衬。

参照图3，基础组分流动路径10包括基础罐12。基础罐12是具有耦接至底部的圆柱形侧壁的圆柱形罐的形式。或者，基础罐12为立方体形状并且包括耦接至底部的四个侧壁。可以使用其他适当形状的罐。基础罐12设置有围绕底部和侧壁延伸的加热夹套24。加热夹套24包括两个外层和其间的隔热空间，并且被配置成向基础罐12施加热。

基础罐12包括出口26，基础组分可以从所述出口26离开罐12。出口26可以通过龙头(未示出)打开和关闭。出口的直径为7.62cm(3")。在一些实施方案中，出口的直径为6cm至10cm。

基础罐12的出口26与泵28流体连通，所述泵28被配置成沿基础组分流动路径10泵送基础组分。过滤器30设置在基础罐12的出口26与泵28之间。过滤器30被配置成当基础组分流动通过过滤器30时从基础组分中除去污染物。过滤器30的网孔直径为约3mm。

泵28与加热器32流体连通，所述加热器32被配置成对基础组分进行加热。加热器32与流量计34流体连通，所述流量计34被配置成测量通过流动路径10的基础组分的流。

流量计34包括容积式流量计，例如齿轮流量计。在一些实施方案中，流量计34为螺旋齿轮流量计。在螺旋齿轮流量计中，提供螺旋形或螺线形齿轮布置以测量通过流量计的流。例如，可以使用由vse.制造的s系列螺旋形螺杆齿轮流量计。这样的流量计基于螺杆泵原理操作。

加热器32还通过短循环路径60与基础罐12流体连通。例如，当需要增加基础组分的加热时，基础组分可以围绕该短循环路径60被传递。

流量计34通过基础组分管线软管36耦接至混合器14，基础组分可以流动通过所述基础组分管线软管36。基础组分管线软管36的直径为25mm或更大。

基础组分流动路径10至少部分衬有聚四氟乙烯(ptfe)。例如，基础组分管线软管36的全部或一部分衬有ptfe。

在一些实施方案中，基础组分流动路径10至少部分衬有尼龙。例如，基础组分管线软管36的全部或一部分衬有尼龙。

基础组分管线软管36终止于止回阀38，使得此时流体不能进入基础组分管线软管36。止回阀的直径为19.05mm。基础组分管线软管36的末端(例如止回阀38)也耦接至返回基础组分管线软管64，所述返回基础组分管线软管64与基础罐12流体连通。例如当需要额外加热时，基础组分可以通过返回基础组分管线软管64返回至基础罐12。

从图3中可以看出，活化剂流动路径16具有类似的构造。活化剂流动路径16包括活化剂罐18。活化剂罐18是具有耦接至底部的圆柱形侧壁的圆柱形罐的形式。或者，活化剂罐18为立方体形状并且包括耦接至底部的四个侧壁。可以使用其他适当形状的罐。

活化剂罐18具有出口40。出口40可以通过龙头(未示出)打开和关闭。出口40与泵42流体连通，所述泵42被配置成沿活化剂流动路径16泵送活化剂组分。过滤器44设置在活化剂罐18的出口40与泵42之间。过滤器44被配置成当活化剂组分流动通过过滤器44时从活化剂组分中除去污染物。

泵42与加热器46流体连通，所述加热器46被配置成对活化剂组分进行加热。加热器46与流量计48流体连通，所述流量计48被配置成测量通过流动路径16的活化剂组分的流。加热器46还通过短循环路径62与活化剂罐18流体连通。例如，当需要增加活化剂组分的加热时，活化剂组分可以围绕该短循环路径62被传递。

流量计48通过活化剂管线软管50耦接至混合器14，活化剂组分可以流动通过所述活化剂管线软管50。活化剂管线软管50的直径为6.35mm(0.25")。在一些实施方案中，活化剂管线软管50的直径可以为5mm至25mm，例如5cm至15cm。活化剂管线软管50终止于止回阀52，使得此时流体不能进入活化剂管线软管52。活化剂管线软管50的末端(例如止回阀52)也耦接至返回活化剂管线软管66，所述返回活化剂管线软管66与活化剂罐16流体连通。例如当需要额外加热时，活化剂组分可以通过返回活化剂管线软管66返回至活化剂罐18。

参照图4，基础组分管线软管36、返回基础组分管线软管60、活化剂管线软管50和返回活化剂管线软管66一起承载在供应管线54中。供应管线54包括隔热壳体56，所述隔热壳体56被配置成承载基础组分管线软管36、返回基础组分管线软管60、活化剂管线软管50和返回活化剂管线软管66中的至少一部分。供应管线54填充有油68，所述油68可以被加热以对沿相应软管被向下携带的活化剂和基础组分进行加热。供应管线54可以具有任何期望的长度，例如100m至300m，例如150m至250m。在一些实施方案中，供应管线54的长度为200m。

基础组分管线软管36和活化剂管线软管50与混合器14流体连通，使得基础组分和活化剂组分可以被引入混合器14。混合器14包括挡板，所述挡板被配置成将活化剂和基础组分混合在一起以形成混合组合物。混合器14与进给管20流体连通，所述进给管20被配置成将混合组合物引入施加器头22。

如图5所示，施加器头22成形为形成中空的截头圆锥68，截头圆锥68的窄端耦接至进给管20，使得混合组合物可以被引入到截头圆锥68的内表面上。中空的截头圆锥68的长度为约10cm至30cm，例如长度为15cm至20cm，例如为15.24cm至20.32cm(6"至8")。在一些实施方案中，截头圆锥68的宽端是敞开的，使得混合组合物可以通过截头圆锥68的敞开端离开施加器头22。在另一些实施方案中，截头圆锥68的宽端是闭合的。在一些实施方案中，施加器头包括圆柱形部分而不是截头圆锥。

施加器头22包括多个施加器孔70，所述施加器孔70布置成延伸穿过圆锥68的表面，使得圆锥68的内部和外部流体连通。施加器孔70均匀地围绕截头圆锥68的表面布置。在一些实施方案中，施加器孔70被布置成围绕截头圆锥68的表面形成孔70的螺旋。例如，在一些实施方案中，施加器孔被布置成形成两个螺旋，例如一个左手螺旋的和一个右手螺旋的。在另一些实施方案中，使用施加器孔70的其他合适的布置，例如，孔70可以被布置成围绕截头圆锥68形成同心环，或者可以以从截头圆锥68的窄端延伸至宽端的线布置，或者可以布置成形成十字形。施加器孔70的直径为约3mm。在一些实施方案中，使用更大的直径。

施加器头22被安装在进给管20上，使得其绕轴a自由旋转，如图5所示。轴a是截头圆锥68的对称轴并从截头圆锥68的窄端延伸至宽端。施加器头22耦接至马达(未示出)，所述马达被配置成驱动施加器头22的旋转。

在使用中，例如为了施加上述实施例1至3的组合物，将该装置的施加器头22定位在待加内衬的管4的内部。将基础组分引入基础罐12。最初关闭罐12的出口26。一旦将基础组分引入基础罐12，就将罐密封并用氮气或干燥空气加压。

对罐加压有利于基础组分通过基础组分流动路径10流动。在罐12中，基础组分被加热到60℃至70℃。将基础组分加热至该温度也有利于基础组分的流动。加热夹套24用于促进基础组分的加热。

当基础组分达到期望的温度时，打开出口26并且基础组分流动通过出口26。基础罐12的出口26的直径相对大，为7.62cm(3")。这种较大的直径减小了作用在基础组分上的剪切力，所述剪切力由于基础组分的剪切增稠性质促使基础组分保持相对低的粘度，并因此有利于基础组分从基础罐流出。

基础组分沿基础组分流动路径10传递至泵28。在这样做时，基础组分通过过滤器30。过滤器30的网孔直径为3mm。3mm或更大的网孔直径有利于允许基础组分中存在的碳纤维穿过过滤器30，其中碳纤维团聚在一起并阻塞过滤器30的风险低。如果过滤器网孔的直径太小，则基础组分中存在的碳纤维易于团聚并且阻塞过滤器。

泵28将基础组分沿流动路径10泵送至加热器32。对基础组分进行加热有利于基础组分的流动。如果需要额外的加热，则将基础组分沿短循环路径60引导回基础罐12。或者，将基础组分从加热器32引导至流量计34，在流量计34中可以测量基础组分的流量。已经发现，使用螺旋齿轮流量计是有利的，因为基础组分中存在的碳纤维趋向于不堵塞螺旋齿轮。

从流量计，基础组分进入基础组分管线软管36。

已经发现，通过用ptfe给基础组分流动路径10的至少一部分，例如基础组分管线软管36的至少一部分加内衬，基础组分中存在的碳纤维不太可能变得嵌入软管壁中。当碳纤维变得嵌入软管壁中时，其趋向于团聚在一起，堵塞基础组分管线。因此，使用ptfe给基础组分管线软管36加内衬降低了基础组分管线36被阻塞的可能性。

此外，由于使用ptfe降低了碳纤维变得嵌入基础组分管线壁中的可能性，因此可以增加施加至流过基础组分管线软管36的基础组分的压力。这可以通过减小基础组分管线软管36的直径来实现。

增加施加至基础组分的压力可以有利于确保基础组分与活化剂组分的合适的混合比。

转向活化剂流动路径，在使用中，将活化剂组分引入活化剂罐18中。最初关闭罐18的出口40。一旦将活化剂组分引入活化剂罐18，就将罐密封并用氮气或干燥空气加压。对罐18加压有利于活化剂组分通过活化剂流动路径16流动。由于活化剂组分包含与水反应的异氰酸酯，因此用干燥空气对活化剂罐进行加压以防止异氰酸酯与水反应是有利的。

将罐18中的活化剂加热，并且当其达到期望的温度时，打开出口40并且活化剂组分流动通过出口40。

活化剂组分沿活化剂流动路径16传递至泵42。在这样做时，活化剂组分通过过滤器44以从活化剂中除去污染物。泵42将活化剂组分沿流动路径16泵送至加热器46。对活化剂组分进行加热有利于活化剂组分的流动。如果需要额外的加热，则将活化剂组分沿短循环路径62引导回活化剂罐18。或者，将活化剂组分从加热器46引导至流量计48，在流量计48中可以测量活化剂组分的流量。从流量计，活化剂组分进入活化剂管线软管50。

基础组分和活化剂组分沿相应的管线软管36、50流动通过供应管线54。供应管线54的隔热壳体56用于减少来自基础组分和活化剂组分的热损失，并因此有利于这些组分的流动。此外，基础组分管线软管36和活化剂管线软管50浸没在供应管线54内的热油56中。在基础组分和活化剂组分沿供应管线54流动时，该热油56用于对基础组分和活化剂组分进行进一步加热，从而进一步促进组分的流动。

在基础组分管线软管36的末端，基础组分流动通过止回阀38。如果需要基础组分的进一步加热，则将基础组分沿返回基础组分管线软管64引导至基础罐12。或者，将基础组分引导至混合器14。

类似地，在活化剂管线软管50的末端，活化剂组分流动通过止回阀52。如果需要活化剂组分的进一步加热，则将活化剂组分沿返回活化剂管线软管64引导至活化剂罐18。或者，将活化剂组分引导至混合器14。

基础组分流动路径10的泵28和活化剂流动路径16的泵42被布置成将基础组分和活化剂组分分别泵送至混合器14，使得基础组分和活化剂组分以基础组分与活化剂组分的体积比为4:1混合。混合器14包括具有一系列挡板的流动路径，使得当基础组分和活化剂组分沿混合器流动路径通过时，挡板扰乱流动以引起基础组分和活化剂组分的混合。

然后混合组合物流至进给管20，混合组合物从进给管20被引入涂加器头22的截头圆锥68的内表面。涂加器头22绕轴a旋转，产生离心力。当混合组合物沿截头圆锥68的内表面流动时，其到达施加器孔70。由旋转的涂加器头22产生的离心力使混合组合物流过施加器孔70并在其离开施加器孔时雾化。施加器孔70的直径为3mm或更大。3mm或更大的直径有利于允许混合组合物中存在的碳纤维通过施加器孔70，其中碳纤维团聚在一起并且阻塞孔70的风险低。如果施加器孔70的直径太小，则基础组分中存在的碳纤维易于团聚并且阻塞孔70。

施加器头22定位在待衬有混合组合物的管4内部。以这种方式，将混合组合物施加至管4的内部。由于供应管线54的长度长，因此供应管线54可以沿管4的长度延伸，使得管4的较长一段可以涂覆有组合物。施加器头22可以沿管在图3所示的方向b上缩回，使得可以以单次施加给管4的一段加内衬。如果需要，可以对管的一段进行多次施加或多程，或者，可以以单程给管加内衬。

混合组合物的固化时间为使得其不固化直至其离开施加器头22。使用足够长的固化时间以确保混合组合物直至在混合组合物沿施加器头22的截头圆锥68的长度流动所花费的时间之后才开始硬化。由于可以调整固化时间，因此可以使用较长的截头圆锥长度，这使组合物能够以较大的带宽并因此更均匀地施加至管。

尽管以上参照一个或更多个实施方案描述了本发明，但是应当理解，在不脱离如所附权利要求书中限定的本发明的范围的情况下，可以做出各种改变或修改。例如，尽管上述实施例是用于施加本文公开的组合物的装置的说明，但是应理解，可以用本文公开的装置施加任何合适的组合物。