172758. lajstromszámú szabadalom • Eljárás geológiai képződmények, valamint meglazult kőzet-és földtömegek megerősítésére
3 172758 4 További hátrány, hogy a ricinusolaj csökkenti a kőzet vagy szén és a poliuretán közötti kötőerőt, ha a poliol ricinusolaj tartalma magas. így gyengül a megerősített képződmények szerkezete. Azt találtuk, hogy a fenti hátrányok kiküszöbölhetők, ha a geológiai képződmények, valamint meglazult kőzet- és földtömegek megerősítésére olyan poliizocianát-poliol keverékeket használunk, amelyekben a poliol komponens körülbelül 10—35 súly% olyan poliéterpoliolt tartalmaz, amelynek hidroxilszáma 50—90. Ezt az alacsony hidroxilszámú poliéterpoliolt molekulánként egynél több reakcióképes hidrogénatomot tartalmazó vegyület és feleslegben levő 1,2-alkilénoxid reakciójával állítottunk elő. Az ilyen poliol-keverékekből előállított poliuretánok, amelyek geológiai képződmények, valamint meglazult kőzet- és földtömegek megerősítésére alkalmasak, nagy hajlékonyságúak, rugalmassági modulusuk és hajlítószilárdságuk nagy, szenet és környező kőzeteket megkötő erejük szintén nagy és ellenállnak az erős dinamikus nyomásoknak. Az említett reakciótermék összetételét könnyen állandó értéken tarthatjuk, ha az eljárás során a reakciókörülményeket nem változtatjuk. Az ilyen poliol-keverék további előnye, hogy vízzel jól összefér, így a rugalmasságot adó komponens nem válik ki nedves vagy nyirkos képződmények megerősítése során. A poliéterpoliol átlagos molekulasúlya előnyösen körülbelül 1500-8000, különösen előnyös esetben körülbelül 2000—3500 és amint a fentiekben már említettük, hidroxilszáma 50 és 90 közötti. Megfelelő poliéterpoliolok előállítása céljából molekulánként egynél több reakcióképes hidrogénatomot tartalmazó vegyületként elsősorban karbonsavakat, alkoholokat és aminokat használhatunk. A karbonsavak példái a ftálsav, adipinsav, maleinsav és borostyánkősav. A fenolok példái: hidrokinon, pirokatechin, 4,4’-dihidroxifenil-dimetilmetán. Az alkoholok példái: etilénglikol, propilénglikol, trimetüolpropán, glicerin, pentaeritnit, mannit, glükóz, fruktóz és szacharóz. Az aminok példái: ammónia, mono- és dietanolamin, dietiléntriamin, anilin, diaminodifenilmetán és különösen az etiléndiamin és trietanolamin. Az 1,2-alkilénoxidok példái: etilénoxid, propilénoxid és 1,2-butilénoxid. Alkalmazhatjuk az oxidok keverékeit, vagy eljárhatunk úgy, hogy az első reakciólépésben használjuk az egyik alkilénoxidot és a második reakciólépésben egy másik alkilénoxidot alkalmazunk, annak érdekében, hogy a poliéter molekula szintézisében a molekulában szegmenseket alakítsunk ki. A poliéterpoliolt ismert eljárások szerint állíthatjuk elő, lásd például Ullmann-féle enciklopédia, 14., 50-51. oldal, 3. kiadás, 1963. és Polyurethanes: Chemistry and Technology, 1. kötet, 33-43. oldal, Saunders and Frisch Interscience (1962). Az 1,2-alkilénoxid alkalmazandó mennyiségét az elérendő hidroxilszám határozza meg. A találmány szerinti eljárás szerint 10—35 súly% mennyiségben alkalmazzuk az aminokból és 1,2-alkilénoxidókból előállítható reakciótermékeket. Különösen szembe tűnnek a fentiekben ismertetett előnyök, ha összehasonlítjuk a megerősített geológiai képződmények, valamint meglazult kőzet- és földtömegek mechanikai tulajdonságait a ricinusolaj alkalmazásával kapott eredményekkel. Ez az eredmény meglepő, különösen annak az általánosan elfogadott nézetnek a tükrében, hogy az amint tartalmazó poliolok, minthogy túl gyorsan reagálnak az izocianátokkal, nem alkalmasak az olyan időigényes impregnáló eljárások megvalósítására, mint a megerősítendő képződmények finom repedéseibe vagy hasadékaiba való behatolás, amely magának a kémiai megerősítésnek a fizikai előfeltétele. A legfigyelemreméltóbb az a tény, hogy a leírt poliol-keverékek felhasználhatósági ideje gyakorlatilag azonos a hagyományos poliolok és izocianátok keverékének a felhasználhatósági idejével, és így felhasználhatók az összes ismert megerősítő eljárásban. Izocianátként bármely ismert izocianátot felhasználhatunk, amely molekulánként egynél több izocianátcsoportot tartalmaz. Példaképpen megnevezzük a toluiléndiizocianátot, a többértékű alkoholokból és toluiléndiizocianátból kapott, szabad izocianát csoportokat tartalmazó előpolimereket, a hexametiléndiizocianátot és előpolimeijeit, a difenilmetándiizocianátot és különböző izomerjeinek és magasabb homológjainak keverékeit. Ide tartoznak a molekulánként egynél több izocianátcsoportot tartalmazó izocianátok és láncvégi izocianátcsoportot tartalmazó előpolimerek, amelyeket a Polyurethanes: Chemistry and Technology (Saunders és Frisch), Interscience (1962) szakkönyvben írtak le. Az előnyös poliizocianátok azok az ismert poliizocianát-keverékek, amelyeket anilin-formaldehid kondenzátumok foszgénezésével kapunk. A találmány szerinti eljárás során felhasznált készítményben szereplő poliéterpoliolok poliol komponense bármilyen, a poliuretán gyártásban ismert poliol lehet. Ilyen vegyületek leírása megtalálható például a fentiekben említett Polyurethanes szakkönyv 32-61. oldalán. Előnyös poliolok az olyan polihidroxialkánok, amelyek molekulánként 2—4 hidroxilcsoportot tartalmaznak, és amelyek molekulasúlya körülbelül 62 és 200 közötti, így például az etilénglikol, 1,2-propándid, hexametilénglikol, trimetüolpropán, glicerin vagy pentaeritrit. A találmány szerinti eljárásban felhasznált poliéterpoliolokat ezeknek a polioloknak és 1,2-alküénoxidoknak a reakciójával, így például etoxüezéssel és/vagy propoxilezéssel állíthatjuk elő. A hidroxüszámot, mint már említettük, az 1,2-alküénoxid mennyiségének alkalmas megválasztásával állíthatjuk be a kívánt értékre. A találmány szerinti elegy egyik poliéterpoliol komponensének molekulasúlya 106—1000, előnyösen 250-700, legelőnyösebben 350—400. Az utóbbi, legelőnyö5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
