195435. lajstromszámú szabadalom • Eljárás reverzibilis vízfelvevő képességű, agyagásvány-tartalmú gélek előállítására
A találmány tárgya eljárás reverzibilis vízfelvevő képességű. agyagásvány-tartalmú gélek előállítására. Az 1680/83 alapszámú magyar szabadalmi bejelentés eljárást ismertet reverzibilis vízfelvevő képességű, stabilizált szerkezetű agyagásvány-tartalmú gélek előállítására. Ezeket a géleket úgy állítják elő, hogy tixotróp tulajdonságú, duzzadóképes, háromréteges szerkezetű agyagásványokat és/vagy duzzadóképes láncszilikátokat víz jelenlétében, meghatározott arányokban az agyagásvánnyal, illet.e láncszilikáttal reagálni képes vízoldható polimerekkel reagáltatnak. Az agyagásvánnyal reagáltatott polimerek irreverzibilisen rögzítik az agyagásvány gélszerkezetét, a képződött gél tehát már nem tixotróp jellegű, ugyanakkor azonban nem peptizálódik, és reverzibilisen képes leadni és felvenni vizet. Minthogy a fent ismertetett eljárással előállított hidrogélek főtömegét a természetes agyagásványok képezik, a felhasználásra kerülő polimer reagensek pedig kellően tiszta állapotban állíthatók elő, ezek az anyagok az emberi környezetre teljesen ártalmatlanok, és olyan területeken (például a mezőgazdaságban, kozmetikai vagy gyógyszeripari hordozóanyagokként stb.) is felhasználhatók, amelyekre a kémiai módszerekkel térhálósított, teljesen szintetikus hidrogélek kevésbé alkalmasak. További előnyt jelent, hogy a túlnyomórészt természetes agyagásványokból álló hidrogélek sokkal kevésbé költségesek a teljesen szintetikus hidrogéleknél. Hátrányt jelent azonban, hogy a túlnyomórészt agyagásványokból álló hidrogélek duzzadóképessége és egyes mechanikai jellemzői (pl. szilárdsága) nem érik el a jóminőségű szintetikus hidrogélek megfelelő értékeit. Kísérleteink során azt tapasztaltuk, hogy ha az 1680/83 alapszámú magyar szabadalmi bejelentés szerint előállított, agyagásvány-tartalmú hidrogélekbe finoman eloszlatott töltőanyagokként ismert, szintetikus, vízoldhatatlan, vízben azonban duzzadó és legalább saját súlyával azonos mennyiségű víz felvételére (azaz legalább 100=-os vízfelvételre) képest xerogéleket építünk be duzzadt gélszemcsék formájában, ezek a xerogélek szinergetikusan fokozzák az agyagásványtartalmú gél duzzadóképességét, és szinergetikusan javítják az anyagásványtartalmú gél mechanikai sajátosságait. Ennek a jelenségnek a pontos, tudományos magyarázatát nem ismerjük. Feltételezhető azonban, hogy az agyagásvány-polimer hidrogélen egyenletesen, finoman eloszlatott szintetikus duzzadt gélszemcsék a kül■ j felületükön szoros kémiai kapcsolatba kerülnek az agyagásvány lamellákkal. Az agyagásvány lamellák mint ionomer lemezkék és erősen poláros nemionos poliakrilanrid, polivinilalkohol vagy poliszacharid típusú gélszemcséket hidrogén-híd kötéseket vagy egyéb komplex kötéseket képesek létesíteni; a karboxil-csoportot tartalmazó gélekkel (például térhálósított karboxi-metil-cellulóz, poliakrilsav, polimetakrilsav, akrilamid-akrilsav kopolimerek, hidrolizált poliakrilamidok stb.) pedig ionos kötéseket is ki tudnak alakítani. Az agyagásvány mátrixhoz szorosan kapcsolódó, nagy deformációjú gélszemcsék rugalmas blokkokat képeznek a rögzített szerkezetű vázanyagban; így az agyagásványalapú hidrogélből és a szintetikus gélből összeépült termék duzzadóképessége és mechanikai sajátosságai egyaránt kedvezőbbé válnak az egyedi komponensek megfelelő jellemzőinél. A találmány tárgya tehát eljárás javított tulajdonságokkal rendelkező, reverzibilis vízfelvevő-vízleadó kéo pességű, stabilizált szerkezetű agyagásvány-tartalmú gélek előállítására, amelynek során tixotróp tulajdonságú, háromréteges szerkezetű, duzzadóképes agyagásványt és/vagy duzzadóképes láncszilikátot víz jelenlétében az agyagásvánnyal, illetve láncszilikáttal reagálni kcpes vízoldható polimerrel reagáltatunk, majd kívánt esetben a képződött gél víztartalmát részben vagy teljes egészében eltávolítjuk. A találmány értelmében úgy járunk el, hogy a) az agyagásványt és/vagy láncszilikátot a szárazanyagtartalomra vonatkoztatva 0,1—30 m% (előnyösen 1—10 m%) mennyiségű, legalább lOOÇf-os vízfelvételre képes, vízoldhatatlan, de vízben duzzadó, duzzadt állapotban 1 mm-nél kisebb méretű szemcséket alkotó egy vagy több xerogél jelenlétében reagáltatjuk a polimerrel, vagy b) az agyagásvány vagy láncszilikát és a polimer reakciótermékéhez víz jelenlétében a szárazanyagtartalomra vonatkoztatva 0,1-30 nfA (előnyösen 1 -10m%) mennyiségű, legalább lC0%-os vízfelvételre képes, vízoldhatatlan, de vízben duzzadó, duzzadt állapotban 1 mm-nél kisebb méretű szemcséket alkotó egy vagy több xerogélt adunk. Amennyiben az agyagásvány és/vagy láncszilikát és a polimer reakcióját az agyagásvány-tartalmú gélbe beépítendő xerogél jelenlétében hajtjuk végre, a beépítendő xerogélt az agyagásvány vizes szuszpenziójához és/vagy a polimer reagenshez, illetve a polimer reagens vizes oldatához adhatjuk. Ha az agyagásványt és/vagy láncszilikátot már előzetesen reagáltattuk a polimerrel, az így kapott reakcióterméket víz jelenlétében reagáltatjuk a mátrixba beépítendő xerogéllel. Mindkét esetben lényeges feltétel, hogy a beépítendő xerogélt igen finom eloszlású formában használjuk fel. A xerogél szemcséi — vízben duzzadt állapotban — nem haladhatják meg az 1 mm-es átlagos átmérőt; a szemcsék átmérője célszerűen 0,1 mm alatti méret lehet. Egy előnyös eljárásváltozat szerint a beépítendő xerogélt előzetesen vízben egyensúlyi állapotig duzzasztjuk. Ha a xerogélt az agyagásvány és a polimer reakciójával párhuzamosan építjük be a mátrixba, célszerűen úgy járunk el, hogy a xerogélt az agyagásvány vizes szuszpenziójában és/vagy a polimer reagens vizes oldatában duzzasztjuk; a duzzasztás azonban külön műveletben is elvégezhető. A találmány szerinti célra az ismert, szintetikus, vízoldhatatlan, de vízben duzzadó xerogélek igen széles választékát használhatjuk fel. A xerogélek például a következő típusú polimerek kémiailag térhálósított formái lehetnek: poliakrilamidok, poliakrilsav és alkálifémsói, hidrolizált poliakrilamid és akálifémsói, polimerakrilsav és alkálifémsói, akrilamid-akrilsav kopolimerek és alkálifémsóik, akrilamid-metakrilsav kopolimerek és alkálifémsóik, karboximetil-cellulóz, karboximetil-keményítő, dextrán, ciklodextrin, egyéb poliszacharidok (így xantán), agar-agar, alginátok, polivinil-alkohol homo- és kopolimerek, polivinil-pirrolidon homo- és kopolimerek, polietilénoxid, polietilénimin, zselatin és hasonlók. Xerogélekként más agyagásvány-tartalmú géleket is felhasználhatunk. Tapasztalataink szerim: minél nagyobb a felhasznált xerogélek vízfelvevő képessége, annál kedvezőbbek 2 95 435 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
