196838. lajstromszámú szabadalom • Eljárás javított mechanikai tulajdonságokkal rendelkező, reverzibilis vízfelvevő képességű agyagásvány - polimer gélek előállítására
1 2 leien végezzük. Térhálósitószerekként vízoldható kétvagy többértékű alifás aldehidet (például glutáraldehidet, glíoxált vagy szukcinaldehidet), vízben oldható szervetlen pervegyöleteket (például hídrogén-peroxidot, nátrium-perszulfátot vagy ammónium-perszulfátot) vagy epiklórhidrint használhatunk. A térhálósítószert a jelenlévő polimer(ek) reakcióképes csoportjainak megfelelően választjuk meg. A savamid-esoportokat, valamint primer és szekunder aminocsoportokat tartalmazó polimerek térhálósításá- Itoz vízoldható egy-, két- vagy többértékó alifás aldehideket használunk. Minthogy ez a térhálósítási reakció a lúgos pH-tartományban zajlik le, eljárhatunk úgy is, hogy a térhálósítószert az agyagásvánnyal reagálni képes polimer semleges vagy enyhén savas vizes oldatához adjuk, az agyagásványt a térhálósít ószer jelenlétében reagáltatjuk a polimerrel, majd az elegy meglúgositásával beindítjuk a térhálósít ószer és a reagálatlan polimer reakcióját. Ha laza rácsközi ionokként nagymennyiségű alkálifém-iont tartalmazó agyagásványokból indulunk ki, a reakcióelegy már a polimer és az agyagásvány reakciója során is megfelelő mértékben meglúgosodík úgy, hogy a reugálatlan polimer térhálósodása spontán beindul. Az alkoholos hidroxil-csoportokat tartalmazó polimereket előnyösen epiklórhidrinnel térhálósítjuk lúgos közegben. A térhálósítás során szoros kémiai kötések alakulnak ki az agyagásvánnyal nem vagy nem teljesen reagált polimerek között. Amennyiben az elegy különböző típusú polimereket tartalmaz, a térhálósítás során a különböző polimerek között is szoros kémiai kötések jönnek létre. így elérhető az, hogy az agyagásvánnyal önmagukban reagálni nem képes polimerek is tökéletesen beépülnek a gélmátrixba. A térhálósítás után kialakult gélmátrix lényegében olyan térhálós polimernek csak kopolimernek tekinthető, ahol a gélszerkezet polimerrel vagy polimerekkel átszőtt, a polimcr(ek)be kémiai kötésekkel beépült agyagásvány-lemezkéket tartalmaz. Az agyagásvány-lemezkék - a kiindulási tömegarányoktól függően - a gélszerkezet túlnyomó hányadát is kitehetik. Kívánt esetben a gélhez különféle, önmagukban ismert töltőanyagokat, illetve módosító anyagokat (például természetes és szintetikus szálas anyagokat, duzzadóképes xerogél-^emcséket, inert vagy aktivált felületű szemcsés töltőanyagokat, így kvarclisztet, bazaltőrleményt, hidraulikus kötőanyagokat, például lúgos pernyét stb.) adhatunk, amelyek módosítják a végtermék tulajdonságait. A felhasznált töltőanyagot vagy módosító anyagot - kémiai jellegétől függően — az agyagásvány és a reakcióképes polimer reakciója előli, a térhálósítás előtt vagy a térhálósítás után adagolja tjük be. A találmány szerint előállított gélek duzzadóképesek, reverzibilisen képesek vizet felvenni és leadni, ugyanakkor mechanikai jellemzőik (elsősorban szilárdságuk) lényegesen kedvezőbb az azonos mennyiségű polimert tartalmazó, azonban térhálósítás nélkül előállított gélekénél. Ezek a fokozott szilárdságú gélek a térhálósítatlan géleknél lényegesen előnyösebben használhatók fel építőipari szigetelőanyagokként. A találmány szerinti eljárás az oltalmi kör korlátozása nélkül az alábbi példákban részletesebben ismertetjük. 1. példa Háztartási turmixgépbe 85 g vizet töltünk, majd a vízhez intenzív keverés közben, kis részletekben 15 g F-2 jelzésű bentonitot (az Országos Érc- és Ásványbánya Vállalat terméke) adunk. A képződött szuszpenziót 5 percig keverjük, eközben a bentonit lapkötegek dezaggregálódnak, szétbomlanak és duzzadnak. A bentonit-szuszpenziót mechanikus keverővei felszerelt lombikba töltjük át, és a szuszpenzióhoz közepes sebességű keverés közben 20 ml vizes polialkril-oldatot adunk. Az oldat 5 tömeg% 5 x 105 átlagmóltömegű poliakrilamidot és 1 ml tömény (körülbelül 25 tömeg%-os) vizes glutáraldelúd-oldatot tartalmaz, a semleges vagy enyhén savas kémhatású oldatban a glutáraldehid 1—2 órán belül nem reagál a poliakrilamiddal. Amikor a bentonit-szuszpenziót összekeverjük a vizes poliakrilamid-oldattal, a poliakrilamid reakcióba lép a bentonittal, eközben azonban az elegy pH-ja fokozatosan 9 fölé emelkedik, és a lúgosodással párhuzamosan spontán beindul a reagálatlan poliakrilamid térhálósodása. A térhálósodűs hatására a kialakult gél szilárdsága fokozatosan nő, a folyamat körülbelül 1 óra alatt fejeződik be. Nagy szilárdságú, reverzibilis vízfelvételre és vízleadásra képes gélt kapunk. 2. példa Az 1. példában közöltek szerint járunk el, azonban a benionit-szuszpeuzióhoz 40 ml, az I. példában megadott összetételű, 2 ml tömény vizes glutáraldehid-oldatot tartalmazó vizes poliakrilamid-oldatot adunk. A bentonit-szuszpenzió és a vizes poliakrilamid-oldat homogenizálása után kezdetben nyúlós, ragacsos, gélszerű anyagot kapunk, amely szemmel láthatóan nagy mennyiségű reagálatlan polimert tartalmaz. Atérhálósodás előrehaladtával a gél ragacsossága fokozatosan megszűnik, és körülbelül 1 óra alatt jóminőségű, nagy szilárdságú hidrogél alakul ki. Ha az előzőekben lein kísérletet azzal az eltéréssel imételjük meg, hogy a polimer oldatból elhagyjuk a glutáraldchidet, nehezen kezelhető, lágy. nyúlós, ragacsos gélt kapunk. A fentiek szerint előállított, térhálósított és térhálósítatlan gél mindkét mintáit 8 órán át forró vízzel extraháltuk, majd mértük az extrahált anyagok tömegveszteségét. A térhálósított gél esetén a tömegveszteség 2%-os volt, ami annak tulajdonítható, hogy a forró víz kioldotta a bentonit egyes vízoldható komponenseit (például nátrium-karbonátot). A térhálósítatlan gél esetén viszont 6%-os tömegveszteséget mértünk, ami azt jelenti, hogy az extrakció során körülbelül a polimer fele is kioldódott a gélmátrixból. Hasonlóan jó eredményeket érhetünk el, ha a glutáraldehidet nem a polimer oldathoz, hanem a bentonit-zagyhoz adjuk, vagy a glutáraldehidet a polimer oldat és a bentonit-zagy összekeverése után adagoljuk be. 3. példa Háztartási turmixgépbe 85 g vizet töltünk, majd a vízhez intenzív keverés közben, kis részletekben 15 g F-2 jelzésű bentonitot adunk. A képződött szuszpenziót 5 percig keverjük, ezután mechanikus keverővei felszerelt lombikba töltjük át, és a szuszpenzióhoz keverés közben 4 ml epiklórhidrint adunk. 20 ml 5 tömeg%-os vizes poliakrilamid-oldatot (a 196.838 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 3
