201575. lajstromszámú szabadalom • Eljárás talajok és mérnöki létesítmények szilárdságának és vízzáróságának fokozására
3 HU 201575 A 4 nosítatlanul folyik keresztül a vízüvegoldat- ződött gél tehét heterogén szerkezetű és ez tál többé-kevésbé átitatott talajrészen, Így végeredményben a kialakult gél is csatornás szerkezetű, tehát víz számára - ha csökkent mértékben is - de még mindig átjárható lesz. A kifogástalan vízzárást ezért a feltöltési ciklusok többszöri megismétlésével lehet elérni, és ez rontja az eljárás termelékenységét és jelentősen növeli a költségeket. Ha mindkét folyadék tartalmaz olyan komponenst, amelyek semlegesítés hatására gélesednek (például az egyik folyadék vizüveget, a másik folyadék lűg hatására polimerizálódó monomert vagy oligomert tartalmaz), az egyetlen keveredés miatt egymással homogénen összeépülő, szerves és szervetlen egységekből álló gél helyett jól megkülönböztethető, szervetlen blokkokból (kovasavból) és szerves blokkokból (polimerből) álló gél alakul ki, ahol a szerves és szervetlen gél- blokkok szilárdsági és duzzadási jellemzői nagymértékben eltérnek egymástól. Ezek a gélek lényegében a tisztán szerves és tisztán szervetlen anyagból felépülő gélek hátrányos tulajdonságait egyesítik: a tisztán szervetlen anyagból, felépülő blokkoknál a gél rugalmatlan, merev és talajmozgások hatására törik, míg a tisztán szerves anyagból felépülő blokkoknál a gél túl lágy és nem teherbíró. A 181 775. sz. magyar szabadalmi leírás szerint a vizüvegböl kovasavgélt képeznek, és ezzel párhuzamosan ebben a gélszerkezetben térhálós poli(akril-amid)-gélszerkezetet hoznak létre akril-amidból és/vagy metakril-amidból és térhálósitásra alkalmas, vinil-típusú komonomerből - célszerűen metilén-bisz(akril-amid)-ból -, polimerizéciós iniciátor felhasználásával. Az akril-amid és az abból kialakuló térhálós polimer önmagában nem képes a vízüveggel reagálni; a reakció csak akkor jön létre, ha az említett vegyületek amidocsoportjai előbb hidrolizálódnak. Az akril-amid hidrolizálódásának a sebessége azonban több nagyságrenddel kisebb a polimerizálódási sebességnél, így a jelenlevő akril-amidból preferenciálisan képződik térhálós polimmer, amely a láncmolekulákat alkotó hidrolizált fehérjével szemben-szerves blokkot alkot. Ennek a blokknak a belseje a vízüvegben képződő -Si-O-csoportok számára hozzáférhetetlen. Az akril-amid polimerizálódásának végbemenetele után megindul a kialakult térhálós polimer hidrolizálódása, de csak a blokkok felületén és ott is csak részlegesen. A hidrolízis eredményeként kialakuló -C00' csoportok - mint aktiv centrumok - reagálnak a vízüveg még jelenlevő, aktív - tehét önpolimerizélódás révén még le nem foglalt - Si-O-csoportjaival, és végeredményként olyan gélszerkezet alakul ki, amelyben- a keveredéstől függő egyenletességgel - jól megkülönböztethető blokkok helyezkednek el a kovasavgélen belül, amelyhez több-kevesebb kémiai kötéssel rögzítődnek is. A képa heterogenitás - a keveredés egyenetlensegétől függő mértékben - minóségrontést eredményez. Tekintettel arra, hogy a nagy- 5 mértékben eltérő reakciósebességek miatt kizárt, hogy akár az akril-amid, akár az abból a polimerizáció kezdetén kialakuló oligomerek reagálni tudjanak az -Si-O-csoportokkal mindaddig, amíg a továbbpolimerizélódásra 10 lehetőség van, ebből a gélképzó rendszerből nem alakulhat ki olyan gélszerkezet, amelyben a kovasavmolekulák nagyméretű láncmolekulák aktív helyeihez rögződnek, vagyis nem épülnek be a szerkezetbe homogénen a 15 láncmolekulák. A 188 932. sz. magyar szabadalom által védett megoldás annyiban tér el az előző bekezdésben ismertetettől, hogy a vizüveg gélesitésére nem szervetlen savat, hanem ész- 20 tereket alkalmaznak. A gélképző rendszerben jelenlévő akril-típusú monomerből ebben az esetben is térhálós polimerblokkok képződnek, amelyek jól megkülönböztethetően és a keveredés intenzitásától függő homogenitás- 25 ban helyezkednek el a kovasavgélen belül. Ezek a polimerblokkok csak a felületükön kialakuló kémiai kötésekkel kapcsolódnak a környező kovasavgélhez. Járulékosan az észterekből is képződik szerves komponens, a 30 vizüveg gélesedése ugyanis úgy megy végbe, hogy a vízüveg lúgtartalma az észter hidrolízise révén elfogy. Az így képződő szerves komponensek azonban alkoholok - amelyek az Si-O-csoportokkal nem reagálnak, és illé- 35 konyságuk miatt rendszerint távoznak a rendszerből -, továbbá sóvá átalakult karbonsavak, amelyekben a karboxilcsoport ezért blokkolt és ezért ugyancsak nem tud reagálni az -Si-O-csoportokkal. Ezek a szer- 40 vés komponensek a gélszerkezetbe belekeveredve zárványként, rácsközi folyadékként jelennek meg a gélben, amelyben kémiai kötések révén nem rögződnek és így onnan könnyen kimosódnak. 45 A 2 04 1 038. sz. EK-beli szabadalmi leírás szerint vízüveg gélesitéséhez észtereket használnak fel, amelyekből a mér ismertetett módon, a gélszerkezetbe csak fizikailag beépülő alkohol, valamint karbonsavsó képzö- 50 dik. A rendszerhez előre elkészített gyantát is adnak, amely aktiv helyként savcsoportokat, észtercsoportokat és/vagy fém-karboxilát-csoportokat tartalmazhat. Az észterben feloldott gyanta a vízüveggel való keveredés 55 során - az észter reagálása következtében - kiválik és a hidrofil kovasavgélben - mint mátrixban - diszpergált hidrofób zárványokat képez. Ez a zárványt képező adalékanyag minden esetben előre elkészített, vízoldhatat- 60 lan lineáris polimer, amelynek a belseje - az akril-monomerekből in situ képezett polimerekéhez hasonlóan - további reakciók lejátszódásához hozzáférhetetlen. Ez a vizoldhatatlan lineáris polimer a felületén is csak na- 65 gyón kevés helyen tud kémiailag kapcsolódni 4
