177343. lajstromszámú szabadalom • Eljárás hidrofil polimer gélek előállítására alkalmas vizes oldatok stabilizálására és szemcsés anyagok és/vagy szilárd testek, különösen hibás csatornák és mélyépítési műtárgyak szilárdságának és vízzáróságának fokozására
177343 4 szennyvizek fertőzik a talajt és a talajvizet, ami környezetvédelmi szempontból is súlyosan kifogásolható. Hasonlóan sok problémát okoznak a hibás, nem vízzáró. előregyártott idomokból vagy helyszínen készülő mélyépítési és építési szerkezetek, tartályok, medencék, műtárgyak. alagutak is. Az ismert, hidrofil polimer gélt képező kompozíciók nagy polimerizációsebessége hátrányként jelentkezik akkor. ha azokat szemcsés anyagok (például talaj, cement stb.) vagy szilárd testek (például mélyépítési létesítmények, műtárgyak, csatornahálózatok, kőzetrétegek és hasonlók) szilárdságának és vízzáróságának fokozására kívánják felhasználni. A nagy polimerizációsebesség miatt ugyanis a reagens oldatot a kezelés helyén kell előállítani és azonnal érintkezésbe kell hozni a kezelendő tárgyakkal, ügyelve arra, hogy a kezelőberendezésben gél ne alakuljon ki, ami a kezelőberendezést eltömné és használhatatlanná tenné. Figyelembe véve, hogy a szokásos kezelési eljárások esetén a kezelőberendezések eltömődése a kívánt biztonsággal nem akadályozható meg, szükség van a gélképződés lassítására, azaz a reagens oldat stabilizálására. A 158 538 sz. magyar szabadalmi leírás a gélképződés lassítására vas(lll)-sók, elsősorban kálium-ferricianid alkalmazását javasolja. A leírás 4. példájában közölt adatok azonban azt bizonyítják, hogy a gélképződés még a retarder jelenlétében is meglehetősen rövid idő alatt megy végbe; a retarder jelenléte mindössze ahhoz elegendő, hogy a gélképző rendszerből a komponensek bekeverése során még ne alakuljon ki szilárd gél. Kálium-ferricianid felhasználásával tehát nem állíthatók elő olyan vizes gélképző rendszerek, amelyek tárolás során tetszés szerinti ideig megtartják folyékony halmazállapotukat, a kezelendő tárgyakkal érintkezésbe jutva azonban igen rövid időn belül gélt képeznek. A találmány célja a fenti hiányosságok kiküszöbölése. A találmány szerint hidrofil polimer gélek előállítására alkalmas olyan vizes oldatokat kívánunk kialakítani, amelyek tárolás és felhasználás közben tetszés szerinti ideig megtartják folyékony halmazállapotukat. A találmány szerint továbbá olyan eljárást kívánunk biztosítani, amelylyel elérhető, hogy a hidrofil polimer gélek előállítására alkalmas, stabilizált vizes oldatok a kezelendő tárgyakkal érintkezésbe jutva a mindenkori követelményeknek megfelelően pontosan szabályozható idő alatt és módon stabil, szilárd gélt képezzenek. Kísérleteink során azt tapasztaltuk, hogy ha az önmagukban ismert, vízoldható és vízzel gélesedő akril-monomereket, térhálósítószerként metilén-bisz-akrilamid komonomert és vagy egy- vagy kétértékű aldehideket, továbbá adott esetben az oldat viszkozitásának beállítására és/ vagy a gél szerkezetének módosítására alkalmas vízoldható polimereket tartalmazó vizes oldatokhoz olyan redox katalizátor-rendszert adunk, amely oxidáló komponensként az önmagában ismert ammonium- vagy alkálifém-perszulfátokat tartalmazza, redukáló komponensként pedig aminvegyületeket tartalmaz, a kialakult gélképző rendszer tetszés szerinti ideig folyékony halmazállapotban tartható, ha a gélképző rendszert molekuláris oxigénnel telítjük. A találmány értelmében redukáló komponensként célszerűen a következő aminvegyületeket használhatjuk fel : trialkil-aminok, trialkilén-diaminok, dialkilén-triaminok, tetraalkilén-pentaminok, trialkanolaminok, dialkilamino-acetonitrilek, dialkilamino-propionitrilek, N,N-dialkil-alkanolaminok, tetraalkil-bután-diaminok, tetraalkil-guanidinek, N-alkil-morfolinok, N.N-dialkil-piperazinok, N,N-dialkil-eiklohexilaminok, N,N-dialkil-benzilaminok, N,N-dialkil-fenetilaminok, dialkil-amino-piridinek és bisz(2-dialkilamino-etil)-éterek. A felsorolt vegyületekben az „alkil" és „alkanol" csoportok 13 szénatomot tartalmazhatnak. Redukáló amin-komponensekként előnyösen alkalmazhatunk trietilamint, trietilén-diamint, N,N-dimetil-etanolamint, N-metil-morfolint, N,N-dimetil-benzilamint, N, N-dimetil-fenetilamint és dimetilamino-piridint. Kiemelkedően előnyösnek bizonyult a trietilén-diamin alkalmazása. A gélképző rendszer oxigénes telítését úgy biztosíthatjuk, hogy a gélképző rendszerbe folyamatosan gázalakú oxigént vagy oxigéntartalmú gázelegyet (célszerűen levegőt) vezetünk. Vizsgálataink szerint az így kialakított rendszerek mindaddig stabilan megtartják folyékony halmazállapotukat, amíg a telítéshez szükséges mennyiségű oxigén rendelkezésre áll, az oxigén-telítettség megszűnése után azonban rövid időn belül gélesednek, és szilárd gélt képeznek. A találmány tárgya tehát eljárás vízoldható és vízzel gélesedő akril-monomereket. térhálósítószerként nietilén-bisz-akrilamid komonomert és vagy egy- vagy kétértékű aldehideket, adott esetben az oldat viszkozitásának beállítására és/vagy a gél szerkezetének módosítására alkalmas vízoldható polimereket, továbbá oxidáló komponensként alkálifém- és/vagy ammónium-perszulfátból és redukáló komponensként valamely aminvegyületből álló redox katalizátor-rendszert tartalmazó vizes gélképző rendszerek stabilizálására. A találmány értelmében úgy járunk el, hogy a gélképző rendszert molekuláris oxigénnel telítjük. A vizes gélképző rendszer az ammonium és/vagy alkálifém-perszulfátból és redukáló aminvegyületből álló redox katalizátor-rendszert rendszerint 0,1—10%-os, célszerűen O, 5—5%-os koncentrációban tartalmazza. A redox katalizátor-rendszerekben az oxidáló és redukáló komponensek egymáshoz viszonyított aránya az ismert, szokásos érték lehet. Vízoldható és vízzel gélesedő akril-monomerekként az ilyen típusú gélek előállításában szokásosan alkalmazott vegyületeket használhatjuk fel. E vegyületek közül előnyösnek bizonyultak a következők: akrilamid, métákrilamid, ezek N-metilol- és N-oxo-származékai, akrilsav, metakrilsav és ezek vízoldható sói, valamint a felsorolt akril-monomerek keverékei. Térhálósítószerként metilén-bisz-akrilamid komonomert és/vagy egy- vagy kétértékű aldehideket, így formaldehidet, acetaldehidet, glioxált vagy glutáraldehidet használhatunk fel. A vizes gélképző rendszer az akril-monomert és a térhálósítószert rendszerint 5—50 súly%, célszerűen 10—30 súly% összmennyiségben tartalmazza. Kívánt esetben a vizes gélképző rendszerhez az oldat viszkozitásának beállítására és/vagy a gél szerkezetének módosítására alkalmas vízoldható polimereket adhatunk. Ezek a vízoldható polimerek önmagukban ismert és hasonló célokra általánosan alkalmazott anyagok. Ezek közül célszerű a poliakrilamidot, hidrolizált poliakrilamidot, poliakrilsavat vagy poliakrilsav-sókat használni, amelyek láncátadási reakció következtében összeépülnek a monomerekből képződő makromolekulákkal. Ily módon eredményesen szabályozható a kialakuló gél szerkezete, mechanikai és duzzadási tulajdonságai. A vizes oldat vízoldható polimer-tartalma a kívánt viszkozitástól és géltulajdonságoktól függően 0—5% lehet. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
