196838. lajstromszámú szabadalom • Eljárás javított mechanikai tulajdonságokkal rendelkező, reverzibilis vízfelvevő képességű agyagásvány - polimer gélek előállítására
1 2 A találmány tárgya eljárás javított mechanikai tulajdonságokkal rendelkező, reverzibilis vízfelvevő képességű agyagásvány - polimer gélek előállítására. A 186 325 sz. magyar szabadalmi leírás 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, illetve 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 peptitálódik, és reverzibilisen képes leadni és felvenni vizet. Ezek a gélek igen jó eredménnyel alkalmazhatók vízszigetelésre, továbbá a mezőgazdaságban a talajok vízháztartásának szabályozására. A gyakorlati tapasztalatok azonban azt igazolták, hogy a 186 325 sz. magyar szabadalmi leírásban ismertetett eljárással csak akkor képezhető jóminőségű, megfelelő mechanikai szilárdságú gél, ha a vízoldható polimer teljes mennyisége és reakcióképes csoportjainak legalább 50%-a reakcióba lép az agyagásvánnyal, és különféle, eddig még pontosan meg nem határozott kémiai kötéseket (kovalens kötés, ionos kötés, hídkötés vagy egyéb komplex kötés) képez. A nem teljes reakció több okra vezethető vissza. Az egyik lehetséges ok az is, hogy a reakcióképes, vízoidhato polimer már eleve fölöslegben van jelen, előfordulhat azonban az is, hogy a keverés intenzitása és/vagy a hígítás mértéke nem elegendő ahhoz, hogy az agyagásvány szemcséi elemi lemezeikre essenek szét, illetve a polimer láncok teljesen legombolyodjanak, így egyes, potenciálisan reakcióképes csoportok nem válnak a reakciópartner számára hozzáférhetővé. Az utóbbi eset elsősorban akkor fordul elő, ha az agyagásvány és a polimer reakciója gyors. A nem teljes reakció következménye mindkét esetben az, hogy az agyagásvány nem épül össze tökéletesen a polimerrel, a polimer egy része kémiailag megkötetlen marad, és a továbbfelhasználás során kimosódik a gélből. Ezáltal romlik a gél mechanikai szilárdsága. További hátrányt jelent, hogy a teljesen el nem reagált polimereket tartalmazó gélek ragacsosak és nehezen kezelhetők. Az előbbiekből következik az is, hogy a 186 325 sz. magyar szabadalmi leírás szerint előállított gélek poümertartahna nem növelhető az agyagásvány és a polimer reakcióképes csoportjainak száma és jellege által meghatározott határértéken túl anélkül, hogy ne romlanának jelentősen a gél mechanikai tulajdonságai. Nyilvánvaló az is, hogy a 186 325 sz. magyar szabadalmi leírásban ismertetett eljárással csak olyan polimerek építhetők össze az agyagásványokkal, amelyek az agyagásványokkal reagálni képesek. Egyes felhasználási területeken — így például talajok vízháztartásának szabályozásakor - azonban az így előállíthatóknál nagyobb polimertartalmú, illetve az agyagásványnyal reagálni nem képes polimereket is tartalmazó gélekre van szükség. Azt tapasztaltuk, hogy ezeket a hátrányokat teljes mértékben kiküszöbölhetjük, ha az agyagásvány és a polimer reakciójának lezajlása után a teljesen vagy részlegesen reagálatlan polimereket térhálósítjuk. A találmány tárgya tehát eljárás javított mechanikai tulajdonságokkal rendelkező, reverzibilis vízfelvevő képességű agyagásvány - polimer gélek előállítására, amelynek során toxitróp tulajdonságú, háromréteges szerkezetű, duzzadóképes agyagásványt és/vagy duzzadóképes láncszilikátot víz jelenlétében, keverés vagy gyúrás közben az agyagásvánnyal, illetve láncszilikáttal reagálni képes egy vagy több vízoldható, 10s és 107 közötti átlagos móltömegű, akrilamid, metakrilamid, monometilol-akrilamid és/vagy akrilsav részegységeket tartalmazó homo- vagy kompolimerrel és/vagy poli-etilén-oxiddal reagáltatunk, majd kívánt esetben a képződött gél víztartalmát részben vagy teljes egészében eltávolítjuk. A találmány értelmében úgy járunk el, hogy a reakcióé légyhez kívánt esetben a reakció lezajlása előtt, közben vagy után egy vagy több további vízoldható, nem térhálós, 50 000 és 5 000 000 közötti átlagos móltömegű polimert, és pedig módosított poliszacharidot, fehéije-hidrolizátumot, és/vagy vinil-alkohol, homo- vagy kopolimert adunk, és a reakció lezajlása után a jelenlévő polimert vagy polimereket vízoldható egy-, két- vagy többértékű alifás aldehidekkel, vízoldható szervetlen pervegyületckkel vagy epiklórhidrinnel szobahőmérséklet és 100 °C közötti hőmérsékleten térhálósítjuk. A találmány szerinti eljárás első lépésében tehát a tixotróp tulajdonságú, háromréteges szerkezetű, duzzadóképes agyagásványokat és/vagy duzzadóképes láncszilikátokat (a tobbiakban: agyagásványt) víz jelenlétében az agyagásvánnyal reagálni képes vízoldható polimerrel vagy polimerekkel reagáltatjuk. Ezt a reakciót lényegében a 186 325 sz. magyar szabadalmi leírásban ismertetett módon végezzük, azzal az eltéréssel azonban, hogy nem szükséges előkísérletekkel meghatároznunk az alkalmazandó agyagásvány: polimer : víz arányokat, mert az eltérésekből adódó gélminőség-hibákat az utólagos térhálósítással korrigáljuk. Amennyiben olyan gélt kívánunk előállítani, amelyik az agyagásvánnyal reagálni nem képes polimert (például fehérje-hidrolizátumot) is tartalmaz, ezt a polimert már az agyagásvány és a reakcióképes polimer reakciója előtt vagy a reakció során is hozzáadhatjuk az elegyhez. Az agyagásvánnyal reagálni nem képes polimer ekkor még inert ballasztanyagnak minősül, amely az agyagásvány és a reakcióképes polimer reakcióját nem zavarja. Az agyagásvány és a reakcióképes polimer reakciójának lezajlása után kívánt esetben a reakcióelegyből részlegesen vagy teljesen eltávolíthatjuk a vizet. Kívánt esetben a reakcióé légyhez - amelyet esetenként részlegesen vagy teljesen vízmentesítettünk - további polimert adhatunk. Ez a további polimer azonos lehet az agyagásvány — polimer reakcióban felhasznált polimerrel, vagy a korábbiakban említett nem térhálós, vízoldható, 50 000 és 5 000 000 közötti átlagos móltömegű poliszacharid, hidroxi-alkil- vagy karboxi-alkil-csoportokkal módosított poliszacharid, fehérje•hidrolizátum vagy vinil-alkohol homo- vagy kopolimer, illetve ezek keveréke lehet. Az ilyen polimerek közül példaként a következőket említjük meg: dextrán, hidroxi-etil-cellulóz, karboxi-metil-cellulóz, vinil-alkohol homo- és kopolimerek, zselatin, karboxi-metil-keményítő és agar. A találmány szerinti eljárás zárólépésében a jelenlévő, az agyagásvánnyal egyáltalán nem vagy csak részlegesen reagált polimer(eke)t térhálósítjuk. A térhálósítást szobahőmérséklet és 100 °C közötti előnyösen szobahőmérséklet és 80 °C közötti hőmérsék-196.838 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
