PL221110B1

PL221110B1 - Modyfikator żelu krzemianowego

Info

Publication number: PL221110B1
Application number: PL397843A
Authority: PL
Inventors: Sławomir Falkowicz; Renata Cicha-Szot
Original assignee: Inst Nafty I Gazu
Priority date: 2012-01-19
Filing date: 2012-01-19
Publication date: 2016-02-29
Also published as: PL397843A1

Abstract

Modyfikator żelu krzemianowego, zwłaszcza modyfikator jego właściwości mechanicznych zawiera polisacharyd w ilości od 0,05% do 5% wagowych oraz polipeptyd w ilości od 0,5 wag. do 10% wagowych w roztworze 0-3% wagowych soli sodu lub potasu w stosunku do cieczy roboczej, przy czym żel krzemianowy z tym modyfikatorem, ma w zakresie pH 6-4, moduł zachowawczy od 2 do 4 kPa i moduł Younga od 2 do 6 GPa.

Description

Przedmiotem wynalazku jest modyfikator żelu krzemianowego, zwłaszcza modyfikator jego właściwości mechanicznych.

Krzemiany, w różnych postaciach, od wielu lat są stosowane w przemyśle kosmetycznym, odlewniczym, budowlanym: w celu utwardzania mas cementowych jak opisano w zgłoszeniu patentu PL 195086, czy uszczelniania i utwardzania betonu, jak opisano w zgłoszeniu DE 1914554 i w innych dziedzinach; oraz ostatnio w górnictwie otworowym jako ciecze robocze w zabiegach mających na celu modyfikację własności filtracyjnych skał. W tym ostatnim przypadku wykorzystuje się specyficzną właściwość, że wraz ze zmianą pH, ulegają zmianie właściwości krzemianu. Przy pH silnie alkalicznym, pH=12, roztwór krzemianu jest cieczą o lepkości zbliżonej do lepkości wody. Jednak gdy obniżymy pH o kilka jednostek, do pH ok. 9, następuje przejście zol-żel. Czas żelowania oraz właściwości powstałego żelu zależą od końcowego pH. Jednak we wszystkich przypadkach powstały żel jest kurczliwy i kruchy, co znacznie ogranicza skalę jego zastosowania. Ze zgłoszenia patentu CN 101979319 znany jest hydrożel silikatowy o długim czasie żelowania, złożony z wodnego roztworu krzemianu sodu oraz wodnego roztworu kwasu bornego lub cytrynowego. Mieszanie tych roztworów umożliwia powstanie hydrożelu stosowanego do ochrony termicznej, przyjaznego dla środowiska. Z patentu JP58217585 znana jest zaprawa, której czas żelowania jest o 60 minut dłuższy od czasu wiązania materiału wstrzykiwanego do ziemi. W zaprawie zastosowano kwas węglowy - mieszając wodę z dwutlenkiem węgla i dodając żel krzemianowy pod ciśnieniem. Powyższe metody mają złożony proces wytwarzania żelu krzemianowego i produktów z jego użyciem.

Obecnie w górnictwie otworowym w zabiegach modyfikacji własności filtracyjnych skał stosuje się wodne roztwory krzemianu sodu, gdzie obniżanie pH realizuje się poprzez termiczny rozpad mocznika, a w celu osiągnięcia oczekiwanych własności mechanicznych powstałego żelu, stosuje się dodatki takie jak poliakrylamidy sieciowane kancerogennym chromem.

Wadą tego rozwiązania są wysokie koszty oraz ingerencja w środowisko naturalne.

Modyfikator żelu krzemianowego według wynalazku, zwłaszcza modyfikator jego właściwości mechanicznych, zawiera polisacharyd w ilości od 0,05% do 5% wagowych oraz polipeptyd w ilości od

0,5 do 2% wagowych, w roztworze 0-3% wagowych soli sodu lub potasu w stosunku do cieczy roboczej, przy czym żel krzemianowy z tym modyfikatorem, ma w zakresie pH 6-4, moduł zachowawczy od 2 do 4 kPa i moduł Younga od 2 do 6 GPa.

W odmianie modyfikatora żelu krzemianowego biopolimerem jest polisacharyd o wysokiej masie cząsteczkowej, korzystnie 1,3-3-glukan pochodzenia roślinnego lub wytworzonego za pomocą szczepu bakterii Alcaligenes faecalis var. Myxogenes.

W innej odmianie modyfikatora żelu krzemianowego polipeptydem jest pepton pochodzenia zwierzęcego lub roślinnego, korzystnie pepton sojowy.

Zastosowanie modyfikatora według wynalazku eliminuje konieczność stosowania polimerów sieciowanych kancerogennym chromem, zapewnia zwiększenie elastyczności jak również poprawę parametrów mechanicznych wytworzonego żelu.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładach receptur dla cieczy zabiegowych na bazie krzemianu;

P r z y k ł a d 1 ₃

W 1 dm³ 3% roztworu krzemianu sodu w 3% chlorku sodu, znajduje się określony modyfikator o składzie wagowym:

5% 1,3-3-glukanu

0,6% polipeptydu

P r z y k ł a d 2 ₃

W 1 dm³ 3% roztworu krzemianu potasu w 2% roztworze chlorku potasu znajduje się określony modyfikator o składzie wagowym:

1% 1,3-3-glukanu

2% polipeptydu

P r z y k ł a d 3 ₃

W 1 dm³ 3% roztworu krzemianu sodu w 1% chlorku sodu znajduje się określony modyfikator o składzie wagowym:

0,6% 1,3-3-glukanu

1,2% polipeptydu

PL 221 110 B1

P r z y k ł a d 4 ₃

W 1 dm³ 3% roztworu krzemianu sodu w wodzie znajduje się określony modyfikator o składzie wagowym:

0,8% 1,3-3-glukanu

1,6% polipeptydu

P r z y k ł a d 5 ₃

W 1 dm³ 3% roztworu krzemianu sodu w 2% roztworze chlorku sodu znajduje się określony modyfikator o składzie wagowym:

0,9% 1,3-3-glukanu

1,8% polipeptydu

Wyjściowo krzemian sodu rozpuszczany jest w roztworze soli sodu lub potasu. Stężenie soli sodu lub potasu w roztworze wynosi od 0-3% wagowych. Solami może być chlorek sodu, chlorek potasu albo siarczan potasu, siarczan sodu, mrówczan potasu, mrówczan sodu, octan potasu, octan sodu, jodek sodu, jodek potasu, bromek sodu, bromek potasu. Wyższa zawartość soli powoduje destabilizację układu koloidalnego będącego roztworem wodnym 3% krzemianu sodu lub potasu.

W przykładach od 1 do 5, modyfikator w miejsce chlorku sodu lub potasu może zawierać jodek lub siarczan lub mrówczan lub octan ww. metali w ilościach odpowiadających zawartości jonów K+ lub Na+ w ilościach od 0-3% odpowiednio chlorku potasu lub chlorku sodu. Przejście zol-żel rozpatrywanego systemu może być zainicjowane za pomocą katalizy zewnętrznej (za pomocą gazu kwaśnego) lub katalizy wewnętrznej (kwas organiczny lub nieorganiczny).

Claims

1. Modyfikator żelu krzemianowego, zwłaszcza modyfikator jego właściwości mechanicznych, znamienny tym, że zawiera polisacharyd w ilości od 0,05% do 5% wagowych oraz polipeptyd w ilości od 0,5 wag, do 10% wagowych w roztworze 0-3% wagowych soli sodu lub potasu w stosunku do cieczy roboczej, przy czym żel krzemianowy z tym modyfikatorem, ma w zakresie pH 6-4, moduł zachowawczy od 2 do 4 kPa i moduł Younga od 2 do 6 GPa.

2. Modyfikator żelu krzemianowego według zastrz. 1, znamienny tym, że biopolimerem jest polisacharyd, korzystnie 1,3-3-glukan pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego (wytworzonego za pomocą mikroorganizmów Alcaligenes faecalis var, Myxogenes).

3. Modyfikator żelu krzemianowego według zastrz. 1, znamienny tym, że polipeptydem jest pepton pochodzenia zwierzęcego lub roślinnego, korzystnie pepton sojowy.