Modifizierte ReaktivharzZusammensetzungen und deren Verwendung zur Beschichtung von Stützmitteln Modified reactive resin compositions and their use for coating proppants
Die vorliegende Erfindung betrifft modifizierte The present invention relates to modified
Reaktivharzzusammensetzungen, und ihre Verwendung als Reactive resin compositions, and their use as
Beschichtungsmittel für Stützmaterialien die im sogenannten Hydraulic Fracturing (=Fracking) eingesetzt werden. Das Fracking-Verfahren wird in der Erdöl- und Erdgasförderung eingesetzt und ist eine Methode zur Erzeugung, Weitung und Stabilisierung von Rissen im Gestein einer Lagerstätte im tiefen Untergrund, mit dem Ziel, die Permeabilität der Coating agent for support materials which are used in so-called hydraulic fracturing (= fracking). The fracking process is used in the extraction of oil and gas and is a method for the generation, widening and stabilization of cracks in the rock of a deposit in the deep underground, with the aim of increasing the permeability of
Lagerstätten-gesteine zu erhöhen. Dadurch können darin Increase Deposit Rocks. This can help in that
befindliche Gase oder Flüssigkeiten leichter und beständiger zur Bohrung fließen und gewonnen werden. located gases and liquids easier and more resistant to flow and recovered.
Die erzeugten Risse müssen mit Stützmitteln offengehalten werden. Die derzeit verfügbaren, beschichteten oder The cracks generated must be kept open with proppants. The currently available, coated or
unbeschichteten Stützmittel sind spröde und weisen nicht die notwendige Druckfestigkeit für die Förderung in großen Tiefen. Durch das Brechen des Stützmittels unter dem hohen Druck werden Feinteile frei, die die Risse verstopfen und die Öl- bzw. uncoated proppants are brittle and do not have the necessary compressive strength for conveying at great depths. The breakage of the proppant under the high pressure fines are released, which clog the cracks and the oil or
Gasfördermenge reduzieren. Reduce gas flow.
Die nach dem Stand der Technik verfügbaren beschichteten The coated available according to the state of the art
Stützmittel weisen eine im Vergleich zu den unbeschichteten Stützmitteln verbesserte Beständigkeit auf. Der Effekt der Beschichtung, z.B. mit organischen Harzen, ist aber dadurch limitiert, dass die verfügbaren Beschichtungen selbst sehr spröde sind und ebenfalls zum Bruch bzw. zur Abplatzung neigen. Supporting agents have improved resistance compared to the uncoated proppants. The effect of the coating, e.g. with organic resins, but is limited by the fact that the available coatings themselves are very brittle and also tend to break or flake.
Stand der Technik State of the art
WO2008088449 A2 offenbart eine Möglichkeit zur Verringerung der Sprödigkeit von Beschichtungen solcher Partikel, wobei
thermisch härtende Reaktivharze wie beispielsweise Epoxy-Harze mit Block-Copolymeren und Haftvermittlern versetzt werden um so eine Verbesserung der Schlagzähigkeit der Beschichtung zu erreichen. Nachteilig ist neben der Verwendung zweier Additive, dass der Zähigkeitsverbesserer zudem ein teures und aufwändig herzustellendes Blockpolymere ist. WO2008088449 A2 discloses a possibility for reducing the brittleness of coatings of such particles, wherein thermosetting reactive resins such as epoxy resins with block copolymers and coupling agents are added so as to achieve an improvement in the impact resistance of the coating. A disadvantage, in addition to the use of two additives, that the toughener is also an expensive and expensive to produce block polymers.
US2012088699A schlägt vor Partikel mit mindestens zwei US2012088699A proposes particles with at least two
oleophilen und hydrophoben Harzen zu beschichten beispielsweise Epoxyharze und Silconharze. Die so beschichteten Partikel verbessern die Ölausbeute und reduzieren die Menge an To coat oleophilic and hydrophobic resins, for example, epoxy resins and silicone resins. The coated particles improve the oil yield and reduce the amount
gefördertem Wasser. Die Verwendung von Siliconharzen macht diese Partikel teuer. US8852682B2 offenbart Partikel zum Einsatz als pumped water. The use of silicone resins makes these particles expensive. US8852682B2 discloses particles for use as
Stützmaterialien, die eine mehrschichte ineinander Supporting materials that form a multi-layered one another
verschachtelte Beschichtung aufweisen. Ein Füllstoff wird explizit während der einzelnen Prozessschritte zudosiert. have nested coating. A filler is added explicitly during the individual process steps.
Nachteilig ist das aufwändige Verfahren. Zur Beschichtung werden verschiedene Harze wie beispielsweise Phenolharze verwendet die beispielweise als verstärkende Füllstoffe A disadvantage is the complicated process. For coating various resins such as phenolic resins are used, for example, as reinforcing fillers
pyrogene Kieselsäuren enthalten. containing fumed silicas.
US5422183A offenbart Partikel zum Einsatz als Stützmaterialien in Fracking-Verfahren, die ebenfalls eine zweischichte US5422183A discloses particles for use as support materials in fracking processes, which also has a two-layered structure
Beschichtung aus Harzen aufweisen. Zur Beschichtung werden beispielsweise Phenolharze verwendet, wobei als Füllstoff ebenfalls pyrogene Kieselsäuren eingesetzt wird. Dieser wird nach dem ersten Coating-Schritt in die Zwischenphase der Have coating of resins. For example, phenolic resins are used for coating, fumed silicas being likewise used as filler. This is after the first coating step in the intermediate phase of
Einzelschichten eingebracht. Nachteilig bei beiden Schriften ist das sehr aufwändige, mehrstufige Verfahren, das teuer und zudem schwer zu kontrollieren ist Single layers introduced. A disadvantage of both writings is the very complex, multi-stage process that is expensive and also difficult to control
US20140124200A offenbart die Verwendung von Hybridmaterialien hergestellt durch chemische Verbindung von organischen Harzen
und Siliconharzen zur Beschichtung von Stützmaterialen . US20140124200A discloses the use of hybrid materials made by chemically combining organic resins and silicone resins for coating support materials.
Nachteilig ist hier die Verwendung teurer Siliconharze, ein zusätzlicher, aufwendiger Prozess zur chemischen Modifikation und die schwer zu kontrollierende Produktqualität bei Reaktion zweier verzweigter Polymeren. The disadvantage here is the use of expensive silicone resins, an additional, complex process for chemical modification and difficult to control product quality in the reaction of two branched polymers.
Weiterhin sind im Stand der Technik Verfahren allgemein Furthermore, the prior art methods are general
bekannt, die zur Verringerung der Sprödigkeit von known to help reduce the brittleness of
Beschichtungen führen, die ein Reaktionsharz verwenden, welche an sich bereits eine vergleichsweise geringe Sprödigkeit aufweisen, zum Beispiel Epoxidharze. W02010060861A1 beschreibt beispielsweise, ein homogenes Reaktionsharz, dass eine Coatings that use a reaction resin, which in itself already have a relatively low brittleness, for example, epoxy resins. W02010060861A1 describes, for example, a homogeneous reaction resin that a
Verbesserung der mechanischen Eigenschaften Bruchzähigkeit und Schlagzähigkeit als ausgehärteter duroplastischer Kunststoff zeigt. Dabei wird beispielsweise in einem ungehärteten Improvement of mechanical properties shows fracture toughness and impact resistance as cured thermoset plastic. This is for example in an uncured
Epoxidharz mindestens ein Organopolysiloxan homogen verteilt mit Hilfe eines Siliconorganocopolymer welches als Epoxy resin at least one organopolysiloxane homogeneously distributed by means of a silicone organocopolymer which as
Dispergiermittel dient. In ähnlicher Weise lehren Könczöl L. et al. (KONCZOl L. et al; ISSN: 2021-8995; DOI : Dispersant serves. Similarly, Könczöl L. et al. (KONCZOl L. et al; ISSN: 2021-8995;
10.1002/APP.1994.070540612) die Verwendung von Polysiloxan- Polycaprolacton-Blockcopolymeren zur Zähmodifizierung von 10.1002 / APP.1994.070540612) the use of polysiloxane-polycaprolactone block copolymers for toughening of
Epoxidharzen . Epoxy resins.
Der Stand der Technik lehrt jedoch, dass diese extrinsische Zähmodifizierung nur funktioniert, wenn das Reaktivharz als solches eine gewisse intrinsische Zähigkeit aufweist, wie es bei Epoxidharzen der Fall ist. Für sehr spröde, glasartige Reaktivharze ist dieses Verfahren nicht geeignet. However, the prior art teaches that this extrinsic toughening modification only works if the reactive resin as such has some intrinsic toughness, as is the case with epoxy resins. For very brittle, glassy reactive resins, this method is not suitable.
(Li Zhongatao; Doktorarbeit asu dem Jahr 2000, mit dem Titel: „High fracture toughness and high modules silicone resins" veröffentlicht unter http : //hdl . handle . net/1721.1/8301 ) . (Li Zhongatao, Doctoral thesis as of 2000, entitled: "High fracture toughness and high-modulus silicone resins" published at http: // hdl. Handle. Net / 1721.1 / 8301).
Aufgabe der Erfindung Object of the invention
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war daher die Bereitstellung eines geeigneten Verfahrens zur Zähmodifikation der sehr spröden Phenol- und Melamin-Reaktivharze und die Bereitstellung
von kostengünstigen Beschichtungsmitteln für Stützmittel, einem Verfahrens zur Beschichtung von Stützmittel und die The object of the present invention was therefore to provide a suitable method for toughening the very brittle phenolic and melamine reactive resins and providing them of cost-effective coating compositions for proppants, a process for coating proppant and the
beschichteten Stützmittel. Dabei sollen diese Stützmittel nach Beschichtung und Aushärtung die notwendige Härte und coated proppant. These proppants should after coating and curing the necessary hardness and
Druckbeständigkeit aufweisen und gleichzeitig elastische Have pressure resistance and elastic at the same time
Eigenschaften zeigen, damit es zu keinem Bruch oder zu Show properties so that it does not break or break
Abplatzungen der Beschichtung kommt. Spalling of the coating comes.
Lösung der Aufgabe Solution of the task
Diese Aufgabe wird überraschenderweise gelöst von den This task is surprisingly solved by the
erfindungsgemäßen modifizierten Reaktivharzzusammensetzungen. Modified reactive resin compositions according to the invention.
Die erfindungsgemäßen Reaktivharzzusammensetzungen enthalten (A) 80-99,8 Gew.% mindestens eines Reaktivharzes The reactive resin compositions according to the invention comprise (A) 80-99.8% by weight of at least one reactive resin
ausgewählt aus Phenol- oder Melaminharzen, und selected from phenolic or melamine resins, and
- (B) 0,2-20 Gew • %o mindestens eines linearen oder cyclischen - (B) 0.2-20% by weight of at least one linear or cyclic compound
Organopolysiloxans , mit der Maßgabe, dass Organopolysiloxane, with the proviso that
(B) mindestens 3 aufeinanderfolgende Si-O-Einheiten aufweist (B) has at least 3 consecutive Si-O units
(B) mindestens einen Si-C-verknüpften, (B) at least one Si-C linked,
seitenkettenständigen oder endständigen organischen Rest R1 aufweist, wobei side chain or terminal organic radical R 1 , wherein
■ R1 mindestens 4 Atome enthält, die ausgewählt werden aus der Gruppe aus C, N, P, 0 und S, und in R1 mindestens 2 dieser Atome ein C sein müssen, und ■ R 1 contains at least 4 atoms selected from the group of C, N, P, O and S, and in R 1 at least 2 of these atoms must be C, and
- in (B) das Verhältnis der Summe aller C-Atome zur Summe aller Si-Atome mindestens 2,05 beträgt, und in (B) the ratio of the sum of all C atoms to the sum of all Si atoms is at least 2.05, and
(B) bei 20°C in fließfähiger Form vorliegt, oder durch Erwärmen in einem Temperaturbereich bis zu 250 °C (B) is in flowable form at 20 ° C, or by heating in a temperature range up to 250 ° C
schmelzbar ist und dadurch in eine fließfähige Form gebracht werden kann.
Vorzugsweise liegt der kritische Spannungsintensitätsfaktor also der Klc-Wert der erfindungsgemäßen is meltable and can be brought into a flowable form. Preferably, therefore, the critical stress intensity factor is the Klc value of the invention
Reaktivharzzusammensetzung bei mindestens 0,55 MN/m3 2, Reactive resin composition at least 0.55 MN / m 3 2 ,
bevorzugt mindestens 0,6 MN/m3 2, besonders bevorzugt mindestens 0, 75 MN/m3/2. preferably at least 0.6 MN / m 3 2 , more preferably at least 0.75 MN / m 3/2 .
Die Bestimmung des Klc-Wertes erfolgte gemäß ASTM D 5045 an Kompaktzugkörpern (CT-Prüfkörper) mit W = 35 mm und einer The Klc value was determined according to ASTM D 5045 on compact tensile bodies (CT test specimens) with W = 35 mm and a
Abzugsgeschwindigkeit von 1 mm/min. Die CT-Prüfkörper mit Dicke 4,5 mm wurden mittels CNC Fräse hergestellt und ein Anriss von 3 mm wurde mit einer Klinge geschaffen. Withdrawal speed of 1 mm / min. The 4.5 mm thick CT specimens were made by CNC milling and a 3 mm cut was made with a blade.
Der Tg (= Glasübergangstemperatur) der erfindungsgemäßen The Tg (= glass transition temperature) of the invention
Reaktivharzzusammensetzung liegt vorzugsweise im Bereich 0 °C bis 250 °C, bevorzugt im Bereich 50 °C bis 230 °C, besonders bevorzugt im Bereich 80 °C bis 180 °C. Reactive resin composition is preferably in the range 0 ° C to 250 ° C, preferably in the range 50 ° C to 230 ° C, more preferably in the range 80 ° C to 180 ° C.
Der Tg wird mittels DMTA (=Dynamisch-Mechanische Thermo- Analyse) in Torsion ermittelt. Der Wert Tg ist hierbei als das Maximum von tan delta definiert. The Tg is determined by means of DMTA (= Dynamic Mechanical Thermal Analysis) in torsion. The value Tg is defined here as the maximum of tan delta.
Messbedingungen : Measuring conditions:
- Messgerät: ARES-Rheometer (TA-Instruments) - Measuring device: ARES Rheometer (TA-Instruments)
- Temperaturbereich: 25°C - 360°C - Temperature range: 25 ° C - 360 ° C
- Heizrate: 4 K/min - Heating rate: 4 K / min
- Frequenz: 1 Hz - Frequency: 1 Hz
Es wurden Proben mit folgenden Maßen vermessen: Breite: ca. 6 mm, Dicke: ca. 3 mm, Länge: ca. 40 mm (resultierende Samples were measured with the following dimensions: width: about 6 mm, thickness: about 3 mm, length: about 40 mm (resulting
Einspannlänge: ca. 27 mm) . Komponente (A) Clamping length: approx. 27 mm). Component (A)
Bevorzugt enthält die erfindungsgemäße Preferably, the inventive
Reaktivharzzusammensetzung nur ein Reaktivharz (A) . Reactive resin composition only a reactive resin (A).
Die Reaktivharze (A) müssen eine feste nichtklebrige The reactive resins (A) must have a solid non-sticky
Beschichtung bei Umgebungstemperaturen bilden. Dies ist
erforderlich, damit die beschichteten Partikel rieselfähig bleiben, so dass sie sich nicht unter normalen Lagerbedingungen agglomerieren. Die Beschichtung kann im Wesentlichen Form coating at ambient temperatures. This is necessary so that the coated particles remain free-flowing, so that they do not agglomerate under normal storage conditions. The coating can be essentially
ausgehärtet werden, so dass wenig oder keine Vernetzung bei Einwirkung von Bedingungen im Bohrloch erfolgt. Die be cured so that little or no cross-linking occurs under the influence of conditions in the borehole. The
Beschichtung kann auch nur teilweise gehärtet werden oder mit anderen reaktiven Gruppen versehen werden, sodass eine Coating can also be only partially cured or provided with other reactive groups, so that a
kovalente Vernetzung unter den Bedingungen im Bohrloch erfolgt. Als Reaktionsharze (A) sind erfindungsgemäß alle Phenol- und Melaminharze geeignet, die mit einer für eine Härtungsreaktion ausreichenden Zahl geeigneter reaktiver Gruppen versehen sind. covalent crosslinking under the conditions downhole. Suitable reaction resins (A) according to the invention are all phenolic and melamine resins which are provided with a sufficient number of suitable reactive groups for a curing reaction.
Es handelt sich um über Polykondensation vernetzende It is crosslinking via polycondensation
Reaktionsharze (A) die vorzugsweise Kondensationsprodukte von Aldehyden, z.B. Formaldehyd, mit Melamin, oder mit Phenol. Die Härtung erfolgt hierbei meist durch Temperaturerhöhung unter Abspaltung von Wasser. Nicht nur die vorstehend genannten Reaktionsharze (A) , sondern auch alle anderen, die zur Herstellung von duroplastischen Kunststoffen geeignet sind, lassen sich in der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Weise modifizieren und ergeben nach der Reaction resins (A) which preferably condensation products of aldehydes, e.g. Formaldehyde, with melamine, or with phenol. Curing is usually carried out by increasing the temperature with elimination of water. Not only the abovementioned reaction resins (A), but also all others which are suitable for the production of thermosetting plastics, can be modified in the manner proposed according to the invention and can be obtained according to
Vernetzung und Härtung Duroplaste mit erheblich verbesserter Bruch- und Schlagzähigkeit, wobei andere wesentliche, für die Duroplasten charakteristische Eigenschaften, wie Festigkeit, Wärmeformbeständigkeit und Chemikalienresistenz, im Crosslinking and Hardening Thermosets with significantly improved resistance to breakage and impact, with other essential properties characteristic of the thermosets, such as strength, heat resistance and chemical resistance, in the
Wesentlichen unbeeinflusst erhalten bleiben. Die bevorzugten Reaktivharze (A) sind die Phenol-Formaldehyd- Harze. Diese Reaktivharze (A) umfassen wärmehärtende Maintained essentially unaffected. The preferred reactive resins (A) are the phenol-formaldehyde resins. These reactive resins (A) include thermosetting ones
Phenolharze vom Resol-Typ und Phenol-Novolak-Harze, die durch Zugabe von Katalysator und Formaldehyd wärmereaktiv gemacht werden können. Die Reaktivharze (A) können entweder während der Beschichtung der Stützmittelpartikel vollständig ausgehärtet
werden, oder nur teilweise gehärtet werden. Stützmittel mit nur teilweise gehärteter Beschichtung härten erst nach dem Resole type phenolic resins and phenolic novolac resins which can be rendered heat reactive by the addition of catalyst and formaldehyde. The reactive resins (A) can either be completely cured during the coating of the proppant particles be cured or only partially cured. Supporting agents with only partially hardened coating harden only after the
Einbringen in tiefere Erdschichten während des Fracking aus. Besonders bevorzugt als Reaktivharze (A) sind Phenol-Novolak- Harze. Diese sind beispielsweise erhältlich bei Plastics Introduction into deeper earth layers during fracking. Particularly preferred reactive resins (A) are phenol novolak resins. These are available for example from Plastics
Engineering Company, Sheboygan, USA, unter dem Namen Resin 14772. Wenn ein solches Reaktivharz verwendet wird, ist es erforderlich, dem Gemisch ein Vernetzungsmittel (C) Engineering Company, Sheboygan, USA, under the name Resin 14772. When such a reactive resin is used, it is necessary to add a crosslinking agent (C) to the mixture.
hinzuzufügen, um die anschließende Aushärtung des Reaktivharzes zu bewirken. Hexamethylentetramin ist das bevorzugte Material als (C) für diese Funktion, da es sowohl als Katalysator und als Formaldehydquelle dient. (A) wird in Mengen von mindestens 80 Gew.-%, bevorzugt von mindestens 88 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 94 Gew.-% eingesetzt sowie in Mengen von höchstens 99,8 Gew.-% und bevorzugt höchstens 99,5 Gew. %. Komponente (B) to cause the subsequent curing of the reactive resin. Hexamethylenetetramine is the preferred material as (C) for this function because it serves as both catalyst and formaldehyde source. (A) is used in amounts of at least 80 wt .-%, preferably of at least 88 wt .-%, particularly preferably at least 94 wt .-% and in amounts of at most 99.8 wt .-% and preferably at most 99.5 Weight%. Component (B)
Bevorzugt enthält die erfindungsgemäße Preferably, the inventive
Reaktivharzzusammensetzung nur ein Organopolysiloxans (B) . Reactive resin composition only an organopolysiloxane (B).
(B) hat bevorzugt mindestens 5, besonders bevorzugt mindestens 10, aufeinanderfolgenden Si-O-Einheiten . (B) preferably has at least 5, more preferably at least 10, consecutive Si-O units.
Das Verhältnis der Summe der C-Atome zur Summe der Si-Atome in (B) ist mindestens 2,05, bevorzugt mindestens 2,1 und besonders bevorzugt mindestens 3 sowie bevorzugt höchstens 40, besonders bevorzugt höchstens 20, insbesondere bevorzugt höchstens 10. The ratio of the sum of the C atoms to the sum of the Si atoms in (B) is at least 2.05, preferably at least 2.1 and more preferably at least 3 and preferably at most 40, more preferably at most 20, particularly preferably at most 10.
Lineare oder cyclische (B) können geringfügig verzweigt sein oder geringfügig durch einen organischen Rest verbrückt sein. Die durchschnittliche Anzahl an Verbrückungs- oder
Verzweigungsstellen pro Molekül ist vorzugsweise -S 4, bevorzugt -S 2, besonders bevorzugt -S 1, ganz besonders bevorzugt <1, (B) ist bevorzugt ein lineares Organopolysiloxan. Die durchschnittliche Zahl der Si-Atome pro Molekül (B) ist vorzugsweise kleiner als 1000, bevorzugt kleiner 200, besonders bevorzugt kleiner 100. Linear or cyclic (B) may be slightly branched or slightly bridged by an organic radical. The average number of bridging or Branching sites per molecule is preferably -S 4, preferably -S 2, particularly preferably -S 1, very particularly preferably <1, (B) is preferably a linear organopolysiloxane. The average number of Si atoms per molecule (B) is preferably less than 1000, preferably less than 200, particularly preferably less than 100.
(B) wird in Mengen von mindestens 0,2 Gew.-% und höchstens 20 Gew.-% eingesetzt. Bevorzugt von mindestens 0,5 Gew.-% und höchstens 12 Gew.-% und insbesondere bevorzugt von höchstens 6 Gew . -% . (B) is used in amounts of at least 0.2 wt .-% and at most 20 wt .-%. Preferably from at least 0.5 wt .-% and at most 12 wt .-% and particularly preferably of at most 6 wt. -%.
Eine weitere wichtige Eigenschaft von (B) ist, dass es bei 20°C in fließfähiger Form vorliegt, oder durch Erwärmen in einem Temperaturbereich bis zu 250 °C schmelzbar ist und dadurch in eine fließfähige Form gebracht werden kann. Another important property of (B) is that it is in a flowable form at 20 ° C, or is meltable by heating in a temperature range up to 250 ° C, and thereby can be made into a flowable form.
Definition für „fließfähige Form" von (B) : Definition for "flowable form" of (B):
100 g (B) werden auf 10 cm2 Fläche eines Siebs mit der 100 g (B) are spread over 10 cm 2 area of a sieve with the
Maschenweite 1 mm verteilt. Binnen 72 h fließt der wesentliche Anteil des Materials also mindestens 90% durch das Sieb. Das Material an (B) oberhalb der Siebmaschen welches mit einem Spatel abgestreift werden kann gilt als Rückstand welcher nicht durch das Sieb gelaufen ist. Dieser Rückstand wird gewogen um zu bestimmen, ob ein fließfähiges (B) vorliegt. Mesh size 1 mm distributed. Within 72 hours, the essential part of the material flows through the sieve at least 90%. The material at (B) above the sieve mesh which can be wiped off with a spatula is considered a residue which has not passed through the sieve. This residue is weighed to determine if a flowable (B) is present.
„Fließfähig" im Zusammenhang mit (A) und der "Flowable" in connection with (A) and the
Reaktivharzzusammensetzung bedeutet, dass diese in einem physikalischen Aggregatzustand sind, der eine Verteilung auf der Oberfläche des Stützmittels ermöglicht (durch vorheriges Erhitzen auf bis 250°C fließfähig gemacht bzw. in einem Reactive resin composition means that they are in a physical state of aggregation permitting distribution on the surface of the proppant (made flowable by preheating to 250 ° C or in one
geeigneten Lösungsmittel gelöst) .
Der organische Rest R1 hat mindestens 4 Atome, bevorzugt mindestens 6 Atome, besonders bevorzugt mindestens 7 Atome, die ausgewählt werden aus der Gruppe aus C, N, P, 0 und S, und davon sind mindestens 2 dieser Atome ein C, bevorzugt sind mindestens 3 dieser Atome ein C. dissolved suitable solvent). The organic radical R 1 has at least 4 atoms, preferably at least 6 atoms, more preferably at least 7 atoms selected from the group of C, N, P, O and S, and of which at least 2 of these atoms are C, are preferred at least 3 of these atoms are C.
Beispiele für nicht-substituierte Reste R1 sind Alkylreste, wie der n-Butyl-, iso-Butyl-, tert . -Butyl- , n-Pentyl-, iso-Pentyl-, neo-Pentyl-, tert . -Pentylrest , Hexylreste, wie der n-Hexylrest, Heptylreste, wie der n-Heptylrest , Oktylreste, wie der n- Octylrest und iso-Oktylreste, wie der 2,2,4- Trimethylpentylrest , Nonylreste, wie der n-Nonylrest, Examples of non-substituted radicals R 1 are alkyl radicals, such as n-butyl, iso-butyl, tert. Butyl, n-pentyl, iso-pentyl, neo-pentyl, tert. Pentyl radical, hexyl radicals, such as the n-hexyl radical, heptyl radicals, such as the n-heptyl radical, octyl radicals, such as the n-octyl radical and iso-octyl radicals, such as the 2,2,4-trimethylpentyl radical, nonyl radicals, such as the n-nonyl radical,
Decylreste, wie der n-Decylrest, Dodecylreste, wie der n- Dodecylrest, Oktadecylreste, wie der n-Oktadecylrest ; Decyl radicals, such as the n-decyl radical, dodecyl radicals, such as the n-dodecyl radical, octadecyl radicals, such as the n-octadecyl radical;
Alkenylreste, Cycloalkylreste, wie Cyclopentyl- , Cyclohexyl-, Cycloheptylreste und Methylcyclohexylreste; Arylreste, wie der Phenyl- Naphthyl- und Anthryl- und Phenanthrylrest ; Alkenyl radicals, cycloalkyl radicals such as cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl radicals and methylcyclohexyl radicals; Aryl radicals, such as the phenyl-naphthyl and anthryl and phenanthryl radicals;
Alkarylreste, wie o-, m-, p-Tolylreste, Xylylreste und Alkaryl radicals, such as o-, m-, p-tolyl, xylyl and
Ethylphenylreste ; Aralkylreste, wie der Benzylrest, der alpha- und der ß-Phenylethylrest . Ethylphenyl radicals; Aralkyl radicals, such as the benzyl radical, the alpha- and the ß-phenylethyl radical.
Bevorzugt nicht-substituierte R1 sind folgende Reste Phenyl-, a- Phenylethyl- , n-Octyl-, n-Dodecyl-, n-Hexadecyl- , n- Octadecyl- . Beispiele für substituierte Reste R1 sind Halogenalkylreste, wie der Perfluorhexylethylrest ; Halogenarylreste, wie der o-, m- und p-Chlorphenylrest , sowie alle für R1 oben genannten nicht-substituierten Reste, die mit folgenden Gruppen substiert sind: Mercaptogruppen, epoxyfunktionellen Gruppen, Preferably non-substituted R 1 are the following radicals phenyl, a-phenylethyl, n-octyl, n-dodecyl, n-hexadecyl, n-octadecyl. Examples of substituted radicals R 1 are haloalkyl radicals, such as the perfluorohexylethyl radical; Haloaryl radicals, such as the o-, m- and p-chlorophenyl radical, and all unsubstituted radicals R 1 mentioned above which are substituted by the following groups: mercapto groups, epoxy-functional groups,
Carboxygruppen, Ketogruppen, Enamingruppen, Aminogruppen, Carboxy groups, keto groups, enamine groups, amino groups,
Aminoethylaminogruppen, iso-Cyanatogruppen, Aryloxygruppen, Acryloxygruppen, Methacryloxygruppen, Hydroxygruppen und Aminoethylamino groups, iso-cyanato groups, aryloxy groups, acryloxy groups, methacryloxy groups, hydroxy groups and
Halogengruppen . Halogen groups.
Bevorzugt für einen substituierten R1 ist der 10-Carboxydecyl- Rest.
Weitere Beispiele für substituierte Reste R sind kurze Preferred for a substituted R 1 is the 10-carboxydecyl radical. Further examples of substituted radicals R are short
Alkylreste, wie der Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, iso-Propyl-, und Alkenylreste, wie der Vinyl- und der Allylrest, die vorzugsweise mit Mercaptogruppen, epoxyfunktionellen Gruppen, Carboxygruppen, Ketogruppen, Enamingruppen, Aminogruppen, Aminoethylaminogruppen, iso-Cyanatogruppen, Aryloxygruppen, Acryloxygruppen, Methacryloxygruppen, Hydroxygruppen und Alkyl radicals, such as the methyl, ethyl, n-propyl, iso-propyl, and alkenyl radicals, such as the vinyl and the allyl radical, preferably with mercapto groups, epoxy-functional groups, carboxy groups, keto groups, enamine groups, amino groups, Aminoethylaminogruppen, iso Cyanato groups, aryloxy groups, acryloxy groups, methacryloxy groups, hydroxy groups and
Halogengruppen substituiert sein können, mit der Maßgabe, dass der substituierte Reste R1 mindestens 4 Atomen ausgewählt aus der Gruppe aus C, N, P, 0 und S enthält, wobei mindestens zwei C-Atome enthalten sein müssen. Halogen groups may be substituted, with the proviso that the substituted radicals R 1 contains at least 4 atoms selected from the group of C, N, P, 0 and S, wherein at least two C atoms must be included.
Bevorzugte substituierte Reste R1 sind Hydroxypropyl- und Mercaptopropyl- . Preferred substituted radicals R 1 are hydroxypropyl and mercaptopropyl.
Weitere bevorzugte substituierte Reste R sind Epoxy-Reste derFurther preferred substituted radicals R are epoxy radicals of
Formel formula
0 0
/ \ / \
R3 2C - CR3 - (R2) z - (VI) R 3 2 C - CR 3 - (R 2 ) z - (VI)
oder or
0 0
/ \ / \
R3C - CR3 (VII)
R 3 C - CR 3 (VII)
wobei in which
R2 ein zweiwertiger Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 10 R 2 is a divalent hydrocarbon radical having 1 to 10
Kohlenstoffatomen je Rest ist, der durch ein Carbon atoms per remainder is by one
Ethersauerstoffatom unterbrochen sein kann, Ether oxygen atom may be interrupted,
R3 ein Wasserstoffatom oder ein einwertiger R 3 is a hydrogen atom or a monovalent one
Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen je Rest ist, der durch ein Ethersauerstoffatom unterbrochen sein kann,
R4 einen dreiwertigen Kohlenwasserstoffrest mit 3 bis 12 Hydrocarbon radical having 1 to 10 carbon atoms per radical which may be interrupted by an ether oxygen atom, R 4 is a trivalent hydrocarbon radical having 3 to 12
Kohlenstoffatomen je Rest ist und Carbon atoms per radical is and
z 0 oder 1 ist. Beispiele für solche Reste R1 sind z is 0 or 1. Examples of such radicals R 1 are
Glycidoxypropyl- , Glycidoxypropyl,
3, 4-Epoxycyclohexylethyl-, 3,4-epoxycyclohexylethyl,
2- (3, 4-Epoxy-4-methylcyclohexyl) -2-methylethyl-, 2- (3,4-epoxy-4-methylcyclohexyl) -2-methylethyl,
3, 4-Epoxybutyl-, 3, 4-epoxybutyl,
5, 6-Epoxyhexyl- , 5, 6-epoxyhexyl,
7, 8-Epoxydecyl-, 7, 8-epoxydecyl,
11, 12-Epoxydodecyl- und 11, 12-epoxydodecyl and
13, 14-Epoxytetradecyl-rest . Bevorzugte Epoxy-Reste sind der Glycidoxypropyl-Rest und der 3, 4-Epoxycyclohexylethyl-Rest . 13, 14-epoxytetradecyl-rest. Preferred epoxy radicals are the glycidoxypropyl radical and the 3,4-epoxycyclohexylethyl radical.
Weitere bevorzugte substituierte Reste R1 sind Amino-Reste der allgemeinen Formel Further preferred substituted radicals R 1 are amino radicals of the general formula
-R6- [NR7-R8-] nNR7 2 (VIII), wobei R6 ein zweiwertiger linearer oder verzweigter R 6 - [NR 7 -R 8 -] n NR 7 2 (VIII), where R 6 is a bivalent linear or branched
Kohlenwasserstoffrest mit 3 bis 18 Kohlenstoffatomen, Hydrocarbon radical having 3 to 18 carbon atoms,
vorzugsweise ein Alkylenrest mit 3 bis 10 Kohlenstoffatomen, bedeutet, preferably an alkylene radical having 3 to 10 carbon atoms,
R7 ein Wasserstoffatom, einen Alkylrest mit 1 bis 8 R 7 is a hydrogen atom, an alkyl radical having 1 to 8
Kohlenstoffatomen oder einen Acylrest, wie Acetylrest, bedeutet, vorzugsweise ein Wasserstoffatom ist, Carbon atoms or an acyl radical such as acetyl radical, preferably a hydrogen atom,
R8 ein zweiwertiger Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 6 R 8 is a divalent hydrocarbon radical having 1 to 6
Kohlenstoffatomen, vorzugsweise ein Alkylenrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, bedeutet, Carbon atoms, preferably an alkylene radical having 1 to 6 carbon atoms,
n 0, 1, 2, 3 oder 4, vorzugsweise 0 oder 1 ist.
Weitere bevorzugte substituierte Reste R sind Polyether-Reste der allgemeinen Formel n is 0, 1, 2, 3 or 4, preferably 0 or 1. Further preferred substituted radicals R are polyether radicals of the general formula
-CH2CH2 (CH2)uO(C2H40)v(C3H60)w(C4H80)x R9 (IX), wobei -CH 2 CH 2 (CH 2 ) u O (C 2 H 4 O) v (C 3 H 6 O) w (C 4 H 8 O) x R 9 (IX) where
R9 einen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen oder H, bevorzugt Me oder H bedeutet, R 9 denotes a hydrocarbon radical having 1 to 6 carbon atoms or H, preferably Me or H,
u 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 16, vorzugsweise 1 bis 4, ist, u is 0 or an integer from 1 to 16, preferably 1 to 4,
v 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 35, vorzugsweise 1 bis 25, ist und v is 0 or an integer from 1 to 35, preferably 1 to 25, and
w 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 35, vorzugsweise 1 bis 25 ist, w is 0 or an integer from 1 to 35, preferably 1 to 25,
x 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 35, vorzugsweise 1 bis 25 ist, x is 0 or an integer from 1 to 35, preferably 1 to 25
mit der Maßgabe, dass die Summe v+w+x 1 bis 70, vorzugsweise 1 bis 50 ist. with the proviso that the sum of v + w + x is 1 to 70, preferably 1 to 50.
Weitere bevorzugte substituierte Reste R1 sind organische Polymer-Reste unter Ausbildung eines Polysiloxan-haltigen Copolymeres. Diese Copolymere können Blockcopolymere oder Graftcopolymere sein. Beispiele für geeignete organische Teile sind, aber nicht beschränkt auf, Polycaprolacton, Polyester, Polyvinylacetate, Polystyrole, Polymethylmethacrylate . Further preferred substituted radicals R 1 are organic polymer radicals with formation of a polysiloxane-containing copolymer. These copolymers may be block or graft copolymers. Examples of suitable organic parts include, but are not limited to, polycaprolactone, polyesters, polyvinyl acetates, polystyrenes, polymethyl methacrylates.
Bevorzugt ist der organische Teil ein (co) Polymeres aus The organic part is preferably a (co) polymer
Vinylacetat, Methylmethacrylat oder aliphatischer Polyester. Besonders bevorzugt handelt es sich Polycaprolacton. Vinyl acetate, methyl methacrylate or aliphatic polyester. Particularly preferred is polycaprolactone.
Die Blockcopolymere enthalten eine Siloxaneinheit mit einem Molekulargewicht von 1.000 - 10.000 g/mol, bevorzugt 1.500 - 5.000 g/mol, besonders bevorzugt 2.000 - 4.000 g/mol. The block copolymers contain a siloxane unit having a molecular weight of 1,000-10,000 g / mol, preferably 1,500-5,000 g / mol, more preferably 2,000-4,000 g / mol.
Besonders bevorzugte Rest R sind Polyether-Reste, Epoxy- insbesondere bevorzugt der Glycidoxypropyl-Rest und der 3,4-
Epoxycyclohexylethyl-Rest , und organische Polymer-Reste, insbesondere bevorzugt ein Polycaprolacton-Rest . Particularly preferred radicals R are polyether radicals, epoxy particularly preferably the glycidoxypropyl radical and the 3,4- Epoxycyclohexylethyl radical, and organic polymer radicals, particularly preferably a polycaprolactone radical.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist das Another object of the present invention is the
Verfahren zur Herstellung der ReaktivharzZusammensetzung . Process for the preparation of the reactive resin composition.
Dies erfolgt in einer Ausführungsform durch Dispergieren von (B) in bei 20°C fließfähiges (A) bzw. in (A) welches durch vorheriges Erhitzen auf bis 250°C fließfähig gemacht wurde bzw. in (A) welches in einem geeigneten Lösungsmittel gelöst wurde. Dem Fachmann ist bekannt auf welchem Weg (A) in fließfähige Form überführt werden kann ohne die Härtung anzustoßen. Wenn ein Lösungsmittel eingesetzt wurde kann dies danach eingedampft werden. Geeignete Lösungsmittel sind dem Fachmann bekannt und werden in Abhängigkeit des Reaktivharzes (A) ausgewählt. Beim Phenolharz sind geeignete Lösungsmittel beispielsweise This is done in one embodiment by dispersing (B) in (A) which is flowable at 20 ° C. or in (A) which has been made flowable by prior heating to 250 ° C. or in (A) which has been dissolved in a suitable solvent has been. The person skilled in the art is aware of the way in which (A) can be converted into flowable form without initiating the hardening. If a solvent has been used, this can be evaporated afterwards. Suitable solvents are known to the person skilled in the art and are selected as a function of the reactive resin (A). For phenolic resin, suitable solvents are, for example
Ethylacetat und Aceton. Welche Lösungsmittel für welche Ethyl acetate and acetone. Which solvents for which
Reaktivharze geeignet sind, wird beispielsweise in folgendem Lehrbuch beschrieben: Polymer Handbook. Volume 2, 4 Ed.; J. Brandrup, E. H. Immergut, E. A. Grulke; John Wiley & Sons, Inc., 1999 (ISBN 0-471-48172-6) . Reactive resins are suitable, is described for example in the following textbook: Polymer Handbook. Volume 2, 4 Ed .; J. Brandrup, E.H. Immergut, E.A. Grulke; John Wiley & Sons, Inc., 1999 (ISBN 0-471-48172-6).
Geeignete Mischer sind beispielsweise Laborrührer, Suitable mixers are, for example, laboratory stirrers,
Plantetenmischer, oder Dissolver, oder Rotor-Stator-Systeme, oder auch Extruder, Walzen, 3-Walzen-Stuhl, etc. (B) kann sich beim dispergieren ganz oder teilweise in (A) lösen. Nicht gelöste Anteile liegen als zweite Phase in (A) dispergiert vor. Die mittlere Größe dieser Domänen ist Plant mixer, or dissolver, or rotor-stator systems, or even extruders, rollers, 3-roller chair, etc. (B) can dissolve when dispersed in whole or in part in (A). Undissolved components are present as the second phase in (A) dispersed. The mean size of these domains is
vorzugsweise kleiner 50 μιη, bevorzugt kleiner 20 μιη, besonders bevorzugt kleiner 10 μιη, ganz besonders bevorzugt kleiner 1 μτ . preferably less than 50 μιη, preferably less than 20 μιη, more preferably less than 10 μιη, most preferably less than 1 μτ.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Another object of the present invention is the
Verwendung der erfindungsgemäßen ReaktivharzZusammensetzung fürUse of the reactive resin composition according to the invention for
Beschichtungen und zur Herstellung von Formteilen, Werkstücken und Schäumen. Insbesondere wird die erfindungsgemäße
Reaktivharzzusammensetzung zur Beschichtung von Stützmitteln verwendet . Coatings and for the production of molded parts, workpieces and foams. In particular, the inventive Reactive resin composition used for coating proppants.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist das Another object of the present invention is the
Verfahren zur Herstellung von erfindungsgemäß beschichteten Stützmitteln . Process for the preparation of proppants coated according to the invention.
Dem Fachmann sind diverse Möglichkeiten zur Beschichtung von Stützmitteln mit Harzen aus dem Stand der Technik bekannt. Various possibilities for coating proppants with resins from the prior art are known to the person skilled in the art.
Diese Verfahren können auch für die Beschichtung von These methods can also be used for the coating of
Stützmitteln mit den vorliegenden erfindungsgemäßen Supporting agents with the present invention
Reaktivharzzusammensetzungen eingesetzt werden. Reactive resin compositions are used.
Um die vorteilige Wirkung der Beschichtung maximal auszunutzen, ist es wichtig eine besonders gute Dispergierung von (A) mitIn order to make maximum use of the advantageous effect of the coating, it is important to have a particularly good dispersion of (A) with
(B) zu gewährleisten. In der dafür bevorzugten Ausführungsform wird die erfindungsgemäße Reaktivharzzusammensetzung in (B) to ensure. In the preferred embodiment, the reactive resin composition according to the invention in
fließfähiger Form - also bereits bei 20°C fließfähig oder durch Erhitzen bis 250°C aufgeschmolzen und daher fließfähig oder in einem geeigneten Lösungsmittel gelöst und daher fließfähig- zusammen mit oder ohne mindestens einem Härter (C) und mit oder ohne mindestens einem Additiv (D) , auf das Stützmittel flowable form - ie already at 20 ° C flowable or melted by heating to 250 ° C and therefore flowable or dissolved in a suitable solvent and therefore flowable together with or without at least one curing agent (C) and with or without at least one additive (D. ), on the proppant
aufgebracht beispielsweise durch Sprühen oder Mischen und anschließend ausgehärtet. applied, for example by spraying or mixing and then cured.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die In a particularly preferred embodiment, the
erfindungsgemäße Reaktivharzzusammensetzung durch Erhitzen bis 250 °C aufgeschmolzen und daher fließfähig zusammen mit oder ohne mindestens einem Härter (C) und mit oder ohne mindestens einem Additiv (D) , auf das Stützmittel aufgebracht inventive reactive resin composition melted by heating to 250 ° C and therefore flowable together with or without at least one curing agent (C) and with or without at least one additive (D), applied to the proppant
beispielsweise durch Sprühen oder Mischen und anschließend ausgehärtet . for example, by spraying or mixing and then cured.
Für die Lösungsmittel gilt das weiter oben gesagte.
Wiegen dagegen ökonomische Vorteile wichtiger bzw. ist eine maximale Flexibilität beim Herstellverfahren der beschichteten Stützmittel vorteilhaft, dann kommt das folgende alternative Herstellverfahren zum Einsatz. Man kann den ersten Teilschritt auch als in-situ-Verfahren für die Herstellung der For solvents, the above applies. On the other hand, if economic advantages are more important or if maximum flexibility is advantageous in the production process of the coated proppants, then the following alternative production process is used. One can use the first part-step also as in-situ procedure for the production of the
erfindungsgemäßen Reaktivharzzusammensetzung bezeichnen, da es in Anwesenheit des Stützmittels erfolgt. In diesem The reactive resin composition according to the invention, since it takes place in the presence of the proppant. In this
Herstellverfahren wird (B) zusammen mit bei 20°C fließfähigen (A) bzw. mit (A) welches durch vorheriges Erhitzen auf bis 250°C fließfähig gemacht wurde bzw. mit (A) welches in einem geeigneten Lösungsmittel gelöst wurde und dem Stützmittel und optional Zugabe von Härter (C) und optional weiteren Additiven (D) gemischt und gehärtet. Die Reihenfolge der Zugabe der Komponenten (A) , (B) , (C) und (D) ist dabei variabel, mit der Maßgabe, dass die Komponente (B) eingemischt wird, bevor eine substantielle Härtung des Reaktivharzes eintritt. Dies hat den Vorteil, dass eine kurzfristige Anpassung der Verhältnisse von (A) zu (B) in einfacher und unkomplizierter Weise jederzeit erfolgen kann. Preparation process (B) together with at 20 ° C flowable (A) or with (A) which was made by prior heating to 250 ° C flowable or with (A) which was dissolved in a suitable solvent and the proppant and optional addition of hardener (C) and optionally further additives (D) mixed and hardened. The order of addition of the components (A), (B), (C) and (D) is variable, with the proviso that the component (B) is mixed before a substantial hardening of the reactive resin occurs. This has the advantage that a short-term adaptation of the ratios of (A) to (B) in a simple and straightforward way can be done at any time.
Dieses Verfahren zur Herstellung von beschichteten This process for the production of coated
Stützmitteln, ist also dadurch gekennzeichnet, dass Supporting means, is thus characterized in that
i) eine in situ-Herstellung der Reaktivharzzusammensetzung durch Mischen mindestens eines (B) mit mindestens einem bei 20°C fließfähigen (A) bzw. mit (A) welches durch vorheriges Erhitzen auf bis 250°C fließfähig gemacht wurde bzw. mit (A) welches in einem geeigneten Lösungsmittel gelöst wurde und mindestens einem Stützmittel und mit oder ohne mindestens einem Härter (C) und mit oder ohne mindestens einem Additiv (D) erfolgt, und i) an in situ preparation of the reactive resin composition by mixing at least one (B) with at least one flowable at 20 ° C (A) or with (A) which was made by prior heating to 250 ° C flowable or with (A ) which has been dissolved in a suitable solvent and at least one proppant and with or without at least one curing agent (C) and with or without at least one additive (D), and
ii) erst danach die Aushärtung erfolgt. ii) curing only then.
In einem weiteren alternativen Herstellverfahren für In a further alternative production method for
erfindungsgemäß beschichtete Stützmittel wird (A) mit einem geeigneten Lösemittel, Stützmittel und (B) gemischt. Der According coated according to the invention support (A) with a suitable solvent, proppant and (B). Of the
Mischung kann optional Härter (C) und evtl. verschiedene
Additive (D) zugegeben werden. Anschließend wird das Lösungsmittel abgedampft und die so beschichteten Sützmittel werden gehärtet. Die Reihenfolge der Zugabe der Komponenten (A) , (B) , (C) und (D) ist variabel. Mixture can optionally hardener (C) and possibly different Additives (D) are added. Subsequently, the solvent is evaporated off and the so coated adhesives are cured. The order of addition of components (A), (B), (C) and (D) is variable.
In einer besonders bevorzugten möglichen Ausführungsform wird ein geeignetes Stützmittel wie beispielsweise Sand auf ca. 170 - 260 °C vorgeheizt. In einem Mischer wird dann die In a particularly preferred possible embodiment, a suitable proppant such as sand is preheated to about 170-260 ° C. In a mixer is then the
erfindungsgemäße Reaktivharzzusammensetzung, ein geeigneter Härter (C) und optional verschiedene Additive (D) zugegeben. Reactive resin composition according to the invention, a suitable hardener (C) and optionally various additives (D) are added.
Bei einer anderen Alternative wird ein geeignetes Stützmittel wie beispielsweise Sand auf ca. 170 - 260 °C vorgeheizt. In einem Mischer wird dann (A) , (B) , ein geeigneter Härter (C) und optional verschiedene Additive (D) zugegeben. In another alternative, a suitable proppant such as sand is preheated to about 170-260 ° C. In a mixer, then (A), (B), a suitable hardener (C) and optionally various additives (D) are added.
Die Erzeugung von Schichten ist wie folgt zu verstehen: The generation of layers is to be understood as follows:
Mehreren Schichten werden in mehreren aufeinanderfolgenden Beschichtungs- und Härtungszyklen erzeugt. D.h., dass nach dem Benetzen der Oberfläche des Stützmittels mit der Multiple layers are produced in several consecutive coating and curing cycles. That is, after wetting the surface of the proppant with the
erfindungsgemäßen Reaktivharzzusammensetzung diese Schicht zunächst teilweise oder vollständig gehärtet wird. Reactive resin composition according to the invention, this layer is first partially or completely cured.
Anschließend wird eine neue Schicht der erfindungsgemäßen Subsequently, a new layer of the invention
Reaktivharzzusammensetzung aufgebracht und erneut teilweise oder vollständig gehärtet. Reactive resin composition applied and partially or fully cured again.
Dem gegenüber steht das Aufbringen der erfindungsgemäßen This contrasts with the application of the invention
Reaktivharzzusammensetzung portionsweise in mehreren Schritten ohne eine substanzielle Zwischenhärtung der einzelnen Portionen und erst am Schluss erfolgt eine teilweise oder vollständige Härtung. Dies führt somit nur zu einer einzelnen Schicht. Reactive resin composition in portions in several steps without substantial intermediate curing of the individual portions and only at the end of a partial or complete curing. This therefore only leads to a single layer.
Stützmittel proppant
Geeignete Stützmittel sind dem Fachmann aus dem Stand der Technik seit langem bekannt und können für die erfindungsgemäße
Beschichtung eingesetzt werden. Stützmittel sind üblicherweise harte, hochfeste Teilchen wie beispielsweise Sand oder Kies aus Gesteinen wie Kalkstein, Marmor, Dolomit, Granit usw., aber auch Glasperlen, Keramikpartikel, Keramikkugeln und Suitable proppants are known to those skilled in the art for a long time and can for the inventive Coating be used. Supporting agents are usually hard, high-strength particles such as sand or gravel from rocks such as limestone, marble, dolomite, granite, etc., but also glass beads, ceramic particles, ceramic balls and
dergleichen, wobei diese Liste beispielhaft und nicht the like, this list being exemplary and not
beschränkend ist. Bevorzugt zeigen die Stützmittelpartikel eine im Wesentlichen sphärische also Kugelförmige Form, da diese genügend Zwischenraum lassen, damit das Rohöl bzw. Gas is restrictive. Preferably, the proppant particles have a substantially spherical or spherical shape, since they leave enough space for the crude oil or gas
vorbeiströmen kann. Daher wird grobkörniger Sand, Glasperlen und Glashohlkugeln (sogenannte Microballons) als Stützmittel bevorzugt. Besonders bevorzugt wird Sand als Stützmittel verwendet . can flow past. Therefore, coarse-grained sand, glass beads and glass bubbles (so-called microballoons) are preferred as the proppant. Sand is particularly preferably used as a proppant.
Bevorzugt weisen die Stützmittelteilchen eine durchschnittliche Größe von 5.000 bis 50 μιη auf, besonders bevorzugt eine Preferably, the proppant particles have an average size of 5,000 to 50 μm, more preferably one
durchschnittliche Größe von 1.500 bis 100 μη. Zudem zeigen sie bevorzugt ein Seitenverhältnis von Länge zu Breite von average size of 1,500 to 100 μη. In addition, they preferably show an aspect ratio of length to width of
höchstens 2 : 1. at most 2: 1.
Härter (C) Hardener (C)
Geeignete Härter sind dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannt seit langem bekannt und werden entsprechend des Suitable hardeners are known to those skilled in the art for a long time and are according to the
verwendeten Reaktivharzes ausgewählt. Ein bevorzugter Härter (C) für Novolake ist Urotropin. (C) und somit auch Urotropin wird typischerweise in Mengen zwischen 8 bis 20 Gew.-% bezogen auf die Menge an erfindungsgemäßer Reaktivharzzusammensetzung eingesetzt. Vorzugsweise wird Urotopin als wässrige Lösung auf die Schmelze des Reaktivharzes appliziert. Solche Methoden sind dem Fachmann ebenfalls bekannt und beispielsweise in US4732920 beschrieben . used reactive resin selected. A preferred novolak curing agent (C) is urotropin. (C) and thus also urotropin is typically used in amounts of between 8 and 20% by weight, based on the amount of reactive resin composition according to the invention. Preferably, urotopin is applied as an aqueous solution to the melt of the reactive resin. Such methods are also known to those skilled in the art and described for example in US4732920.
Additiv (D) Additive (D)
Geeignete Additive (D) sind dem Fachmann aus dem Stand der Technik ebenfalls seit langem bekannt. Nicht abschließende Beispiele sind Anti-Statik-Mittel, Trennmittel, Haftvermittler usw.
Geeignete Stützmittel, Härter (C) und Additive (D) werden beispielsweise in US4732920 und US2007/0036977 AI beschrieben. Für eine optimale Performance des erfindungsgemäß beschichteten Stützmittels müssen Typ und Spezifikation des Stützmittels, Typ und Spezifikation des Reaktivharzes (A) , Organopolysiloxans (B) , Härter (C) und ggf. Additive (D) , die Art des Misch- und Beschichtungsprozesses , die Reihenfolge der Zugabe der Suitable additives (D) have also long been known to the person skilled in the art. Non-exhaustive examples are anti-static agents, release agents, adhesion promoters, etc. Suitable proppants, hardeners (C) and additives (D) are described for example in US4732920 and US2007 / 0036977 AI. For optimum performance of the proppants coated according to the invention, the type and specification of the proppant, type and specification of the reactive resin (A), organopolysiloxane (B), hardener (C) and optionally additives (D), the type of mixing and coating process must Order of addition of the
Komponenten und die Mischzeiten je nach Anforderung der spezifischen Anwendung aufeinander abgestimmt werden. Eine Veränderungen des Stützmittels erfordert unter Umständen eine Anpassung des Beschichtungsprozesses und / oder der verwendeten Härter (C) und Additive (D) . Components and the mixing times are coordinated according to the requirements of the specific application. A change in the proppant may require an adjustment of the coating process and / or the hardener used (C) and additives (D).
Ein weiterer Gegenstand sind somit auch die gemäß den oben beschriebenen Verfahren erhältlichen erfindungsgemäß A further subject thus also according to the invention obtainable according to the methods described above
beschichteten Stützmittel . Bei den erfindungsgemäßen Stützmittel kann die Oberfläche des Stützmittels ganz oder teilweise beschichtet sein. Bevorzugt erscheinen bei der Untersuchung mit dem coated proppant. In the case of the proppants according to the invention, the surface of the proppant may be completely or partially coated. Preferably appear in the investigation with the
Rasterelektronenmikroskop mindesten 20% der sichtbaren Scanning electron microscope at least 20% of the visible
Oberfläche des Stützmittels mit der erfindungsgemäßen Surface of the proppant with the inventive
Reaktivharzzusammensetzung beschichtet, besonders bevorzugt mindestens 50%. Reactive resin composition coated, more preferably at least 50%.
Bevorzugt erscheinen bei der Untersuchung mit dem Preferably appear in the investigation with the
Rasterelektronenmikroskop mindestens 5% der Stützmittel- Teilchen auf ihrer sichtbaren Seite vollständig umhüllt, besonders bevorzugt mindestens 10%. Scanning electron microscope at least 5% of the proppant particles completely enveloped on its visible side, more preferably at least 10%.
Der wesentliche Teil der Beschichtung auf dem erfindungsgemäßen Stützmittel ist 0,1 bis 100 μιη dick, bevorzugt 0,1 bis 30 μιτι, besonders bevorzugt 1 bis 20 μη.
Bevorzugt sind die erfindungsgemäßen Stützmittel mit weniger als drei Schichten der erfindungsgemäßen The essential part of the coating on the proppant according to the invention is 0.1 to 100 μιη thick, preferably 0.1 to 30 μιτι, more preferably 1 to 20 μη. Preference is given to the proppants of the invention having less than three layers of the invention
Reaktivharzzusammensetzung beschichtet. Besonders bevorzugt mit nur einer Schicht. Reactive resin composition coated. Particularly preferred with only one layer.
Die erfindungsgemäße Reaktivharzzusammensetzung wird bevorzugt in Mengen von 0,1-20 Gew.-% bezogen auf das Gewicht des The reactive resin composition according to the invention is preferably used in amounts of 0.1-20% by weight, based on the weight of the
Stützmittels eingesetzt. Bevorzugt von 0,5-10 Gew.-% und insbesondere bevorzugt von 1-5 Gew.-%. Supporting agent used. Preferably from 0.5-10% by weight and more preferably from 1-5% by weight.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Another object of the present invention is the
Verwendung der erfindungsgemäß beschichteten Stützmittel in Fracking-Förderverfahren für Erdöl und Erdgas . Use of the proppants coated according to the invention in fracking production processes for crude oil and natural gas.
Vorteile der Erfindung Advantages of the invention
Die erfindungsgemäße Reaktivharzzusammensetzung weist The reactive resin composition according to the invention has
verbesserte Verlaufseigenschaften in Beschichtungsprozessen auf. Dadurch werden Oberflächen gleichmäßiger beschichtet. Es können glattere und glänzendere Oberflächen erhalten werden. improved flow properties in coating processes. This will coat surfaces more evenly. Smoother and glossier surfaces can be obtained.
Die erfindungsgemäßen Reaktivharzzusammensetzungen zeigen The novel reactive resin compositions show
Vorteile in Beschichtung von Stützmittel, dadurch dass der Ausschuss durch Verkleben des Stützmittels merklich reduziert wird. Advantages in coating of proppant, in that the waste is significantly reduced by bonding the proppant.
Die gehärtete erfindungsgemäße Reaktivharzzusammensetzung weist eine verbesserte Zähigkeit, Elastizität und Verformbarkeit bei gleicher Härte auf. Dadurch ist sie widerstandsfähiger The cured reactive resin composition of the present invention has improved toughness, elasticity and ductility at the same hardness. This makes it more resistant
gegenüber Belastungen, wie Schläge, Verformung oder Druck und hat eine geringere Neigung zu brechen. against loads such as impacts, deformation or pressure and has a lower tendency to break.
Die erfindungsgemäße Reaktivharzzusammensetzung weist als gehärtete Beschichtung für Stützmittel eine verbesserte The reactive resin composition of the present invention has improved as a hardened coating for proppant
Bruchfestigkeit, Zähigkeit und Elastizität auf. Die
Beschichtung hat eine verringerte Neigung zu Brechen und Breaking strength, toughness and elasticity. The Coating has a reduced tendency to break and
Abplatzen und schützt das Stützmittel wirkungsvoller und dauerhafter vor hohen Drücken und Schlägen. Somit verbessert sich die Beständigkeit des gesamten Stützmittels. Chipping and protecting the proppant more effectively and permanently against high pressures and shocks. Thus, the durability of the entire proppant improves.
Herkömmliche Stützmittel gemäß dem Stand der Technik sind sehr spröde und haben eine große Neigung zu brechen. Durch Bruch des Stützmittels werden Feinanteile freigesetzt werden. Eine Conventional support means according to the prior art are very brittle and have a great tendency to break. Breakage of the proppant will release fines. A
Freisetzung der Feinanteile wirkt sich negativ auf die Release of the fines has a negative effect on the
Durchströmrate des Rohöls oder Gases aus, dadurch dass die Zwischenräume zwischen den Stützmittel-Körner verstopft werden. Dadurch wird die Öl- bzw. Gasquelle schnell unrentabel. Neue Bohrungen oder Refracking werden erforderlich. Flow rate of the crude oil or gas, characterized in that the gaps between the proppant grains are clogged. This quickly makes the oil or gas source unprofitable. New drilling or refracking will be required.
Demgegenüber sind die erfindungsgemäßen beschichteten In contrast, the coated according to the invention
Stützmittel widerstandsfähiger gegenüber Belastungen, wie Supporting agent more resistant to stress, such as
Schläge, Verformung oder Druck und haben somit eine geringere Neigung zu brechen. Impact, deformation or pressure and thus have a lower tendency to break.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Beschichtung liegt in Ihrer Verformbarkeit, sodass diese häufig beim Bruch der spröden Stützmittel-Körner selber nicht bricht und somit die entstehenden Feinanteile wie eine plastischen Hülle umschließt oder zusammenhält und damit insgesamt deren Freisetzung Another advantage of the coating according to the invention lies in its deformability, so that it often does not break even when breaking the brittle proppant grains themselves and thus encloses or holds together the resulting fines such as a plastic shell and thus their total release
reduziert wird. is reduced.
Durch diese vorteilhaften Eigenschaften der erfindungsgemäß beschichteten Stützmittel kann der Öl- bzw. Gasfluss länger aufrechterhalten werden. Daraus ergeben sich entscheidende wirtschaftliche Vorteile und im Umweltschutz. Due to these advantageous properties of the proppants coated according to the invention, the oil or gas flow can be maintained longer. This results in decisive economic benefits and environmental protection.
Beispiele Examples
Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne dabei beschränkend zu wirken. In den nachstehend beschriebenen The following examples illustrate the invention without being limiting. In the following
Beispielen beziehen sich alle Angaben von Teilen und
Prozentsätzen, falls nicht anders angegeben, auf das Gewicht. Sofern nicht anders angegeben, werden die nachstehenden Examples refer to all parts and parts Percentages, unless otherwise stated, by weight. Unless otherwise stated, the following are
Beispiele bei einem Druck der umgebenden Atmosphäre, also etwa bei lOOOhPa, und bei Raumtemperatur, also bei 25°C, bzw. bei einer Temperatur, die sich beim Zusammengeben der Reaktanden bei Raumtemperatur ohne zusätzliche Heizung oder Kühlung einstellt, durchgeführt. Im Folgenden beziehen sich alle Examples at a pressure of the surrounding atmosphere, that is about at lOOOhPa, and at room temperature, ie at 25 ° C, or at a temperature that occurs when combining the reactants at room temperature without additional heating or cooling carried out. In the following all relate
Viskositätsangaben auf eine Temperatur von 25°C. Viscosity data to a temperature of 25 ° C.
Verwendete Abkürzungen used abbreviations
Die Bedeutung der weiter oben verwendeten Abkürzungen gilt auch für die Beispiele: The meaning of the abbreviations used above also applies to the examples:
PTFE = Polytetrafluorethylen PTFE = polytetrafluoroethylene
UpM = Umdrehungen pro Minute Rpm = revolutions per minute
Beispiel 1 example 1
Ein Glaskolben wurde mit Stickstoff gespült, mit 475 g Novolak „Resin 14772" (Plastics Engineering Company, Sheboygan, USA) gefüllt und nochmals mit Stickstoff gespült. Die Masse wurde bei 120 °C geschmolzen. Dann wurde ein Rührer mit 420 UpM zugeschaltet. 25 g WACKER®WAX OH 350 D-RO (ein lineares A glass flask was purged with nitrogen, filled with 475 g of Novolak "Resin 14772" (Plastics Engineering Company, Sheboygan, USA) and purged with nitrogen again, the mass was melted at 120 ° C. Then, a stirrer was switched on at 420 rpm g WACKER®WAX OH 350 D-RO (a linear
Polysiloxan-Polycaprolacton Blockcopolymer mit Schmelzpunkt 50 °C und etwa 30-50 Si-0 Einheiten) wurden zugegeben und bei 420 UPM, 10 Minuten gerührt. Die flüssige Masse wird heiß auf eine PTFE-Folie gegossen und mechanisch zerkleinert und somit ein Granulat hergestellt. Polysiloxane-polycaprolactone block copolymer of melting point 50 ° C and about 30-50 Si-O units) were added and stirred at 420 rpm for 10 minutes. The liquid mass is poured hot onto a PTFE film and mechanically comminuted, thus producing a granulate.
Beispiel 2 Example 2
Nach dem Verfahren von Beispiel 1 wurden 25 g SIPELL® RE 63 F (ein Polydimethylsiloxan mit Glycidoxypropyl-methylsiloxy- Einheiten und etwa 100-160 Si-0 Einheiten; Viskosität, Following the procedure of Example 1, 25 g of SIPELL® RE 63 F (a polydimethylsiloxane having glycidoxypropylmethylsiloxy units and about 100-160 Si-O units;
dynamisch bei 25 °C ca. 300 mPa.s; ) anstatt WACKER®WAX OH 350
D-RO (zu beziehen bei Wacker Chemie AG, München) eingearbeitet und ein Granulat erzeugt. dynamically at 25 ° C approx. 300 mPa.s; ) instead of WACKER®WAX OH 350 D-RO (available from Wacker Chemie AG, Munich) incorporated and produced a granulate.
Beispiel 3 Example 3
Nach dem Verfahren von Beispiel 1 wurde 25 g Siliconöl 1 (ein Trimethylsiloxy-endgestoppertes Polydimethylsiloxan mit etwa 75-85 Si-0 Einheiten bestehend aus Dimethylsiloxyeiheiten und durchschnittlich 2,5 Glycidoxypropyl-methylsiloxy-Einheiten und durchschnittlich 2,5 Following the procedure of Example 1, 25 g of silicone oil 1 (a trimethylsiloxy-endstopped polydimethylsiloxane having about 75-85 Si-O units consisting of dimethylsiloxy units and an average of 2.5 glycidoxypropylmethylsiloxy units and an average of 2.5
(Hydroxy (polyethylenoxy) (polypropylenoxy) propyl) methylsiloxy- Einheiten pro Molekül; Viskosität, dynamisch bei 23 °C, (Hydroxy (polyethyleneoxy) (polypropyleneoxy) propyl) methylsiloxy units per molecule; Viscosity, dynamic at 23 ° C,
Brookfield, 2300-2500 mPa.s) anstatt WACKER®WAX OH 350 D-RO eingearbeitet und ein Granulat erzeugt. Beispiel 4 Brookfield, 2300-2500 mPa.s) instead of WACKER®WAX OH 350 D-RO and granules are produced. Example 4
Nach dem Verfahren von Beispiel 1 wurde 25 g Siliconöl 2 (ein a , co-funktionelles Siliconöl mit etwa 15-20 Si-0 Einheiten und endständigen Hydroxy (polyethylenoxy) -Gruppen mit etwa 10 Following the procedure of Example 1, 25 grams of silicone oil 2 (an a, co-functional silicone oil having about 15-20 Si-O units and hydroxy (polyethyleneoxy) end groups of about 10
Ethylenoxid-Wiederholungseinheiten; Viskosität, dynamisch bei 25 °C, Brookfield, 150-300 mPa.s), anstatt WACKER®WAX OH 350 D- RO eingearbeitet und ein Granulat erzeugt. Repeating ethylene oxide units; Viscosity, dynamic at 25 ° C, Brookfield, 150-300 mPa.s), instead of WACKER®WAX OH 350 D-RO incorporated and produced a granulate.
Beispiel 5 Example 5
Ein Glaskolben wurde mit Stickstoff gespült, mit 475 g Novolak „Resin 14772" (Plastics Engineering Company, Sheboygan, A glass flask was purged with nitrogen, with 475 g of Novolak "Resin 14772" (Plastics Engineering Company, Sheboygan,
USA) gefüllt und nochmals mit Stickstoff gespült. Die Masse wurde bei 120 °C geschmolzen. Dann wurde ein Rührer mit 420 UpM zugeschaltet. 12,5 g WACKER®WAX OH 350 D-RO wurden zugegeben und bei 420 UPM, 5 Minuten gerührt. Danach wurden 12,5 g USA) filled and rinsed again with nitrogen. The mass was melted at 120 ° C. Then a stirrer was switched on at 420 rpm. 12.5 g of WACKER® WAX OH 350 D-RO was added and stirred at 420 rpm for 5 minutes. Thereafter, 12.5 g
WACKER® AK 100 SILICONOEL, ein nicht-funktionelles, WACKER® AK 100 SILICONOEL, a non-functional,
Trimethylsiloxy-endgestoppertes Polydimethylsiloxan, zugegeben und weitere 10 Minuten gerührt. Die flüssige Masse wird heiß auf eine PTFE-Folie gegossen und mechanisch zerkleinert. Vergleichsbeispiel 1 (VI)
Nach dem Verfahren von Beispiel 1 wurde 25 g WACKER® AK 100 SILICONOEL, ein nicht-funktionelles, Trimethylsiloxy- endgestoppertes Polydimethylsiloxan, anstatt WACKER®WAX OH 350 D-RO eingearbeitet. Trimethylsiloxy-endstopped polydimethylsiloxane, added and stirred for a further 10 minutes. The liquid mass is poured hot onto a PTFE film and mechanically comminuted. Comparative Example 1 (VI) Following the procedure of Example 1, 25 g of WACKER® AK 100 SILICONOEL, a non-functional, trimethylsiloxy end-capped polydimethylsiloxane, was incorporated instead of WACKER® WAX OH 350 D-RO.
Unerwartet zeigt sich, dass sich die erfindungsgemäßen Unexpectedly, it turns out that the invention
Organopolysiloxane (B) gleichmäßig und fein im Reaktivharz verteilen. Sofern eine zweite Phase ausgebildet wird, liegt diese im Wesentlichen in Form sphärischer Tröpfchen vor. Das nicht-erfindungsgemäße Polysiloxan aus Vergleichsbeispiel VI ist nicht homogen dispergierbar und bildet ungleichmäßig verteilte Schlieren im Reaktivharz. Distribute organopolysiloxanes (B) uniformly and finely in the reactive resin. If a second phase is formed, this is essentially in the form of spherical droplets. The non-inventive polysiloxane from Comparative Example VI is not homogeneously dispersible and forms unevenly distributed streaks in the reactive resin.
Vergleichsbeispiel (V2) Comparative Example (V2)
Als Vergleichsbeispiel V2 dient nicht-modifiziertes Novolak „Resin 14772" (Plastics Engineering Company, Sheboygan, USA) . Beispiel 6 Comparative Example C2 is unmodified novolac "Resin 14772" (Plastics Engineering Company, Sheboygan, USA)
Herstellung von Reaktivharz-Lösungen zur Herstellung von Preparation of reactive resin solutions for the production of
Prüfkörper und Beschichtung von Q-PANEL-Prüfblechen : Test specimen and coating of Q-PANEL test sheets:
Es wurden jeweils 10 Teile der erfindungsgemäßen, modifizierten Phenolharze aus den Beispielen 1 - 5, bzw. 10 Teile des nicht- erfindungsgemäßen, modifizierten Phenolharzes aus dem In each case, 10 parts of the modified phenolic resins according to the invention from Examples 1 to 5, or 10 parts of non-inventive, modified phenolic resin from the
Vergleichsbeispiel VI bzw. 10 Teile des reinen, nicht- erfindungsgemäßen, nicht-modifizierten Phenolharzes Resin 14772 (Plastics Engineering Company, Sheboygan, USA), mit jeweils 1 Teil Urotropin und 10,0 Teile Ethylacetat (Fa. Bernd Kraft, >= 99 %) durch Schütteln über Nacht gelöst. Comparative Example VI or 10 parts of the pure non-inventive, unmodified phenolic resin Resin 14772 (Plastics Engineering Company, Sheboygan, USA), each containing 1 part of urotropin and 10.0 parts of ethyl acetate (Bernd Kraft,> = 99%). ) by shaking overnight.
Beispiel 7 Example 7
Herstellung für Prüfköper zur Bestimmung von Klc und Tg: Preparation for test specimens for determination of Klc and Tg:
Die Lösungen aus Beispiel 6 werden 12 mm hoch in eine The solutions of Example 6 are 12 mm high in one
Aluminiumform gegossen und über 8 Tage von 40 °C auf 120 °C
erwärmt. Danach wird jeweils 2 h bei 120 °C, 140 °C und 160 C° erhitzt und über Nacht gleichmäßig abgekühlt. Man erhält harte, braune, etwa 6 mm dicke Prüfplatten. Die Tabelle 1 zeigt die Vergleichsdaten der modifizierten Poured aluminum mold and over 8 days from 40 ° C to 120 ° C. heated. Thereafter, each 2 h at 120 ° C, 140 ° C and 160 C ° is heated and cooled evenly overnight. This gives hard, brown, about 6 mm thick test plates. Table 1 shows the comparative data of the modified
Phenol-Novolak-Harze .
Phenolic novolac resins.
Diese erfindungsgemäß modifizierten Harze weisen einen im These inventively modified resins have an im
Vergleich zum nicht modifizierten Phenolharz erhöhten Klc Wert auf (Bestimmung analog der o.g. Beschreibung), der ein Maß für eine verbesserte Zähigkeit darstellt. Die erfindungsgemäß modifizierten Harze sind elastischer und weisen im Vergleich zum nicht modifizierten Phenolharz einen reduzierten Tg auf. As compared to the unmodified phenolic resin, Klc value increased (determination analogous to the above-mentioned description), which represents a measure of improved toughness. The inventively modified resins are more elastic and have a reduced Tg compared to the unmodified phenolic resin.
Beispiel 8 Example 8
Herstellung von mit Phenolharz beschichteten Q-PANEL- Prüfblechen: Preparation of phenol resin-coated Q-PANEL test panels:
Für die Versuche zur Sprödigkeitsbestimmung wurden Q-PANEL- Prüfbleche auf der gebürsteten Seite 3 x mit Aceton gereinigt und dann 1 h im Abzug abgelüftet. Anschließend wurde auf jedes Blech jeweils 3 mL der entsprechenden Phenolharzlösung aus Beilspiel 6 gegeben und mit einem 100 ym-Rakel aufgestrichen und anschließend wurde das Lösemittel im Abzug über Nacht abgedampft . For the brittleness determination tests, Q-PANEL test panels on the brushed side were cleaned 3 times with acetone and then vented for 1 h in a fume hood. Subsequently, 3 ml of the corresponding phenolic resin solution from Example 6 were added to each plate and spread with a 100 ym knife and then the solvent was evaporated in a fume hood overnight.
Zur Härtung wurden die Proben in einen kalten Trockenschrank gelegt, innerhalb von 3 Stunden unter Spülung mit Stickstoff auf 160 °C aufgeheizt, 2 h bei dieser Temperatur gehalten und über Nacht auf 23 °C abgekühlt. For curing, the samples were placed in a cold oven, heated to 160 ° C with rinsing with nitrogen within 3 hours, kept at this temperature for 2 h and cooled to 23 ° C overnight.
Nach dem Abdampfen des Lösungsmittels entsteht eine ca. 50 μιη dicke gehärtete Harzschicht auf dem Blech. After evaporation of the solvent, an approximately 50 μιη thick cured resin layer is formed on the plate.
Beispiel 9 Example 9
Prüfung der Widerstandsfähigkeit: Resistance testing:
Mittels Kugelschlag-Prüfer kann die Beständigkeit der By means of ball impact tester, the resistance of the
Beschichtung in isolierter Form betrachtet werden. Man erhält eine Aussage zur Elastizität, Schlagzähigkeit und Coating be considered in isolated form. One receives a statement to the elasticity, impact resistance and
Bruchfestigkeit einer Beschichtung. Breaking strength of a coating.
Zum Nachweis der verbesserten Eigenschaften, also der Zähigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen Schläge und Drücke, wurde nach
Beispiel 6 und 8 eine jeweils ca. 50 μιη dicke, gehärtete To prove the improved properties, ie the toughness and resistance to shocks and pressures, was after Example 6 and 8 each about 50 μιη thick, cured
Schicht der erfindungsgemäßen Harze aus den Beispielen 1-5 auf einem Q-PANEL-Prüfblech hergestellt, bzw. als Layer of the resins of the invention from Examples 1-5 on a Q-PANEL test sheet prepared, or as
Vergleichsbeispielen eine ca. 50 μιη dicke, gehärtete Schicht des nicht-modifiziertes Harz Resin 14772 (Plastics Engineering Company, Sheboygan, USA) und des nicht-erfindungsgemäßen Harzes aus dem Vergleichsbeispiel VI. Die beschichteten Bleche wurden an einem Erichsen Kugelschlagprüfgerät, Modell 304-ASTM geprüft und die Ergebnisse durch einen geschulten Prüfer visuell ausgewertet: Dazu wird aus definierter, variabler Fallhöhe eine Kugel auf die Rückseite des Blechs fallen gelassen (jeweils Doppelversuche an unterschiedlicher Stelle) . Die Schlagenergie ergibt sich aus der Fallhöhe multipliziert mit Comparative Examples, an approximately 50 μιη thick, hardened layer of the unmodified resin Resin 14772 (Plastics Engineering Company, Sheboygan, USA) and the non-inventive resin of Comparative Example VI. The coated panels were tested on an Erichsen ball impact tester, Model 304-ASTM, and the results were visually evaluated by a trained examiner: To do this, drop a ball onto the back of the panel from a defined, variable height of fall (each duplicate at different locations). The impact energy is calculated from the height of fall multiplied by
Fallgewicht, angegeben in inch (in) x pounds (lbs) . Die Falling weight, expressed in inches (in) x pounds (lbs). The
Schlagenergie wird wie folgt verändert: 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40 (in x lbs) . Die gebeulten Schlagstellen werden visuell auf Sprünge und Risse untersucht und relativ zur Referenz bewerten . Tabelle 2 zeigt die Bewertung der Harz-Beschichtung auf Q- PANEL-Prüfblechen und deren Widerstandsfähigkeit mittels Impact energy is changed as follows: 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40 (in x lbs). The dentate impact sites are visually inspected for cracks and cracks and rated relative to the reference. Table 2 shows the evaluation of the resin coating on Q-PANEL test panels and their resistance by means of
Kugelschlagprüfgerät .
Ball impact tester.
Tabelle 2 Table 2
Dabei sind die Werte wie folgt zu verstehen: The values are to be understood as follows:
„0" bedeutet Rissbild ähnlich der Referenz. Die Referenz zeigt bereits bei niedrigster Energie, ab 5 in x lbs, deutliche Rissbildung. Das Ausmaß der Rissbildung ist ähnlich der "0" means crack image similar to the reference The reference shows already at lowest energy, from 5 in x lbs, clear cracking The extent of cracking is similar to the
Referenz . Reference.
„+" bedeutet Rissbild besser, als bei der Referenz, d.h. "+" Means crack image better than the reference, i.
deutliche Risse sind erst bei einer höheren Energie im Bereich
10 - 30 in x lbs zu erkennen, oder das Ausmaß der Rissbildung ist insgesamt deutlich reduziert im Vergleich zur Referenz. „++"bedeutet dass bis zu einer Energie von 30 in x lbs keine Risse zu erkennen sind. clear cracks are only at higher energy in the area 10 - 30 in x lbs, or the extent of cracking is significantly reduced overall compared to the reference. "++" means that there are no cracks up to an energy of 30 in x lbs.
Es zeigt sich vollkommen unerwartet, dass die erfindungsgemäßen Beschichtungen zu glatteren Oberflächen führen, während das nicht-erfindungsgemäß modifizierte Vergleichsbeispiel VI, obwohl es ein Polysiloxan enthält, welches nicht It turns out quite unexpectedly that the coatings according to the invention lead to smoother surfaces, whereas the comparative example VI not according to the invention, although containing a polysiloxane, does not
erfindungsgemäß ist, diese sehr vorteilhafte Wirkung nicht zeigt. Die erfindungsgemäßen, gehärteten Beschichtungen weisen zudem eine wesentlich verbesserte Elastizität, Schlagzähigkeit und Bruchfestigkeit im Vergleich zum nicht-modifiziertem According to the invention, this very advantageous effect does not show. In addition, the cured coatings of the present invention have significantly improved resilience, impact strength, and fracture toughness compared to the unmodified
Vergleichsbeispiel V2 und zum nicht-erfindungsgemäß Comparative Example C2 and not according to the invention
modifizierten Vergleichsbeispiel VI auf. Dies ist vollkommen überraschend, denn der Stand der Technik lehrt, dass modified Comparative Example VI on. This is completely surprising because the prior art teaches that
extrinsische Schlagzähmodifizierer nicht geeignet sind, um die sehr spröden, glasigen Reaktivharze wie Phenolharze extrinsic impact modifiers are not suitable for the very brittle, glassy reactive resins such as phenolic resins
wirkungsvoll zu verbessern (Li Zhongatao; Doktorarbeit asu dem Jahr 2000, mit dem Titel: „High fracture toughness and high modules silicone resins" veröffentlicht unter effectively improving (Li Zhongatao, PhD thesis as of 2000, entitled: "High fracture toughness and high modules silicone resins" published under
http: //hdl .handle.net/1721.1/8301) . http://hdl.handle.net/1721.1/8301).
Beispiel 10 Example 10
Herstellung von beschichteten Stützmitteln: Production of coated proppants:
20 - 40 mesh Fracking-Sand wurde mit 3,5% der erfindungsgemäßen Harze aus den Beispielen 1 und 5, bzw. als Vergleichsbeispiele mit 3,5% des nicht-modifizierten Harzes Resin 14772 (Plastics Engineering Company, Sheboygan, USA) und des nicht- erfindungsgemäßen Harzes aus dem Vergleichsbeispiel VI im 20-40 mesh fracking sand was treated with 3.5% of the resins of Examples 1 and 5 according to the invention, or as comparative examples with 3.5% of the unmodified resin Resin 14772 (Plastics Engineering Company, Sheboygan, USA) and the non-inventive resin from Comparative Example VI in
Schmelzverfahren beschichtet und mit 10 Gew.-% Urotropin, bezogen auf die Menge an Harz, gehärtet.
Tabelle 3 zeigt die Auswertung der Beschichtungsgüte von Melt coated and cured with 10 wt .-% urotropin, based on the amount of resin. Table 3 shows the evaluation of the coating quality of
Fracking-Sand mit modifiziertem Harz aus Beispiel 1 mittels Elektronenmikroskop (REM) . Tabelle 3 Fracking sand with modified resin from Example 1 by means of electron microscopy (SEM). Table 3
Es zeigt sich, dass die erfindungsgemäße It turns out that the inventive
Reaktivharzzusammensetzung eine gleichmäßigere und effektivere Beschichtung der Oberfläche des Stützmittels bewirkt. Reactive resin composition causes a more uniform and effective coating of the surface of the proppant.
Beispiel 11 Example 11
Untersuchung der Druckstabilität von beschichteten Investigation of the pressure stability of coated
Stützmitteln : Proppants:
Die Druckstabilität der beschichteten Stützmittel gemäß The pressure stability of the coated proppant according to
Beispiel 8 wurde nach DIN EN ISO 13503-2 bei 14000 PSI und 18000 PSI Druck untersucht. Das Ergebnis ist in Tabelle 4 aufgezeigt . Tabelle 4 Example 8 was tested according to DIN EN ISO 13503-2 at 14000 PSI and 18000 PSI pressure. The result is shown in Table 4. Table 4
Fracking-Sand beschichtet Menge gebildeter Feinanteil in % mit Harz aus Beispiel Fracking sand coated amount of fine fraction formed in% with resin from example
bei 14000 PSI bei 18000 PSI at 14000 PSI at 18000 PSI
1 7,4 12, 1 1 7,4 12, 1
4 8,4 15, 1 4 8,4 15, 1
5 7,5 12,7 5 7.5 12.7
VI 12, 9 19, 8 VI 12, 9 19, 8
V2 10,3 15, 9
Es zeigt sich völlig überraschend, dass bei den V2 10.3 15, 9 It is completely surprising that in the
erfindungsgemäß-beschichteten Stützmitteln 20-30% weniger Feinanteil gebildet wird, im Vergleich zum nicht-modifiziert beschichteten Stützmittel. Die Verbesserung der 20-30% less fines is formed in accordance with the invention-coated proppants, compared to non-modified coated proppant. The improvement of
Druckbeständigkeit der erfindungsgemäß-beschichteten Pressure resistance of the coated according to the invention
Stützmittel war vollkommen unerwartet, denn eine Verbesserung der Bruch- und Schlagzähigkeit der erfindungsgemäß Supporting agent was completely unexpected, because an improvement in the fracture and impact resistance of the invention
modifizierten Reaktivharze erlaubte keinen grundsätzlichen Rückschluss, dass dies automatisch auch zu einer Verbesserung der Druckbeständigkeit führt.
modified reactive resins did not allow a fundamental conclusion that this automatically leads to an improvement in the pressure resistance.