專利名稱：挖掘穩(wěn)定漿液、其制備方法和挖掘方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于防止溝壁等塌陷的挖掘穩(wěn)定漿液、該挖掘穩(wěn)定漿液的制備方法、以及使用該挖掘穩(wěn)定漿液的挖掘方法。
在鉆孔施工，如地鐵建筑工程中，為了防止溝壁的塌陷，通常使用包含膨潤土的挖掘穩(wěn)定漿液(可稱作挖掘泥漿沖刷液)來穩(wěn)定溝壁。近年來，在處理使用過的挖掘穩(wěn)定漿液方面，為了便于廢泥漿處理，在地鐵建筑工程中使用具有降低膨潤土含量的挖掘穩(wěn)定漿液。如果在挖掘穩(wěn)定漿液中降低膨潤土的含量，那么挖掘穩(wěn)定漿液就因粘度下降而破壞其穩(wěn)定溝壁的能力(液體流失)，或因膨潤土發(fā)生沉降而不能使用挖掘穩(wěn)定漿液。為了解決這些問題，通常將增稠劑，如羧甲基纖維素(CMC)混入挖掘穩(wěn)定漿液中。但問題在于，CMC易于破壞，或因CMC難以分散而得不到具有穩(wěn)定性能的挖掘穩(wěn)定漿液。
為了解決以上問題，JP-A-133084/1985公開了一種通過將膨潤土分散體與油包水型聚合物乳液進(jìn)行混合而制成的泥漿組合物，所述聚合物乳液通過包括丙烯酸鈉在內(nèi)的單體的油包水型乳液聚合反應(yīng)而得到。但問題在于，該組合物由于其可燃性而難以使用，因此在防火法律下認(rèn)為是一種危險品，而且問題還在于油與廢泥漿摻混在一起。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種難以破壞且具有高粘度和低液體流失性的挖掘穩(wěn)定漿液、一種用于制備該挖掘穩(wěn)定漿液的方法、以及一種使用該挖掘穩(wěn)定漿液的挖掘方法。
本發(fā)明人通過深入研究并通過實(shí)驗(yàn)解決了以上問題。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，以上這些問題都可通過一種包括乳液的挖掘穩(wěn)定漿液而得以解決，其中所述乳液包含一種由于其在堿性物質(zhì)條件下的反應(yīng)而增稠的可增稠聚合物，這樣本發(fā)明人完成了本發(fā)明。
也就是說，按照本發(fā)明的挖掘穩(wěn)定漿液包含一種乳液，其中含有可用堿性物質(zhì)增稠的聚合物。
按照本發(fā)明，制備挖掘穩(wěn)定漿液的方法包括以下步驟將堿性物質(zhì)加入包含可用堿性物質(zhì)增稠的聚合物的乳液中，然后將乳液的pH值調(diào)節(jié)至6或更高以增稠該乳液。
按照本發(fā)明，挖掘方法包括以下步驟在挖掘泥土的同時，所得溝壁通過使用上述挖掘穩(wěn)定漿液來防止塌陷。
通過以下的詳細(xì)描述，顯然可完全看出本發(fā)明的這些以及其它的目的和優(yōu)點(diǎn)。
用于本發(fā)明的乳液包含一種可用堿性物質(zhì)增稠的聚合物(以下，該聚合物稱作可增稠聚合物)，而且這種增稠作用可提高挖掘穩(wěn)定漿液的粘度，從而改善了其液體流失性。以上乳液是一種包含分散在水介質(zhì)中的可增稠聚合物的乳液，即，含水乳液，因此較不易燃，所以比油包水型聚合物乳液更加安全。
用于本發(fā)明的乳液可通過單體組分在水中的乳液聚合反應(yīng)而得到。該可增稠聚合物包含在通過乳液聚合反應(yīng)而得到的乳液中，其特征在于，分子量高且液體流失性低，因?yàn)槠淇稍龀硇愿摺?br> 單體組分的例子包括含有可聚合單體(A)的各種組分，所述單體(A)包含一種其親水性可用堿性物質(zhì)來提高的基團(tuán)，其中以上組分可進(jìn)一步包含其它的可聚合單體。其親水性可用堿性物質(zhì)來提高的基團(tuán)的例子包括酸基，如羧基、磷酸基、和磺酸基；以及易于水解形成酸基的各種基團(tuán)，如羧酸酯基、磺酸酯基、和磷酸酯基。
可聚合單體(A)的例子包括含羧基的可聚合單體，如(甲基)丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、馬來酸、和馬來酸酐；含磺酸基的可聚合單體，如乙烯基磺酸、苯乙烯磺酸、和(甲基)丙烯酸磺基乙酯；在pH值為10的堿水溶液中比丙烯酸丁酯的水解性要高的可聚合單體，如較易于水解形成酸基的含羧酸酯基的可聚合單體，如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、和丙烯酸羥乙基酯；和含磷酸酯基的可聚合單體，如酸式磷酸2-(甲基)丙烯酰氧基乙酯、酸式磷酸2-(甲基)丙烯酰氧基丙酯、酸式磷酸2-(甲基)丙烯酰氧基-3-氯丙基酯、和磷酸2-(甲基)丙烯酰氧基乙基苯基酯。這些物質(zhì)可分別單獨(dú)使用或相互結(jié)合使用。
其它的可聚合單體的例子包括苯乙烯類可聚合單體，如苯乙烯、乙烯基甲苯、α-甲基苯乙烯、和氯甲基苯乙烯；(甲基)丙烯酰胺類可聚合單體，如(甲基)丙烯酰胺、N-單甲基(甲基)丙烯酰胺、N-單乙基(甲基)丙烯酰胺、和N，N-二甲基(甲基)丙烯酰胺；(甲基)丙烯酸酯類可聚合單體，它們是甲基丙烯酸與含有1-18個碳原子的醇(但不包括環(huán)狀醇)的酯，如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、和甲基丙烯酸丁酯，或丙烯酸與含有4-18個碳原子的醇(但不包括環(huán)狀醇)的酯；含環(huán)己基的可聚合單體，如(甲基)丙烯酸環(huán)己基酯；含羥基的(甲基)丙烯酸酯類可聚合單體，它們是(甲基)丙烯酸與聚亞烷基二醇的單酯，如甲基丙烯酸2-羥基乙酯、和(甲基)丙烯酸2-羥基丙酯；含聚乙二醇鏈的可聚合單體，如聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯(但不包括丙烯酸2-羥基乙酯)；醋酸乙烯酯；(甲基)丙烯腈；堿性可聚合單體，如N-乙烯基吡咯烷酮、(甲基)丙烯酸二甲氨基乙酯、二甲氨基乙基(甲基)丙烯酰胺、二甲氨基丙基(甲基)丙烯酰胺、乙烯基吡啶、和乙烯基咪唑；可交聯(lián)(甲基)丙烯酰胺類可聚合單體，如N-羥甲基(甲基)丙烯酰胺和N-丁氧基甲基(甲基)丙烯酰胺；含有直接鍵接到硅原子上的可水解硅基團(tuán)的可聚合單體，如乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-(甲基)丙烯?；籽趸柰?、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、和烯丙基三乙氧基硅烷；含環(huán)氧基的可聚合單體，如(甲基)丙烯酸縮水甘油酯和丙烯?；s水甘油醚；含噁唑啉基的可聚合單體，如2-異丙烯基-2-噁唑啉和2-乙烯基噁唑啉；含氮丙啶基的可聚合單體，如(甲基)丙烯酸2-吖丙啶基乙酯和(甲基)丙烯酰基氮丙啶；含鹵素基團(tuán)的可聚合單體，如氟乙烯、偏二氟乙烯、氯乙烯、和偏二氯乙烯；每個分子中具有至少兩個可聚合不飽和基團(tuán)的多官能(甲基)丙烯酸酯類可聚合單體，如(甲基)丙烯酸和多元醇的酯化產(chǎn)物，所述多元醇例如為乙二醇、1，3-丁二醇、二甘醇、1，6-己二醇、戊二醇、聚乙二醇、丙二醇、聚丙二醇、三羥甲基丙烷、季戊四醇和二季戊四醇；每個分子具有至少兩個可聚合不飽和基團(tuán)的多官能(甲基)丙烯酰胺類可聚合單體，如亞甲基(甲基)丙烯酰胺；每個分子具有至少兩個可聚合不飽和基團(tuán)的多官能烯丙型可聚合單體，如鄰苯二甲酸二烯丙基酯、馬來酸二烯丙基酯、和富馬酸二烯丙基酯；(甲基)丙烯酸烯丙基酯和二乙烯基苯。這些物質(zhì)可分別單獨(dú)使用或相互結(jié)合使用。
關(guān)于單體組分，優(yōu)選使用包括(甲基)丙烯酸和(甲基)丙烯酸酯的單體組分，因?yàn)槭褂眠@些單體組分可提高挖掘穩(wěn)定漿液的粘度以產(chǎn)生低液體流失性。關(guān)于單體組分，最優(yōu)選使用包括甲基丙烯酸和丙烯酸酯的單體組分，因?yàn)槭褂眠@些單體組分可提高挖掘穩(wěn)定漿液的粘度以產(chǎn)生低液體流失性。
可聚合單體的乳液聚合反應(yīng)優(yōu)選使用乳化劑或聚合反應(yīng)引發(fā)劑來進(jìn)行。
對乳化劑并不特別限定，其例子包括陰離子表面活性劑、非離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、兩性離子表面活性劑、高分子表面活性劑、及其它們的活性表面活性劑。
陰離子表面活性劑的例子包括烷基硫酸鹽，如十二烷基硫酸鈉、十二烷基硫酸鉀、和烷基硫酸銨；十二烷基聚乙二醇醚硫酸鈉；烷基磺酸鹽，如磺基蓖麻油酸鈉和磺化石蠟；烷基磺酸鹽，如十二烷基苯磺酸鈉和堿性酚羥基乙烯的堿金屬硫酸鹽；高級烷基萘磺酸鹽；萘磺酸與福爾馬林的縮合產(chǎn)物；脂肪酸鹽，如月桂酸鈉、三乙醇胺油酸酯、和三乙醇胺松香酸酯；聚烷氧基醚硫酸酯鹽；聚氧化乙烯羧酸酯硫酸酯鹽；聚氧化乙烯苯基醚硫酸酯鹽；二烷基琥珀酸酯磺酸鹽；和具有雙鍵的活性陰離子乳化劑，如聚氧化乙烯烷芳基硫酸鹽。這些物質(zhì)可分別單獨(dú)使用或相互結(jié)合使用。
非離子表面活性劑的例子包括聚氧化乙烯烷基醚；聚氧化乙烯烷基芳基醚；脫水山梨醇脂肪酸酯；聚氧化乙烯脫水山梨醇脂肪酸酯；脂肪酸單甘油酯，如甘油的單月桂酸酯；聚(氧化乙烯-氧化丙烯)共聚物；氧化乙烯與脂族胺、酰胺、或酸的縮合產(chǎn)物。這些物質(zhì)可分別單獨(dú)使用或相互結(jié)合使用。
高分子表面活性劑的例子包括聚乙烯醇及其變性產(chǎn)物；(甲基)丙烯酸類水溶性聚合物；羥乙基(甲基)丙烯酸類水溶性聚合物；羥丙基(甲基)丙烯酸類水溶性聚合物；和聚乙烯基吡咯烷酮。這些物質(zhì)可分別單獨(dú)使用或相互結(jié)合使用。
聚合反應(yīng)引發(fā)劑是一種受熱分解產(chǎn)生游離基分子的物質(zhì)，其例子包括過硫酸鹽，如過硫酸鉀、過硫酸銨、過硫酸鈉；水溶性偶氮化合物，如2，2’-偶氮二(2-脒基丙烷)二鹽酸鹽、和4，4’-偶氮二(4-氰基戊酸)；可熱解引發(fā)劑，如過氧化氫；氧化還原聚合反應(yīng)引發(fā)劑，如過氧化氫與抗壞血酸的組合、叔丁基過氧化物與Rongalit(甲醛次硫酸氫鈉)的組合、過硫酸鉀與金屬鹽的組合、以及過硫酸銨與亞硫酸氫鈉的組合。這些物質(zhì)可分別單獨(dú)使用或相互結(jié)合使用。
可聚合單體進(jìn)行乳液聚合反應(yīng)時的聚合反應(yīng)溫度并不特別限定，但優(yōu)選0-100℃，更優(yōu)選40-95℃。
可聚合單體進(jìn)行乳液聚合反應(yīng)時的聚合反應(yīng)時間并不特別限定，但優(yōu)選3-15小時。
如果進(jìn)行乳液聚合反應(yīng)，可以加入親水溶劑或添加劑之類的物質(zhì)，只要不對所得可增稠聚合物的性能產(chǎn)生不良影響。
并不特別限制將可聚合單體加入乳液聚合反應(yīng)體系中的方法，可采用的例子包括同時加入法；可聚合單體滴加法；預(yù)乳液法；自動進(jìn)料法；種子法；和多步加入法。
非揮發(fā)性組分(可增稠聚合物)在乳液聚合反應(yīng)所得乳液中的含量優(yōu)選60％重量或更低。如果非揮發(fā)物含量超過60％重量，乳液的粘度可能太高，或乳液可能會由于不能保持分散體穩(wěn)定性而凝結(jié)。
本發(fā)明乳液增稠的機(jī)理假設(shè)如下可增稠聚合物在乳液中的親水性可用堿性物質(zhì)來提高，因?yàn)椴糠只蛩械木酆衔锒既芙庠谒?，或乳液顆粒發(fā)生膨脹，或兩者都發(fā)生。如果所有的可增稠聚合物溶解在乳液中，那么該聚合物的重均分子量優(yōu)選100000或更高。如果聚合物的重均分子量低于100000，可增稠性變劣，結(jié)果所得挖掘穩(wěn)定漿液的液體流失會更大。關(guān)于得自可交聯(lián)可聚合單體的乳液，由于所得的交聯(lián)結(jié)構(gòu)而不可能測量其分子量，但這種乳液可由于乳液顆粒的膨脹而增稠。
可增稠聚合物的平均粒徑并不特別限定，但優(yōu)選40納米-1微米，更優(yōu)選50-500納米。如果可增稠聚合物的平均粒徑低于40納米，那么在制造可增稠聚合物時的聚合反應(yīng)穩(wěn)定性可能較低，或可增稠聚合物的粘度太高。另一方面，如果平均粒徑超過1微米，即使加入堿性物質(zhì)也難以迅速增稠，因此不可能得到具有穩(wěn)定性能的挖掘穩(wěn)定漿液。
可增稠聚合物是一種因其在堿性物質(zhì)條件下的反應(yīng)而增稠的聚合物，其例子包括在其分子中包含羧基的聚合物；和在其分子中包含羧酸酯基、磺酸酯基、和磷酸酯基之類易水解形成羧基的基團(tuán)的聚合物。在這些可增稠聚合物中，包含羧基的聚合物是優(yōu)選的，因?yàn)樗鼈円椎?，且它們可通過加入堿性物質(zhì)而迅速進(jìn)行中和反應(yīng)以得到具有高親水性的羧酸根離子。
在包含羧基的可增稠聚合物的優(yōu)選例中，包含羧基的單體單元占所有重復(fù)單元的3-80％摩爾，更優(yōu)選10-60％摩爾。如果包含羧基的單體單元占所有重復(fù)單元的3％摩爾以下，可增稠性變劣，結(jié)果液體流失增大。另一方面，如果包含羧基的單體單元占所有重復(fù)單元的80％摩爾以上，那么可能因聚合反應(yīng)穩(wěn)定性太低而發(fā)生凝結(jié)，或形成大量的凝結(jié)物。
用于本發(fā)明的乳液并不局限于以上乳液聚合反應(yīng)的產(chǎn)物，可以是其它乳液，如通過將微懸浮聚合反應(yīng)產(chǎn)物或溶液聚合反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行再分散而得到的產(chǎn)物。
乳液的例子包括這樣一種乳液，它具有增稠性能，這樣，通過用水稀釋該乳液以將其固體含量調(diào)節(jié)至1％重量而制成的水溶液的粘度為1-1000mPa·s，優(yōu)選1-500mPa·s，更優(yōu)選1-100mPa·s，而且如果將堿性物質(zhì)加入該水溶液中以將其pH值調(diào)節(jié)至9，粘度會升高2-10000倍，優(yōu)選2-8000倍，更優(yōu)選2-5000倍。
具有以上粘度性能的乳液的例子包括，一種包含具有官能團(tuán)的聚合物(可增稠聚合物)的乳液，所述官能團(tuán)可用堿性物質(zhì)進(jìn)行中和或水解反應(yīng)，這樣可提高親水性以用水膨脹乳液顆?；?qū)⑦@些顆粒溶解在水中，從而提高了整體粘度。
按照本發(fā)明的挖掘穩(wěn)定漿液是一種包含上述乳液的漿液，而且可在任何時候，例如在制備乳液時或剛好在施工之前，向其中加入堿性物質(zhì)或添加劑，如粘土礦質(zhì)或消泡劑。此外，同樣還可混合其它的物質(zhì)，如水。
用于本發(fā)明的堿性物質(zhì)能將可增稠聚合物增稠。堿性物質(zhì)的例子包括氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、氨(水)、和胺。這些物質(zhì)可分別單獨(dú)使用或相互結(jié)合使用。
可用于本發(fā)明的粘土礦物可賦予挖掘穩(wěn)定漿液以基本粘度性能和低液體流失性。粘土礦物的例子不僅包括膨潤土，而且還包括海泡石、硅鎂土、鈣礬石、高嶺土、蒙脫石、鋰蒙脫石、滑石粉、貝得石、沸石、坡鏤石、和云母。這些物質(zhì)可分別單獨(dú)使用或相互結(jié)合使用。其中優(yōu)選的是選自膨潤土、海泡石、硅鎂土、鈣礬石、和高嶺土中的至少一種，因?yàn)樗鼈兛僧a(chǎn)生低液體流失性。
該挖掘穩(wěn)定漿液不僅可包含以上組分，而且還可包含各種添加劑，其例子包括消泡劑，如硅氧烷消泡劑、Pluronic(一種聚醚，丙二醇與氧化乙烯的加成物)型消泡劑、和無機(jī)消泡劑；分散劑，如聚丙烯酸類分散劑；水溶性聚合物，如CMC、聚丙烯酰胺、和聚乙烯醇。其中，優(yōu)選消泡劑，因?yàn)榛烊胨兄谔幚怼Ｈ绻輨檫x自硅氧烷消泡劑和Pluronic型消泡劑中的至少一種，那么可在制造或使用挖掘穩(wěn)定漿液的過程中抑制起泡。
構(gòu)成挖掘穩(wěn)定漿液的以上各組分之間的比率并不特別限定，但在每100重量份的挖掘穩(wěn)定漿液中，乳液的固體含量優(yōu)選為0.01-20重量份(更優(yōu)選0.05-10重量份)，且粘土礦物優(yōu)選為0.1-20重量份(更優(yōu)選0.5-10重量份)。如果乳液的固體含量低于0.01重量份，可能因粘度太低而造成大量的液體流失。另一方面，如果乳液的固體含量超過20重量份，那么挖掘穩(wěn)定漿液可能因粘度太高而難以處理。如果粘土礦物的含量低于0.1份，液體流失較大。另一方面，如果粘土礦物超過20重量份，粘度又太高。
構(gòu)成挖掘穩(wěn)定漿液的堿性物質(zhì)的量并不特別限定，只要該量能夠滿足將挖掘穩(wěn)定漿液的pH值調(diào)節(jié)至6或更高。但優(yōu)選該量的上限以使挖掘穩(wěn)定漿液的pH值為13或更低。如果挖掘穩(wěn)定漿液的pH值低于6，挖掘穩(wěn)定漿液的粘度可能較低。另一方面，如果挖掘穩(wěn)定漿液的pH值超過13，那么挖掘穩(wěn)定漿液的液體流失可能增大。
該挖掘穩(wěn)定漿液還可包含各種添加劑，只要液體流失不增加。許多挖掘穩(wěn)定漿液一般包含乳化劑，因此存在起泡的問題，所以優(yōu)選加入消泡劑。消泡劑的加入量并不特別限定，但在每100重量份挖掘穩(wěn)定漿液中，優(yōu)選0.001-3重量份，更優(yōu)選0.01-1重量份。如果消泡劑的加入量低于0.001重量份，幾乎達(dá)不到消泡效果。另一方面，如果消泡劑的加入量超過3重量份，消泡劑會從挖掘穩(wěn)定漿液中分離出來，或造成較大的液體流失。
對挖掘穩(wěn)定漿液中的水含量并不特別限定，但在每100重量份挖掘穩(wěn)定漿液中，優(yōu)選80-99.9重量份，更優(yōu)選90-99重量份。如果水含量低于80重量份，挖掘穩(wěn)定漿液的粘度可能太高。另一方面，如果水含量超過99.9重量份，挖掘穩(wěn)定漿液的粘度可能太低，或液體流失太高。
按照本發(fā)明的挖掘穩(wěn)定漿液可在各種建筑，如鉆孔建筑中用于防止溝壁的塌陷。如果使用該挖掘穩(wěn)定漿液進(jìn)行處理，如泥漿處理，可以穩(wěn)定溝壁，這樣可防止其塌陷。
挖掘穩(wěn)定漿液的制備方法并不特別限定，其例子包括各種方法，其中包括按照任意順序?qū)⒁陨辖M分，如堿性物質(zhì)、粘土礦物、水、或消泡劑加入作為基本組分的乳液中的步驟。如果加入堿性物質(zhì)，那么在以上方法的一種優(yōu)選方法中，將pH值整個調(diào)節(jié)至6或更高以增加粘度至高于原乳液的粘度，這樣可制得挖掘穩(wěn)定漿液。該方法可簡單地制備出難以破壞、且具有高粘度和低液體流失性的挖掘穩(wěn)定漿液。
按照本發(fā)明的挖掘方法包括以下步驟在挖掘泥土的同時，所得溝壁通過使用本發(fā)明挖掘穩(wěn)定漿液來防止塌陷。如果使用挖掘機(jī)器，如鉆孔機(jī)、BW挖土機(jī)、桶型水壓挖土機(jī)、和電磨來形成溝壕，如隧道時，將挖掘穩(wěn)定漿液注入所得溝壕中，然后該挖掘穩(wěn)定漿液就滲透至溝壁以在溝壁表面附近形成泥土壁層，其中泥土壁層具有高密封性，因此可增強(qiáng)溝壁。因?yàn)橥诰蚍€(wěn)定漿液的水壓比地下水壓要高，所以有可能防止溝壁塌陷，其中所述塌陷是由于超過了土壤的自身允許高度或其它因素，如地下水壓而引起的。
按照本發(fā)明的挖掘方法例如可用于挖掘泥土的方法，如地下連續(xù)壁法、掩體法、和地下打樁法。
按照本發(fā)明的挖掘穩(wěn)定漿液難以破壞，而且具有高粘度和低液體流失性。
用于制備挖掘穩(wěn)定漿液的本發(fā)明方法可簡單地制備出挖掘穩(wěn)定漿液。
按照本發(fā)明的挖掘方法可保證防止溝壁塌陷，因?yàn)樵摲椒ㄊ褂昧艘陨系耐诰蚍€(wěn)定漿液。
以下，通過比較某些優(yōu)選實(shí)施方案的以下實(shí)施例與不按照本發(fā)明的對比例，可以更具體地說明本發(fā)明。但本發(fā)明并不局限于以下實(shí)施例。在下文中，單位“％”和“份”以重量計。
用于實(shí)施例的乳液(1)-(3)是按照以下的制備實(shí)施例1-3制成的。
-制備實(shí)施例1-首先，將666份離子交換水和9份Hitenol N-08(由Dai-ichiKogyo Seiyaku Co.，Ltd.制造)裝入配有滴液漏斗、攪拌器、氮?dú)馊肟诠?、溫度計、和冷凝器的燒瓶中。?2℃下，通過攪拌將HitenolN-08完全溶解。在將包含Hitenol N-08的所得水溶液的溫度保持在72℃的同時，將燒瓶的內(nèi)部氣氛替換為氮?dú)?。之后，將包?05份甲基丙烯酸和195份丙烯酸乙酯的單體混合物中的30份由滴液漏斗進(jìn)行滴加，然后攪拌5分鐘。加入25份的5％過硫酸鉀水溶液，然后在溫度保持在72℃的情況下繼續(xù)攪拌10分鐘，這樣可進(jìn)行起始的聚合反應(yīng)。在2小時內(nèi)，將剩余的270份以上單體混合物滴加到燒瓶中的反應(yīng)混合物中。滴加完畢之后，在溫度保持在72℃的情況下繼續(xù)攪拌1小時，然后將反應(yīng)混合物冷卻以完成聚合反應(yīng)，得到非揮發(fā)性組分濃度為31.0％且包含可增稠聚合物的乳液(1)。
-制備實(shí)施例2-非揮發(fā)性組分濃度為30.9％且包含可增稠聚合物的乳液(2)是按照與實(shí)施例1相同的方式制成的，只是使用60份甲基丙烯酸、180份丙烯酸甲酯、和60份丙烯酸羥乙基酯的混合物作為單體混合物。
-制備實(shí)施例3-首先，將327份離子交換水和4份Hitenol N-08(由Dai-ichiKogyo Seiyaku Co.，Ltd.制造)裝入配有滴液漏斗、攪拌器、氮?dú)馊肟诠?、溫度計、和冷凝器的燒瓶中。?2℃下，通過攪拌將HitenolN-08完全溶解。在將包含Hitenol N-08的所得水溶液的溫度保持在72℃的同時，將燒瓶的內(nèi)部氣氛替換為氮?dú)?。之后，?0份的預(yù)乳液由滴液漏斗進(jìn)行滴加，然后攪拌5分鐘，所述預(yù)乳液通過劇烈攪拌105份甲基丙烯酸、195份丙烯酸甲酯、和300份1.6％Hitenol N-08水溶液的混合物而得到。加入1份5％亞硫酸氫鈉水溶液和4份1％過硫酸銨水溶液，然后在溫度保持在72℃的情況下繼續(xù)攪拌20分鐘，進(jìn)行初始的聚合反應(yīng)。在2小時內(nèi)，將剩余的570份以上預(yù)乳液和64份1％過硫酸銨水溶液滴加到燒瓶中的反應(yīng)混合物中。滴加完畢之后，將反應(yīng)溫度升至80℃，然后繼續(xù)攪拌1小時，再將反應(yīng)混合物冷卻以完成聚合反應(yīng)，得到非揮發(fā)性組分濃度為30.8％且包含可增稠聚合物的乳液(3)。
-實(shí)施例1-將以上制備實(shí)施例1中得到的乳液(1)稱重，使得其在最終600毫升總量的挖掘穩(wěn)定漿液中的固體含量為0.05％重量，然后將稱出的乳液(1)倒入不銹鋼杯中。然后將自來水加入該杯中，以使包括用于中和的0.1N氫氧化鈉水溶液的總量為600毫升。另外，以占總量0.1％的比率加入NOPCO 8034L(由SAN NOPCO LIMITED制造)硅氧烷消泡劑。
然后，以占總量3％的比率加入Kunigel VI膨潤土(由KunimineIndustries Co.，Ltd制造)，然后以1200rpm的旋轉(zhuǎn)速率，用Hamiltonbeach混合器快速攪拌所得混合物15分鐘。在攪拌剛開始之后，加入預(yù)定量(表1所示)的0.1N氫氧化鈉水溶液。在攪拌結(jié)束之后，將該混合物靜置24小時，然后再用Hamilton beach混合器攪拌15分鐘，得到挖掘穩(wěn)定漿液(1a)，其漏斗粘度和液體流失通過按照AMERICANPETROLEUM INSTITUTE(API)(美國石油學(xué)會)測試方法的下述方法繼續(xù)測定。結(jié)果示于表1。
按照相同的以上方式制得挖掘穩(wěn)定漿液(1b)-(1e)，并測定其漏斗粘度和液體流失，只是將乳液(1)稱重，以使其在最終600毫升總量的每種挖掘穩(wěn)定漿液中的固體含量分別為0.1、0.2、0.3和0.5％重量。結(jié)果示于表1。
如果不在以上步驟中加入乳液(1)和0.1N氫氧化鈉水溶液(空白試驗(yàn))，pH值為11.5，漏斗粘度為19.5(秒)，且液體流失為23.2(毫升)。
漏斗粘度將500毫升的以上挖掘穩(wěn)定漿液倒入漏斗型漏斗粘度計中，測量挖掘穩(wěn)定漿液整個流出所需的時間。
液體流失的測量將290毫升的挖掘穩(wěn)定漿液倒入液體流失測量裝置的圓筒(內(nèi)徑76.2毫米)中。放上直徑為9厘米的4號Toyo過濾紙，然后安裝具有排放口的蓋。將圓筒固定在預(yù)定位置上，然后安裝度量量筒。之后，使用氮?dú)馄肯蛟搱A筒中施壓(3kg/cm2)，然后用度量量筒測量30分鐘內(nèi)流出的水量(毫升)。
-實(shí)施例2-按照與實(shí)施例1相同的方式，制得挖掘穩(wěn)定漿液(2a)-(2e)并測定其漏斗粘度和液體流失，只是將乳液(1)替換成制備實(shí)施例2中所得的乳液(2)。結(jié)果示于表1。
-實(shí)施例3-按照與實(shí)施例1相同的方式，制得挖掘穩(wěn)定漿液(3a)-(3e)并測定其漏斗粘度和液體流失，只是將乳液(1)替換成制備實(shí)施例3中所得的乳液(3)。結(jié)果示于表1。
-對比例1-首先，將600毫升自來水、18克Kunigel VI膨潤土(由KunimineIndustries Co.，Ltd制造)、和Telcellulose DS-P(由TelniteCo.，Ltd制造)加入不銹鋼杯中，其中Telcellulose DS-P的量應(yīng)通過稱重以使其在最終600毫升總量挖掘穩(wěn)定漿液中的固體含量為0.05％重量，然后以1200rpm的旋轉(zhuǎn)速率，用Hamilton beach混合器快速攪拌15分鐘。在攪拌結(jié)束之后，將該混合物靜置24小時，然后再用Hamilton beach混合器攪拌15分鐘，得到對比挖掘穩(wěn)定漿液(1a)，其漏斗粘度和液體流失通過下述方法進(jìn)行測量。結(jié)果示于表2。
按照相同的以上方式制得對比挖掘穩(wěn)定漿液(1b)-(1e)并測定漏斗粘度和液體流失，只是將Telcellulose DS-P稱重，以使其在最終600毫升總量的每種挖掘穩(wěn)定漿液中的固體含量分別為0.1、0.2、0.3和0.5％重量。結(jié)果示于表2。
-對比例2-按照與對比例1相同的方式，制得對比挖掘穩(wěn)定漿液(2a)-(2e)并測定漏斗粘度和液體流失，只是將Telcellulose DS-P替換成Telpolymer 30(由Telnite Co.，Ltd.制造)。結(jié)果示于表2。
表1
表2
只要不背離本發(fā)明的范圍，可以對其進(jìn)行各種具體變化。另外，對于按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案的以上描述只用于說明，而非限定本發(fā)明，因此，本發(fā)明的范圍是由所附權(quán)利要求及其等同內(nèi)容所決定。
權(quán)利要求
1.一種包括乳液的挖掘穩(wěn)定漿液，所述乳液包含可用堿性物質(zhì)增稠的聚合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的挖掘穩(wěn)定漿液，其中所述聚合物為含有羧基的聚合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的挖掘穩(wěn)定漿液，其中所述乳液具有如下增稠性能，即通過用水稀釋該乳液以將其固體含量調(diào)節(jié)至1％重量而制成的水溶液的粘度為1-1000mPa·s，而且如果將堿性物質(zhì)加入該水溶液中以將其pH值調(diào)節(jié)至9，粘度會升高2-10000倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任何一項(xiàng)的挖掘穩(wěn)定漿液，它還包含粘土礦物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任何一項(xiàng)的挖掘穩(wěn)定漿液，它還包含消泡劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任何一項(xiàng)的挖掘穩(wěn)定漿液，它還包含堿性物質(zhì)。
7.一種制備挖掘穩(wěn)定漿液的方法，它包括以下步驟將堿性物質(zhì)加入包含可用堿性物質(zhì)增稠的聚合物的乳液中，這樣可將乳液的pH值調(diào)節(jié)至6或更高以增稠該乳液。
8.一種挖掘方法，它包括以下步驟在挖掘泥土的同時，所得溝壁通過使用根據(jù)權(quán)利要求1-6中任何一項(xiàng)的挖掘穩(wěn)定漿液來防止塌陷。
全文摘要
本發(fā)明提供一種難以破壞且具有高粘度和低液體流失性的挖掘穩(wěn)定漿液、制備該漿液的方法和使用該漿液的挖掘方法。該挖掘穩(wěn)定漿液包括一種乳液,其中包含可用堿性物質(zhì)增稠的聚合物。用于制備該挖掘穩(wěn)定漿液的方法包括以下步驟:將堿性物質(zhì)加入包含聚合物的乳液中,所述聚合物由于其在堿性物質(zhì)條件下的反應(yīng)而增稠,這樣可將乳液的pH值調(diào)節(jié)至6或更高以增稠該乳液。
文檔編號C09K8/50GK1244565SQ99117518
公開日2000年2月16日 申請日期1999年8月10日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月10日
發(fā)明者河野克之, 菊田照夫 申請人:株式會社日本觸媒