CN103756651A - 一种生物柴油纳米乳液、其制备方法及其用途 - Google Patents

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李怀科
孙德军
耿铁
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Abstract

本发明涉及一种生物柴油纳米乳液、其制备方法以及用途。本发明的生物柴油纳米乳液，其以100重量份计包括5-40重量份的生物柴油、5—25重量份的非离子型表面活性剂，余量为水。本发明的生物柴油纳米乳液粒径分布窄，具有很好的长期稳定性，放置半年以上外观无变化，即无明显分层和沉降现象，符合环保及各项工业要求，易于运输。本发明的生物柴油纳米乳液能够作为钻井液用润滑剂，为地沟油的发展提出了新的方向。

Description

一种生物柴油纳米乳液、其制备方法及其用途
技术领域
本发明涉及一种生物柴油纳米乳液、其制备方法及其用途。
背景技术
目前，我国生物柴油的开发和应用因生产成本高、原料短缺、关键技术难以突破等制约因素而受到诸多限制。尤其是，生物柴油在钻井液领域中的应用受到诸多限制。
因此，需要一种以低成本制造的有效用于钻井液领域的含生物柴油的制品。
发明内容
本发明的目的是提供一种生物柴油纳米乳液。
本发明的另一个目的是提供一种制备生物柴油纳米乳液的方法。
本发明的另一个目的是提供生物柴油纳米乳液作为钻井液用润滑剂的用途。
本发明的生物柴油纳米乳液，以100重量份计，包括5-40重量份的生物柴油、5—25重量份的非离子型表面活性剂，余量为水。
优选地，本发明的生物柴油纳米乳液，以100重量份计包括40重量份的生物柴油、10重量份的非离子型表面活性剂，余量为水。
本发明所采用的生物柴油可以采用本领域通常使用的生物柴油，优选以地沟油为原料制造的生物柴油。由地沟油制造生物柴油可以采用本领域常用的技术，优选固定化酶法。
所述非离子型表面活性剂为聚氧乙烯醚类非离子型表面活性剂与多元醇酯类非离子型表面活性剂的按重量比1：1.5—1.5：1的混合物，聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂包括但不限于Span20、Span40、Span60、Span65、Span80；多元醇酯类非离子表面活性剂包括但不限于如Tween20、Tween40、Tween60、Tween65、Tween80。
以100重量份计，非离子型表面活性剂优选为4.4重量份的Span80和5.6重量份的Tween80的混合物。该混合物外观为乳白色，微泛蓝光，粒径分布窄，多分散因子小于0.2，平均粒径为200-250nm，且具有极佳的长期放置稳定性。
本发明所述的生物柴油纳米乳液的制备方法包括以100重量份计，称取生物柴油5-40重量份，非离子型表面活性剂5-25重量份，余量为水，将生物柴油与非离子表面活性剂混合，加热至60℃，在60℃不断搅拌下加入水制成混合液，将混合液自然冷却至室温，室温静置即得生物柴油纳米乳液。
本发明的生物柴油纳米乳液，粒径分布窄，具有很好的长期稳定性，放置半年以上外观无变化，即无明显分层和沉降现象，符合环保及各项工业要求，易于运输。本发明以地沟油为主要原料制得的生物柴油纳米乳液能够作为钻井液用润滑剂，为地沟油的发展提出了新的方向。
本发明的纳米级生物柴油乳液作为钻井液用润滑剂具有优良的润滑效果。
附图说明
图1是根据本发明制备的不同生物柴油纳米乳液的粒径分布图；
图2是根据本发明一个实施方案制备的生物柴油纳米乳液与生物柴油的对比照片。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，以使本领域技术人员能够实践本发明。应当理解，可以采用其他实施方式，并且可以做出适当的改变而不偏离本发明的精神或范围。为了避免对于使本领域技术人员能够实践本发明来说不必要的细节，说明书可能省略了对于本领域技术人员来说已知的某些信息。因此，以下详细描述不应以限制性的意义来理解，且本发明的范围仅由所附权利要求界定。
实施例1
称取40g通过固定化酶法由地沟油制得的生物柴油、4.4g Span80、5.6g Tween80、50g水，将生物柴油与Span80和Tween80组成的非离子型表面活性剂混合，加入反应器中加热至60℃，在不断搅拌的情况下，将水以3ml／分钟的速率逐渐滴加到反应器中，制成混合液，将混合液自然冷却至室温，室温静置即得生物柴油纳米乳液。
分别按以下方法评价所制备的生物柴油纳米乳液的性能：
1.长期稳定性：
将本发明制得的生物柴油纳米乳液静置半年，观察外观，若乳液未出现清晰的分层，则表明生物柴油纳米乳液具有良好的长期稳定性。
2.粒径分布测量：
取1滴本发明制得的生物柴油纳米乳液在测量器件中稀释至约500倍，然后置于BI-200SM动态光散射仪中，测定乳液的粒径分布，乳液的粒径分布越窄，平均粒径越小，则乳液的稳定性越好。
3、粘附系数和滤失量测量：
①取400mL蒸馏水两份，分别加入16.0g钙膨润土、0.8g Na2CO3，以11000r/min速率高搅20min；老化24h后，即为基浆。取一份基浆加入本发明制得的生物柴油纳米乳液3g，以11000r/min速率高搅20min，即为样浆。
②将①中基浆倒入高温高压粘附系数仪的测量杯中，加热至(80±1)℃，恒温30min后，加3.5MPa的压力30min，测定此时的滤失量，并加3.5MPa的压力于压筒，压5min后，利用扭矩仪测量30min时的扭矩，然后进行计算，计算公式如下：
f=M×0.845×10—2
式中：
f——粘附系数；
M——扭矩。
③将①中养护好的样浆倒入测量杯中，按照②的方法测量样浆的粘附系数。
④按下式计算粘附系数降低率F。
F = f 1 - f 2 f 1 × 100
其中f1是基浆的粘附系数，f2是添加了本发明的生物柴油纳米乳液后的粘附系数。
⑤滤失量变化不大且粘附系数降低率达到60％以上，即表明润滑剂为润滑性能良好的润滑剂。
实施例1的性能检测结果如表1所示。
表1
产品外观 乳白色微泛蓝光
长期稳定性 良好
纳米乳液初始粒径分布 180-220nm
粘附系数降低率(1.5wt％添加量) 70％-80％
滤失量 无变化
实施例2
称取13.3g通过固定化酶法由地沟油制得的生物柴油、2.68g Span80、4.02g Tween80以及80g水。将生物柴油与Span80和Tween80组成的非离子型表面活性剂混合，加入反应器中加热至60℃，在不断搅拌的情况下，将水以3ml／分钟的速率逐渐滴加到反应器中，制成混合液，将混合液自然冷却至室温，室温静置即得生物柴油纳米乳液。
按实施例1所述方法进行检测，结果如表2所示。
表2
产品外观 乳白色泛蓝光
长期稳定性 良好
纳米乳液初始粒径分布 60-100nm
粘附系数降低率(1.5wt％添加量) 60％-70％
滤失量 无变化
实施例3
称取5g通过固定化酶法由地沟油制得的生物柴油、2.2g Span80、2.8g Tween80以及90g水。将生物柴油与由Span80和Tween80组成的非离子型表面活性剂混合，加入反应器中加热至60℃，在不断搅拌的情况下，将水以3ml／分钟的速率逐渐滴加到反应器中，制成混合液，将混合液自然冷却至室温，室温静置即得生物柴油纳米乳液。
按实施例1所述方法进行检测，结果如表3所示。
表3
产品外观 乳白色泛蓝光
长期稳定性 良好
纳米乳液初始粒径分布 100-130nm
粘附系数降低率(1.5wt％添加量) 50％-60％
滤失量 无变化
实施例4
称取22.5g市售的生物柴油、3.3g Span80、4.2g Tween80以及70g水。将生物柴油与由Span80和Tween80组成的非离子型表面活性剂混合，加入反应器中加热至60℃，在不断搅拌的情况下，将水以3ml／分钟的速率逐渐滴加到反应器中，制成混合液，将混合液自然冷却至室温，室温静置即得生物柴油纳米乳液。
按实施例1所述方法进行检测，结果如表4所示。
表4
产品外观 乳白色泛蓝光
长期稳定性 良好
纳米乳液初始粒径分布 130-180nm
粘附系数降低率(1.5wt％加量) 60％-70％
滤失量 无变化
实施例5
称取25g市售的生物柴油、15g Span80、10g Tween80以及50g水。将生物柴油与由Span80和Tween80组成的非离子型表面活性剂混合，加入反应器中加热至60℃，在不断搅拌的情况下，将水以3ml／分钟的速率逐渐滴加到反应器中，制成混合液，将混合液自然冷却至室温，室温静置即得生物柴油纳米乳液。
按实施例1所述方法进行检测，结果如表5所示。
表5
产品外观 乳白色泛蓝光
长期稳定性 良好
纳米乳液初始粒径分布 100-130nm
粘附系数降低率(1.5wt％加量) 70％-80％
滤失量 无变化
图1显示了所制得的生物柴油纳米乳液的平均粒径和粒径分布。由图1可以看到，本发明所制得的生物柴油纳米乳液粒径小，且是单分散的。图2显示了实施例1所制备的生物柴油纳米乳液与生物柴油的对比照片，图2中左边为生物柴油，右边为本发明实施例1所制备的生物柴油纳米乳液，由图2可以看到，生物柴油已经成功分散为生物柴油纳米乳液，呈乳白色微泛蓝光。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种生物柴油纳米乳液，其以100重量份计包括5-40重量份的生物柴油、5-25重量份的非离子型表面活性剂，余量为水。
2.如权利要求1所述的生物柴油纳米乳液，其以100重量份计包括40重量份的生物柴油、10重量份的非离子型表面活性剂，余量为水。
3.如权利要求1或2所述的生物柴油纳米乳液，其中所述非离子型表面活性剂为聚氧乙烯醚类非离子型表面活性剂与多元醇酯类非离子型表面活性剂的按重量比1：1.5—1.5：1的混合物。
4.如权利要求3所述的生物柴油纳米乳液，其中所述聚氧乙烯醚类非离子型表面活性剂选自Span20、Span40、Span60、Span65和Span80。
5.如权利要求3所述的生物柴油纳米乳液，其中所述多元醇酯类非离子型表面活性剂选自Tween20、Tween40、Tween60、Tween65和Tween80。
6.如权利要求3所述的生物柴油纳米乳液，其中所述非离子型表面活性剂为4.4重量份的Span80和5.6重量份的Tween80的混合物。
7.一种制备如权利要求1所述的生物柴油纳米乳液的方法，包括以100重量份计，称取生物柴油5-40重量份，非离子型表面活性剂5-25重量份，余量为水，将所述生物柴油与所述非离子型表面活性剂混合，加热至60℃，在60℃不断搅拌下加入水制成混合液，将混合液自然冷却至室温，室温静置即得生物柴油纳米乳液。
8.权利要求1所述的生物柴油纳米乳液作为钻井液用润滑剂的用途。
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