CN104628931A - 高膨胀纳米二氧化硅复合微球制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及纳米二氧化硅加工处理领域，尤其涉及一种纳米二氧化硅复合微球制备方法。一种高膨胀纳米二氧化硅复合微球制备方法，用表面修饰剂对SiO2纳米粒子进行表面接枝改性；将改性后的SiO2纳米粒子投入到有机溶剂内，并同时加入分散剂、单体丙烯酰胺、丙烯酸、交联剂、引发剂，用超声分散均匀；对分散后的溶液通氮气鼓泡除氧；除氧后在进行聚合反应；用乙醇反复洗涤得到复合微球。本发明的微球具有很好的结构稳定性，即使当溶液温度接近沸点时，微球也不会分裂，反而会提高膨胀性能；微球初值尺寸不足1μm，可以应用在微小缝隙的封堵中，最终膨胀能力可达10倍以上，并具有很好的耐盐性，适应范围广泛，具有可靠的封堵能力。
Description
技术领域
本发明涉及纳米二氧化硅加工处理领域，尤其涉及一种纳米二氧化硅复合微球制备方法。
背景技术
纳米复合微球为两种不同粒径的颗粒经过表面包覆或复合后形成的颗粒，如图1所示，母粒子1为微米或亚微米级，而包覆的子粒子2为纳米级颗粒，最终包覆成为复合粒子3；这种处理方式避免了单一纳米粒子的团聚问题，具有复合协同多功能效应，并能使一种微粒表面产生新的物理、化学、机械性能及新的功能，并且包覆后由于表面积增加，还能提高化学反应的速率或催化剂的性能。
比如当需要封堵地下渗水时就会需要用到膨胀堵塞颗粒和增粘剂，地下水层的成分复杂，具有一定的盐度和矿化度，所以无法使用单一性的有机物或无机物封堵介质进行封堵，需要将两者结合；现有技术中通常是使用黏土和有机物以武力方式复合而成，这种封堵剂虽然保持了良好的膨胀性，但是颗粒较大，一般在毫米级，对于更加细微的裂缝根本无法封堵，而且因为两者为普通物理方式复合，结构相对不稳定，随着时间的推移可能会再次渗漏，在矿化度较高的地下水区域，封堵能力会明显下降。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高膨胀纳米二氧化硅复合微球制备方法，该方法得到的微球，具有很好的结构稳定性，即使当溶液温度接近沸点时，微球也不会分裂，反而会提高膨胀性能，并具有很好的耐盐性，适应范围广泛，具有可靠的封堵能力。
本发明是这样实现的：一种高膨胀纳米二氧化硅复合微球制备方法，包括以下步骤：
S1：用表面修饰剂对SiO2纳米粒子进行表面接枝改性；
S2：将改性后的SiO2纳米粒子投入到有机溶剂内，并同时加入分散剂、单体丙烯酰胺、丙烯酸、交联剂、引发剂，用超声分散均匀；
S3：对分散后的溶液通氮气鼓泡除氧；
S4：除氧后在55℃～70℃条件下进行聚合反应2h～8h，在聚合反应的同时匀速搅拌；
S5：聚合反应后用离心分离，并用乙醇反复洗涤得到复合微球。
所述步骤S2中，SiO2纳米粒子、分散剂、单体丙烯酰胺、丙烯酸、交联剂、引发剂的质量比为1:4:10:11:2:0.1。
所述步骤S1中，所述表面修饰剂为3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷。
所述步骤S2中，所述的有机溶剂为乙酸乙酯和乙醇的混合溶剂，乙酸乙酯：乙醇=1:3～3:1。
所述步骤S2中，所述的分散剂为聚乙烯吡咯烷酮PVP。
所述步骤S2中，所述的交联剂为N,N’-亚甲基双丙烯酰胺NMBA。
所述步骤S2中，所述的引发剂为偶氮二异丁腈AIBN。
所述步骤S3中，通氮气鼓泡除氧时间为10min～30min。
本发明高膨胀纳米二氧化硅复合微球制备方法得到的微球中，纳米二氧化硅粒子与聚合物与化学键结合，因而具有很好的结构稳定性，即使当溶液温度接近沸点时，微球也不会分裂，反而会提高膨胀性能；微球初值尺寸不足1μm，可以应用在微小缝隙的封堵中，最终膨胀能力可达10倍以上，并具有很好的耐盐性，适应范围广泛，具有可靠的封堵能力。
附图说明
图1为纳米复合微球的示意图；
图2为本发明方法制备得到的微球在不同矿化度下的膨胀性变化曲线；
图3为本发明方法制备得到的微球在不同时间对膨胀性能影响的曲线；
图4为本发明方法制备得到的微球在不同温度下膨胀性能的变化曲线。
图中：1母粒子、2子粒子、3复合粒子。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明表述的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
一种高膨胀纳米二氧化硅复合微球制备方法，首先选用纳米级SiO2粉体作为原材料，纳米级SiO2粉体来自上海冠旗电子新材料股份有限公司的FQ140121，纳米粒子粒径20～50nm范围内粒子大于80%，包括以下步骤：
S1：用表面修饰剂对SiO2纳米粒子进行表面接枝改性；所述表面修饰剂为3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷；
S2：将改性后的SiO2纳米粒子投入到有机溶剂内，并同时加入分散剂、单体丙烯酰胺、丙烯酸、交联剂、引发剂，用超声分散均匀；在本发明中，各物质投放的质量百分比为SiO2纳米粒子：分散剂：单体丙烯酰胺：丙烯酸：交联剂：引发剂为1:4:10:11:2:0.1，所用的溶剂质量为SiO2纳米粒子的100～300倍，在本实施例中，所述的有机溶剂为乙酸乙酯和乙醇的混合溶剂，乙酸乙酯：乙醇=1:3～3:1，共200ml；SiO2纳米粒子1g，分散剂4g，单体丙烯酰胺10g，丙烯酸10ml，交联剂2g，引发剂0.1g；
在本实施例中，所述的分散剂为聚乙烯吡咯烷酮PVP，所述的交联剂为N,N’-亚甲基双丙烯酰胺NMBA，所述的引发剂为偶氮二异丁腈AIBN；
S3：对分散后的溶液通氮气鼓泡除氧，通氮气鼓泡除氧时间为10min～30min；
S4：除氧后在55℃～70℃条件下进行聚合反应2h～8h，在聚合反应的同时匀速搅拌，因为本实施例为小型试验，考虑到密封清洁和无污染的因素，采用磁力搅拌器匀速搅拌，以得到更加精确的实验结果；
S5：聚合反应后用离心分离，并用乙醇反复洗涤3次得到复合微球，该微球为PAM/AA SiO2。
对所得到的微球进行测试，将一定量的微球分散到去离子水中，微球浓度100mg/L，用超声分散，然后立刻使用激光粒度仪分析，得出微球的初始水动力学力度分布，微球平均粒径为800nm；然后考察时间、温度和矿化度对复合微球膨胀性的影响，矿化度分别为0、2000、5000、10000、50000、100000mg/L的NaCl水溶液调解体系的矿化度，放置时间分别为3、8、15d，微球分散体系的温度分别为25、60、80℃，用粒度分析仪表征微球粒径分布，得出如下结论，
如图2所示为微球膨胀性在不同矿化度下的变化曲线，测试条件为温度60℃，膨胀时间为3天，横坐标为矿化度，纵坐标为微球平均粒径，从图上可以看出，本微球在任何矿化度条件下都可以实现膨胀，在矿化度20000左右的水中，膨胀性能最佳；
如图3所示为时间对微球膨胀性能的影响曲线，测试条件为温度60℃，矿化度10000mg/L，横坐标为膨胀时间，纵坐标为微球平均粒径，从图上可以看出，本微球随时间的增加膨胀性能逐渐提高，最终能膨胀到原本的10倍以上，具有良好的膨胀性能；
如图4所示为微球在不同温度下膨胀性能的变化曲线，测试条件为矿化度10000mg/L，测试时间为3天，横坐标为温度，纵坐标为微球平均粒径，从图上可以看出温度越高，微球的膨胀性能越好，微球结构稳定，不会因为温度升高而发生分解，非常适合在地底温度较高的情况下应用。
Claims (8)
1.一种高膨胀纳米二氧化硅复合微球制备方法，其特征是，包括以下步骤：
S1：用表面修饰剂对SiO2纳米粒子进行表面接枝改性；
S2：将改性后的SiO2纳米粒子投入到有机溶剂内，并同时加入分散剂、单体丙烯酰胺、丙烯酸、交联剂、引发剂，用超声分散均匀；
S3：对分散后的溶液通氮气鼓泡除氧；
S4：除氧后在55℃～70℃条件下进行聚合反应2h～8h，在聚合反应的同时匀速搅拌；
S5：聚合反应后用离心分离，并用乙醇反复洗涤得到复合微球。
2.如权利要求1所述的高膨胀纳米二氧化硅复合微球制备方法，其特征是：所述步骤S2中，SiO2纳米粒子、分散剂、单体丙烯酰胺、丙烯酸、交联剂、引发剂的质量比为1:4:10:11:2:0.1。
3.如权利要求1或2所述的高膨胀纳米二氧化硅复合微球制备方法，其特征是：所述步骤S1中，所述表面修饰剂为3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷。
4.如权利要求1或2所述的高膨胀纳米二氧化硅复合微球制备方法，其特征是：所述步骤S2中，所述的有机溶剂为乙酸乙酯和乙醇的混合溶剂，乙酸乙酯：乙醇=1:3～3:1。
5.如权利要求1或2所述的高膨胀纳米二氧化硅复合微球制备方法，其特征是：所述步骤S2中，所述的分散剂为聚乙烯吡咯烷酮PVP。
6.如权利要求1或2所述的高膨胀纳米二氧化硅复合微球制备方法，其特征是：所述步骤S2中，所述的交联剂为N,N’-亚甲基双丙烯酰胺NMBA。
7.如权利要求1或2所述的高膨胀纳米二氧化硅复合微球制备方法，其特征是：所述步骤S2中，所述的引发剂为偶氮二异丁腈AIBN。
8.如权利要求1或2所述的高膨胀纳米二氧化硅复合微球制备方法，其特征是：所述步骤S3中，通氮气鼓泡除氧时间为10min～30min。
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|---|---|
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Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105924599A (zh) * | 2016-05-11 | 2016-09-07 | 中国石油大学(北京) | 改性的二氧化硅纳米颗粒及其制备方法和钻井液 |
| CN106010482A (zh) * | 2016-05-20 | 2016-10-12 | 中国石油大学(北京) | 适合页岩气水平井的环保型水基钻井液 |
| CN106010478A (zh) * | 2016-05-20 | 2016-10-12 | 中国石油大学(北京) | 钻井液的添加剂组合物和适合页岩气水平井的水基钻井液 |
| CN106317315A (zh) * | 2015-06-26 | 2017-01-11 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种油藏裂缝封堵用封堵剂 |
| US9783725B1 (en) * | 2016-05-20 | 2017-10-10 | China University Of Petroleum (Beijing) | Drilling fluid additive composition and water-based drilling fluid suitable for horizontal shale gas wells |
| US9783726B1 (en) | 2016-05-20 | 2017-10-10 | China University Of Petroleum (Beijing) | Environment-friendly water-based drilling fluid applicable to horizontal shale gas wells |
| US9790417B1 (en) * | 2016-05-20 | 2017-10-17 | China University Of Petroleum (Beijing) | High-density water-based drilling fluid suitable for horizontal shale gas wells |
| US9790415B1 (en) * | 2016-05-11 | 2017-10-17 | China University Of Petroleum (Beijing) | Modified silicon dioxide nano-particles and preparation method thereof, and drilling fluid suitable for shale gas wells |
| CN107266714A (zh) * | 2016-04-08 | 2017-10-20 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种纳米白炭黑的改性方法 |
| US20170335163A1 (en) * | 2016-05-20 | 2017-11-23 | China University Of Petroleum (Beijing) | Drilling fluid additive composition and pseudo oil-based drilling fluid suitable for horizontal shale gas wells |
| CN108893059A (zh) * | 2018-05-02 | 2018-11-27 | 张来强 | 一种二氧化硅再膨胀注浆液及其制备和应用 |
| CN109097019A (zh) * | 2018-09-10 | 2018-12-28 | 西南石油大学 | 一种纳米粒子复合高温瓜胶压裂液 |
| CN109851016A (zh) * | 2019-03-19 | 2019-06-07 | 阿拉尔市富丽达纤维有限公司 | 一种丙烯酰胺和丙烯酸改性膨胀蛭石的絮凝剂及其制备方法与应用 |
| CN113403042A (zh) * | 2021-06-22 | 2021-09-17 | 西南石油大学 | 一种有机-无机纳米复合水凝胶及水基钻井液 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1884329A (zh) * | 2006-05-29 | 2006-12-27 | 扬州大学 | SiO2核－聚合物壳杂化纳米材料的合成方法 |
| CN102485830A (zh) * | 2010-12-02 | 2012-06-06 | 北京化工大学 | 一种核壳型无机/有机聚合物复合微球调剖驱油剂 |
-
2015
- 2015-02-12 CN CN201510073235.8A patent/CN104628931A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1884329A (zh) * | 2006-05-29 | 2006-12-27 | 扬州大学 | SiO2核－聚合物壳杂化纳米材料的合成方法 |
| CN102485830A (zh) * | 2010-12-02 | 2012-06-06 | 北京化工大学 | 一种核壳型无机/有机聚合物复合微球调剖驱油剂 |
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106317315B (zh) * | 2015-06-26 | 2018-09-18 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种油藏裂缝封堵用封堵剂 |
| CN106317315A (zh) * | 2015-06-26 | 2017-01-11 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种油藏裂缝封堵用封堵剂 |
| CN107266714A (zh) * | 2016-04-08 | 2017-10-20 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种纳米白炭黑的改性方法 |
| CN107266714B (zh) * | 2016-04-08 | 2019-06-11 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种纳米白炭黑的改性方法 |
| CN105924599B (zh) * | 2016-05-11 | 2017-08-04 | 中国石油大学(北京) | 改性的二氧化硅纳米颗粒及其制备方法和钻井液 |
| US9790415B1 (en) * | 2016-05-11 | 2017-10-17 | China University Of Petroleum (Beijing) | Modified silicon dioxide nano-particles and preparation method thereof, and drilling fluid suitable for shale gas wells |
| CN105924599A (zh) * | 2016-05-11 | 2016-09-07 | 中国石油大学(北京) | 改性的二氧化硅纳米颗粒及其制备方法和钻井液 |
| US9834717B1 (en) * | 2016-05-20 | 2017-12-05 | China University Of Petroleum (Beijing) | Drilling fluid additive composition and pseudo oil-based drilling fluid suitable for horizontal shale gas wells |
| US9790417B1 (en) * | 2016-05-20 | 2017-10-17 | China University Of Petroleum (Beijing) | High-density water-based drilling fluid suitable for horizontal shale gas wells |
| US9783726B1 (en) | 2016-05-20 | 2017-10-10 | China University Of Petroleum (Beijing) | Environment-friendly water-based drilling fluid applicable to horizontal shale gas wells |
| US20170335163A1 (en) * | 2016-05-20 | 2017-11-23 | China University Of Petroleum (Beijing) | Drilling fluid additive composition and pseudo oil-based drilling fluid suitable for horizontal shale gas wells |
| US9783725B1 (en) * | 2016-05-20 | 2017-10-10 | China University Of Petroleum (Beijing) | Drilling fluid additive composition and water-based drilling fluid suitable for horizontal shale gas wells |
| CN106010478A (zh) * | 2016-05-20 | 2016-10-12 | 中国石油大学(北京) | 钻井液的添加剂组合物和适合页岩气水平井的水基钻井液 |
| CN106010482A (zh) * | 2016-05-20 | 2016-10-12 | 中国石油大学(北京) | 适合页岩气水平井的环保型水基钻井液 |
| CN108893059A (zh) * | 2018-05-02 | 2018-11-27 | 张来强 | 一种二氧化硅再膨胀注浆液及其制备和应用 |
| CN109097019A (zh) * | 2018-09-10 | 2018-12-28 | 西南石油大学 | 一种纳米粒子复合高温瓜胶压裂液 |
| CN109851016A (zh) * | 2019-03-19 | 2019-06-07 | 阿拉尔市富丽达纤维有限公司 | 一种丙烯酰胺和丙烯酸改性膨胀蛭石的絮凝剂及其制备方法与应用 |
| CN109851016B (zh) * | 2019-03-19 | 2021-11-26 | 阿拉尔市中泰纺织科技有限公司 | 一种丙烯酰胺和丙烯酸改性膨胀蛭石的絮凝剂及其制备方法与应用 |
| CN113403042A (zh) * | 2021-06-22 | 2021-09-17 | 西南石油大学 | 一种有机-无机纳米复合水凝胶及水基钻井液 |
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