CN108240203A

CN108240203A - 一种有机土自组装形成层状结构薄膜的方法

Info

Publication number: CN108240203A
Application number: CN201611203342.9A
Authority: CN
Inventors: 李公让; 刘振东; 张敬辉
Original assignee: Sinopec Oilfield Service Corp; Sinopec Shengli Petroleum Engineering Corp; Drilling Technology Research Institute of Sinopec Shengli Petroleum Engineering Corp
Current assignee: Sinopec Oilfield Service Corp; Sinopec Shengli Petroleum Engineering Corp; Drilling Technology Research Institute of Sinopec Shengli Petroleum Engineering Corp
Priority date: 2016-12-23
Filing date: 2016-12-23
Publication date: 2018-07-03

Abstract

本发明提供一种有机土自组装形成层状结构薄膜的方法。其方案是室温下，将固体薄片依次分别浸入聚合物溶液A、有机土悬浊液和聚合物溶液B中，进行交替吸附，每次浸渍吸附时间5min~10min，间隔中用去离子水清洗片状固体上未发生吸附的多余溶液，并吹干，交替侵渍20~200个循环时后，即可在固体薄片表面得到有机土层状结构的薄膜层；所述聚合物溶液A为支链聚乙烯亚胺、直链聚乙烯亚胺、多环芳烃、盐酸苯丙醇胺溶液中的一种或几种的组合；所述聚合物溶液B为聚乙烯醇，聚氧化乙烯溶液中的一种或几种的组合。该方法利用自组装技术使有机土在固体表面吸附沉积，形成层状结构的复合薄膜，该薄膜致密、韧性好，与固体亲和性较好，该薄膜可应用到石油井壁加固技术领域。

Description

一种有机土自组装形成层状结构薄膜的方法

技术领域

本发明涉及石油井壁加固技术领域中的一种有机土在固体表面上自组装形成层状薄膜的方法。

背景技术

在过去的二十年里，各个国家的研究者们经过深入的探索，发现了多种超薄膜的制备方法。特别是在层层自组装这一领域，有着长足的进步，这是由于层层自组装这一方法在具有特殊功能性质的超薄膜的创新设计以及应用上具有非常好的效果。经过多年的发展，层层自组装技术已经变得逐渐成熟起来。

自组装膜技术的发展主要经历了三个阶段，即Langmuir-Blodgett(LB)膜技术、化学吸附自组装技术和静电吸附自组装技术。LB膜是使用特殊的装置，将分散在溶液中的不溶物，按照一定的排列方式，转移到固体支持物上，从而组成单分子层或多分子层膜。化学吸附自组装技术，主要是吸附质分子与固体表面的原子、分子等，发生电子转移、交换或公有，从而在吸附质和固体表面之间形成吸附化学键，这种吸附通常只有单分子层。静电吸附自组装，是通过对两种或多种带相反电荷的聚电解质进行交替吸附，从而在固体表面交替沉积形成多层膜的技术。

具有独特材料学性质的无机纳米片层材料也可以与层层组装技术相结合，Ferguson等报道了利用正价的聚电解质与硅酸盐纳米片组装成多层膜。厚度为200nm的多层膜结构规整，X射线衍射信号明显。Podsiadlo等使用聚乙烯醇(PVA) 和蒙脱土(MTM)制备了超强的聚合物纳米复合膜材料。纳米片层紧密堆积并有着清晰的平面取向。通过机械性能测试，作者得出单纯的PVA/MTM复合膜的最终拉伸强度和杨氏模量分别是纯PVA聚合物膜的4倍和10倍，而通过戊二醛交联后，多层膜的各项机械性能参数更是大幅度提高。有别于机械性能，Hammond及其合作者研究了加入无机纳米片层材料后，多层膜的离子传输性质。如利用层层组装技术制备出仿生矿化材料，就可用于石油钻井多个方面，用途广泛，如钻井井壁加固等。现有的研究者提出了控制碳酸钙晶体生长过程中晶态结构、形状和组装的方法。申请号为200710042997.7的专利提出了一种纳米层状碳酸钙仿生复合材料料，它是由低分子量有机物参与氯化钙和碳酸钠反应过程，导向方解石形成纳米薄层状结构，进而使层状结构定向组装纳米薄层的多层结构。这些研究对生物矿化材料的仿生合成起着重要的推动作用，但仍未能生长成具有天然碳酸钙结构的仿生材料，或者方法和材料性能还有待进一步提高。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种薄膜致密、韧性、与固体亲和性好，可应用到石油井壁加固的有机土自组装形成层状结构薄膜的方法。

为了达到本发明的目的，本发明技术方案是这样实现的：

一种有机土自组装形成层状结构薄膜的方法是：室温下，将固体薄片依次分别浸入聚合物溶液A、有机土悬浊液和聚合物溶液B中，进行交替吸附，每次浸渍吸附时间5min~10min，间隔中用去离子水清洗片状固体上未发生吸附的多余溶液，并吹干，交替侵渍20~200个循环时后，即可在固体薄片表面得到有机土层状结构的薄膜层；所述聚合物溶液A为BPEI（支链聚乙烯亚胺）、LBPEI（直链聚乙烯亚胺）、PAH（多环芳烃）、PPA（盐酸苯丙醇胺）溶液中的一种或几种的组合。所述聚合物溶液B为PVA（聚乙烯醇），PEO（聚氧化乙烯）溶液中的一种或几种的组合。

所述有机土悬浊液质量百分比范围为0.1%~1%wt，pH值范围为5.8~10.2。聚合物溶液的质量百分比为0.1~0.5%wt；聚合物溶液B的质量百分比为0.1~0.5%wt。

所述吹干是用氮气吹干。

所述固体薄片可为硅片、金属片、陶瓷片、岩石片、玻璃片、滤纸片中的一种或几种的组合。

该方法利用自组装技术使有机土在固体表面吸附沉积，形成层状结构的复合薄膜，该薄膜致密、韧性好，与固体亲和性较好，该薄膜可应用到石油井壁加固技术领域。

具体实施方式

实施例1：

室温下，将固体薄片依次分别交替浸入BPEI溶液（0.1%wt）、有机土悬浊液（0.1%wt，pH=5.8）和PVA（0.1%wt）溶液中，进行交替吸附，每次浸渍吸附时间5min，间隔中用去离子水清洗片状固体上未发生吸附的多余溶液，并用氮气吹干，此为一个循环周期，交替侵渍200个循环周期后，即可在固体薄片表面得到有机土层状结构的复合薄膜。

实施例2：

室温下，将固体薄片依次分别交替浸入LPEI溶液（0.5%wt）、有机土悬浊液（0.5%wt，pH=8.5）和PVA溶液（0.5%wt）中，进行交替吸附，每次浸渍吸附时间5min，间隔中用去离子水清洗片状固体上未发生吸附的多余溶液，并用氮气吹干，此为一个循环周期，交替侵渍100个循环周期后，即可在固体薄片表面得到有机土层状结构的复合薄膜。

实施例3：

室温下，将固体薄片依次分别交替浸入LPEI溶液（0.5%wt）、有机土悬浊液（0.5%wt，pH=10.2）和PEO溶液（0.5%wt）中，进行交替吸附，每次浸渍吸附时间10min，间隔中用去离子水清洗片状固体上未发生吸附的多余溶液，并用氮气吹干，此为一个循环周期，交替侵渍20个循环周期后，即可在固体薄片表面得到有机土层状结构的复合薄膜。

实施例4：

室温下，将固体薄片依次分别交替浸入PAH溶液（0.2%wt）、有机土悬浊液（0.5%wt，pH=9）和PEO溶液（0.2%wt）中，进行交替吸附，每次浸渍吸附时间10min，间隔中用去离子水清洗片状固体上未发生吸附的多余溶液，并用氮气吹干，此为一个循环周期，交替侵渍50个循环周期后，即可在固体薄片表面得到有机土层状结构的复合薄膜。

Claims

1.一种有机土自组装形成层状结构薄膜的方法，其特征在于：室温下，将固体薄片依次分别浸入聚合物溶液A、有机土悬浊液和聚合物溶液B中，进行交替吸附，每次浸渍吸附时间5min~10min，间隔中用去离子水清洗片状固体上未发生吸附的多余溶液，并吹干，交替侵渍20~200个循环时后，即可在固体薄片表面得到有机土层状结构的薄膜层；所述聚合物溶液A为支链聚乙烯亚胺、直链聚乙烯亚胺、多环芳烃、盐酸苯丙醇胺溶液中的一种或几种的组合；所述聚合物溶液B为聚乙烯醇，聚氧化乙烯溶液中的一种或几种的组合。

2.根据权利要求1所述的一种有机土自组装形成层状结构薄膜的方法，其特征在于：所述有机土悬浊液质量百分比范围为0.1%~1%wt，pH值范围为5.8~10.2；聚合物溶液的质量百分比为0.1%~0.5%wt；聚合物溶液B的质量百分比为0.1%~0.5%wt。

3.根据权利要求1或2所述的一种有机土自组装形成层状结构薄膜的方法，其特征在于：所述吹干是用氮气吹干。

4.根据权利要求1所述的一种有机土自组装形成层状结构薄膜的方法，其特征在于：制备用固体薄片包括硅片、金属片、陶瓷片、岩石片、玻璃片、滤纸片中的一种或几种的组合。