CN108329431B - 一种反相微乳液法淀粉接枝共聚纳米微球及其制备方法与应用 - Google Patents

一种反相微乳液法淀粉接枝共聚纳米微球及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种反相微乳液法淀粉接枝共聚纳米微球及其制备方法与应用。它具体包括如下步骤:1)将乙醇和羟丙基淀粉混合,然后溶于水中,得到羟丙基淀粉的混合溶液;2)向所述羟丙基淀粉的混合溶液中加入水溶性单体,混合,得到含有水溶性单体和羟丙基淀粉的水相溶液;3)向所述含有水溶性单体和羟丙基淀粉的水相溶液中加入环己烷、乳化剂以及引发剂,混合,得到油包水型乳状液;4)将所述稳定的油包水型微乳状液进行反应,得到反相微乳液法淀粉接枝共聚纳米微球。本发明制备工艺简便,易于操作,生产成本低;材料具有良好的抗剪切、注入性能、耐温抗盐性能以及在多孔介质中的运移性能,同时具有耐酸碱特点。

Description

一种反相微乳液法淀粉接枝共聚纳米微球及其制备方法与 应用
技术领域
本发明涉及一种反相微乳液法淀粉接枝共聚纳米微球及其制备方法与应用,属于高分子微球材料领域。
背景技术
高分子微球是指直径在纳米级至微米,形状为球形或其它几何体的高分子材料或高分子复合材料。高分子微球材料的研究和应用近几年来发展非常迅速,由于特殊的形貌和尺寸,高分子微球具备其它材料所不具备的特殊功能。高分子微球的应用已经渗透到我们生活的每一个角落,从涂料、纸张表面涂层、化妆品等大宗产品,到用于药物缓释控制的微囊、蛋白质分离用层析介质的高附加值都应用到了高分子微球材料。目前反相乳液聚合反相微乳液法淀粉接枝共聚纳米微球在油气开采领域应用尚未见报道。目前,油藏深部调驱材料中,有机调驱剂耐温抗盐能力差,成本昂贵;而无机调驱剂的选择性和注入性较差。亟待开发出一种低成本、具有良好的耐温抗盐以及选择性注入性能的材料。
发明内容
本发明的目的是提供一种反相微乳液法淀粉接枝共聚纳米微球及其制备方法与应用,本发明反相微乳液法淀粉接枝共聚纳米微球的制备工艺简便,易于操作,生产成本低;其具有优异材料性能,能应用于制备油藏深部调驱材料。
本发明提供的一种反相微乳液法淀粉接枝共聚纳米微球的制备方法,包括如下步骤:利用水溶性单体与羟丙基淀粉在反相乳液体系中聚合,即得到反相微乳液法淀粉接枝共聚纳米微球材料。
上述的制备方法,具体包括如下步骤:
1)将乙醇和羟丙基淀粉混合,然后溶于水中,得到羟丙基淀粉的混合溶液;
2)向所述羟丙基淀粉的混合溶液中加入水溶性单体,混合,得到含有水溶性单体和羟丙基淀粉的水相溶液;
3)向所述含有水溶性单体和羟丙基淀粉的水相溶液中加入环己烷、乳化剂以及引发剂,混合,得到油包水型乳状液;
4)将所述稳定的油包水型微乳状液进行反应,得到反相微乳液法淀粉接枝共聚纳米微球。
上述的制备方法中,所述步骤1)中,所述乙醇、所述羟丙基淀粉与所述水的质量比可为0.05~0.125:1:13~25,具体可为0.3:4:100、0.4:4:90、0.3:6:100、0.4:5:90、0.3:4:80或0.5:6:80;
所述步骤2)中,所述羟丙基淀粉与水溶性单体的质量比可为1:1.5~2.75,具体可为4:9、4:10、6:11、1:2;
所述步骤3)中,所述羟丙基淀粉与所述环己烷、所述乳化剂和所述引发剂的质量比可为1:18~30:0.03~0.1:0.001~0.01:。
上述的制备方法中,所述步骤1)中,所述混合的搅拌转速可为10000~15000r/min,具体可为10000r/min、12500r/min或15000r/min;所述混合的时间可为20~40min,具体可为20min、30min或40min;
所述步骤2)中,所述混合的搅拌转速可为10000~15000r/min,具体可为10000r/min、12500r/min或15000r/min,所述混合的时间可为20~40min,具体可为20min、30min或40min。
上述的制备方法中,所述步骤3)中,所述混合的搅拌转速可为10000~15000r/min,具体可为10000r/min、12500r/min或15000r/min,所述混合的时间可为20~40min,具体可为20min、30min或40min;
所述步骤4)中,所述反应的搅拌转速可为500~1000r/min,具体可为500r/min、750r/min或1000r/min,所述反应温度可为50~70℃,具体可为55℃、60℃、65℃或55~65℃,所述反应时间可为120~150min,具体可为120min、135min或150min。
上述的制备方法中,所述水溶性单体为丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯腈、丙烯酸酯和丙烯醇中的至少一种;所述丙烯酸酯具体可为本领域常用种类,具体如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、2-甲基丙烯酸甲酯和2-甲基丙烯酸乙酯中的至少一种;
所述乳化剂选自Span80和/或Tween60,具体可为质量比为1:1的Span80和Tween60的混合物;
所述引发剂选自偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰、偶氮二异丁脒盐酸盐、过氧化二烷基、过氧化二酰、叔胺和环烷酸盐中至少一种。
本发明还提供了上述制备方法得到所述反相微乳液法淀粉接枝共聚纳米微球。
本发明还提供了所述反相微乳液法淀粉接枝共聚纳米微球在制备油藏深部调驱材料中的应用。
本发明进一步提供了一种油藏深部调驱材料,该材料的活性成分为所述反相微乳液法淀粉接枝共聚纳米微球。
本发明具有以下优点:
1)本发明利用水溶性单体与改性淀粉(羟丙基淀粉)在反相乳液体系中聚合形成反相微乳液法淀粉接枝共聚纳米微球材料。
2)本发明提供的制备高分子微球材料的方法,工艺简便,易于操作,生产成本低。
3)本发明提供的亲水性纳米微球材料,其层间尺寸为50-300nm,具有良好的抗剪切、注入性能、耐温抗盐性能以及在多孔介质中的运移性能,同时具有耐酸碱等特点,可用于常规油藏调驱、高温高盐油藏的调驱、与酸化联作的调驱、高含酸性气体气田调剖堵水等一系列油气开采的作业技术。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的反相微乳液法淀粉接枝共聚纳米微球材料SEM照片。
图2为本发明实施例2制备反相微乳液法淀粉接枝共聚纳米微球材料SEM照片。
图3为本发明实施例3制备反相微乳液法淀粉接枝共聚纳米微球材料SEM照片。
图4为本发明实施例4制备反相微乳液法淀粉接枝共聚纳米微球材料SEM照片。
图5为本发明实施例5制备反相微乳液法淀粉接枝共聚纳米微球材料SEM照片。
图6为本发明实施例6制备反相微乳液法淀粉接枝共聚纳米微球材料SEM照片。
图7为本发明实施例7制备反相微乳液法淀粉接枝共聚纳米微球材料SEM照片。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明,均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等,如无特殊说明,均可从商业途径得到。
实施例1、制备反相乳液聚合反相微乳液法淀粉接枝共聚纳米微球
1)将0.3g无水乙醇与4g羟丙基淀粉溶于100g水中,搅拌速度为10000r/min混匀20min,得到羟丙基淀粉的混合溶液;
2)向上述羟丙基淀粉的混合溶液中加入丙烯酰胺9g,并搅拌速度为10000r/min,搅拌20min至混匀,得到含有水溶性单体和羟丙基淀粉的水相溶液;
3)向水相溶液中加入110g环己烷、乳化剂(Span80为0.15g,Tween60为0.15g)以及引发剂AIBN0.01%,并在搅拌速度10000r/min条件下搅拌20min至混合,得到稳定的油包水型乳状液;
4)将上述稳定的油包水型微乳状液在搅拌500r/min条件下加热至55℃进行反应120min,得到反相乳液聚合反相微乳液法淀粉接枝共聚纳米微球。
图1是实施例1制备的反相微乳液法淀粉接枝共聚纳米微球材料SEM照片。压力梯度为0.269MPa/m。压力梯度越高说明微球在岩心中的封堵效果越好,故上述数据可知,本发明反相乳液聚合反相微乳液法淀粉接枝共聚纳米微球在岩心中的封堵效果好。
实施例2、制备反相乳液聚合反相微乳液法淀粉接枝共聚纳米微球
1)将0.5g无水乙醇与6g羟丙基淀粉溶于80g水中,搅拌速度为15000r/min混匀40min,得到羟丙基淀粉的混合溶液;
2)向上述羟丙基淀粉的混合溶液中加入丙烯酰胺11g,并搅拌速度为15000r/min,搅拌40min至混匀,得到含有水溶性单体和羟丙基淀粉的水相溶液;
3)向水相溶液中加入120g环己烷、乳化剂(Span80为0.15g,Tween60为0.15g)以及引发剂AIBN0.03%,并在搅拌速度15000r/min条件下搅拌40min至混合,得到稳定的油包水型乳状液;
4)将上述稳定的油包水型微乳状液在搅拌1000r/min条件下加热至65℃进行反应150min,得到反相乳液聚合反相微乳液法淀粉接枝共聚纳米微球。
图2是实施例2制备的反相微乳液法淀粉接枝共聚纳米微球材料SEM照片。压力梯度为0.288MPa/m。压力梯度越高说明微球在岩心中的封堵效果越好,故上述数据可知,本发明反相乳液聚合反相微乳液法淀粉接枝共聚纳米微球在岩心中的封堵效果好。
实施例3、制备反相乳液聚合反相微乳液法淀粉接枝共聚纳米微球
1)将0.4g无水乙醇与5g羟丙基淀粉溶于90g水中,搅拌速度为12500r/min,搅拌30min混匀,得到羟丙基淀粉的混合溶液;
2)向上述羟丙基淀粉的混合溶液中加入丙烯酸10g,并搅拌速度为12500r/min,搅拌30min至混匀,得到含有水溶性单体和羟丙基淀粉的水相溶液;
3)向水相溶液中加入115g环己烷、乳化剂(Span80为0.15g,Tween60为0.15g)以及引发剂AIBN0.02%,并在搅拌速度12500r/min条件下搅拌30min至混合,得到稳定的油包水型乳状液;
4)将上述稳定的油包水型微乳状液在搅拌750r/min条件下加热至60℃进行反应135min,得到反相乳液聚合反相微乳液法淀粉接枝共聚纳米微球。
图3是实施例3制备的反相微乳液法淀粉接枝共聚纳米微球材料SEM照片。压力梯度为0.254MPa/m。压力梯度越高说明微球在岩心中的封堵效果越好,故上述数据可知,本发明反相乳液聚合反相微乳液法淀粉接枝共聚纳米微球在岩心中的封堵效果好。
实施例4、制备反相乳液聚合反相微乳液法淀粉接枝共聚纳米微球
1)将0.3g无水乙醇与4g羟丙基淀粉溶于80g水中,搅拌速度为15000r/min,搅拌20min混匀,得到羟丙基淀粉的混合溶液;
2)向上述羟丙基淀粉的混合溶液中加入丙烯醇9g,并搅拌速度为15000r/min,搅拌20min至混匀,得到含有水溶性单体和羟丙基淀粉的水相溶液;
3)向水相溶液中加入115g环己烷、乳化剂(Span80为0.15g,Tween60为0.15g)以及引发剂AIBN0.02%,并在搅拌速度12500r/min条件下搅拌30min至混合,得到稳定的油包水型乳状液;
4)将上述稳定的油包水型微乳状液在搅拌750r/min条件下加热至60℃进行反应135min,得到反相乳液聚合反相微乳液法淀粉接枝共聚纳米微球。
图4是实施例4制备的反相微乳液法淀粉接枝共聚纳米微球材料SEM照片。压力梯度为0.298MPa/m。压力梯度越高说明微球在岩心中的封堵效果越好,故上述数据可知,本发明反相乳液聚合反相微乳液法淀粉接枝共聚纳米微球在岩心中的封堵效果好。
实施例5、制备反相乳液聚合反相微乳液法淀粉接枝共聚纳米微球
1)将0.4g无水乙醇与5g羟丙基淀粉溶于90g水中,搅拌速度为12500r/min,搅拌30min混匀,得到羟丙基淀粉的混合溶液;
2)向上述羟丙基淀粉的混合溶液中加入丙烯酰胺10g,并搅拌速度为12500r/min,搅拌30min至混匀,得到含有水溶性单体和羟丙基淀粉的水相溶液;
3)向水相溶液中加入110g环己烷、乳化剂(Span80为0.15g,Tween60为0.15g)以及引发剂AIBN0.01%,并在搅拌速度15000r/min条件下搅拌20min至混合,得到稳定的油包水型乳状液;
4)将上述稳定的油包水型微乳状液在搅拌500r/min条件下加热至55℃进行反应120min,得到反相乳液聚合反相微乳液法淀粉接枝共聚纳米微球。
图5是实施例5制备的反相微乳液法淀粉接枝共聚纳米微球材料SEM照片。压力梯度为0.216MPa/m。压力梯度越高说明微球在岩心中的封堵效果越好,故上述数据可知,本发明反相乳液聚合反相微乳液法淀粉接枝共聚纳米微球在岩心中的封堵效果好。
实施例6、制备反相乳液聚合反相微乳液法淀粉接枝共聚纳米微球
1)将0.3g无水乙醇与6g羟丙基淀粉溶于100g水中,搅拌速度为10000r/min,搅拌40min混匀,得到羟丙基淀粉的混合溶液;
2)向上述羟丙基淀粉的混合溶液中加入丙烯酰胺11g,并搅拌速度为10000r/min,搅拌40min至混匀,得到含有水溶性单体和羟丙基淀粉的水相溶液;
3)向水相溶液中加入110g环己烷、乳化剂(Span80为0.15g,Tween60为0.15g)以及引发剂AIBN 0.03%,并在搅拌速度10000r/min条件下搅拌40min至混合,得到稳定的油包水型乳状液;
4)将上述稳定的油包水型微乳状液在搅拌500r/min条件下加热至65℃进行反应120min,得到反相乳液聚合反相微乳液法淀粉接枝共聚纳米微球。
图6是实施例6制备的反相微乳液法淀粉接枝共聚纳米微球材料SEM照片。压力梯度为0.267MPa/m。压力梯度越高说明微球在岩心中的封堵效果越好,故上述数据可知,本发明反相乳液聚合反相微乳液法淀粉接枝共聚纳米微球在岩心中的封堵效果好。
实施例7、制备反相乳液聚合反相微乳液法淀粉接枝共聚纳米微球
1)将0.4g无水乙醇与4g羟丙基淀粉溶于90g水中,搅拌速度为12500r/min,搅拌30min混匀,得到羟丙基淀粉的混合溶液;
2)向上述羟丙基淀粉的混合溶液中加入丙烯酰胺10g,并搅拌速度为12500r/min,搅拌30min至混匀,得到含有水溶性单体和羟丙基淀粉的水相溶液;
3)向水相溶液中加入120g环己烷、乳化剂(Span80为0.15g,Tween60为0.15g)以及引发剂AIBN 0.03%,并在搅拌速度10000r/min条件下搅拌20min至混合,得到稳定的油包水型乳状液;
4)将上述稳定的油包水型微乳状液在搅拌750r/min条件下加热至60℃进行反应150min,得到反相乳液聚合反相微乳液法淀粉接枝共聚纳米微球。
图7是实施例7制备的反相微乳液法淀粉接枝共聚纳米微球材料SEM照片。压力梯度为0.287MPa/m。压力梯度越高说明微球在岩心中的封堵效果越好,故上述数据可知,本发明反相乳液聚合反相微乳液法淀粉接枝共聚纳米微球在岩心中的封堵效果好。
由上述实施例可知,本发明反相微乳液法淀粉接枝共聚纳米微球材料的层间尺寸为50-300nm。

Claims (7)

1.一种反相微乳液法淀粉接枝共聚纳米微球的制备方法,包括如下步骤:
1)将乙醇和羟丙基淀粉混合,然后溶于水中,得到羟丙基淀粉的混合溶液;
2)向所述羟丙基淀粉的混合溶液中加入水溶性单体,混合,得到含有水溶性单体和羟丙基淀粉的水相溶液;
3)向所述含有水溶性单体和羟丙基淀粉的水相溶液中加入环己烷、乳化剂以及引发剂,混合,得到油包水型乳状液;
4)将所述稳定的油包水型微乳状液进行反应,得到反相微乳液法淀粉接枝共聚纳米微球;
所述水溶性单体为丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯腈、丙烯酸酯和丙烯醇中的至少一种;
所述乳化剂选自Span80和/或Tween60;
所述引发剂选自偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰、偶氮二异丁脒盐酸盐、过氧化二烷基、过氧化二酰、叔胺和环烷酸盐中至少一种。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述步骤1)中,所述乙醇、所述羟丙基淀粉与所述水的质量比为0.05~0.125:1:13~25;
所述步骤2)中,所述羟丙基淀粉与水溶性单体的质量比为1:1.5~2.75;
所述步骤3)中,所述羟丙基淀粉与所述环己烷、所述乳化剂和所述引发剂的质量比为1:18~30:0.03~0.1:0.001~0.01。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法,其特征在于:所述步骤1)中,所述混合的搅拌转速为10000~15000r/min,所述混合的时间为20~40min;
所述步骤2)中,所述混合的搅拌转速为10000~15000r/min,所述混合的时间为20~40min。
4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于:所述步骤3)中,所述混合的搅拌转速为10000~15000r/min,所述混合的时间为20~40min;
所述步骤4)中,所述反应的搅拌转速为500~1000r/min,所述反应温度为50~70℃,所述反应时间为120~150min。
5.权利要求1-4任一项所述的制备方法得到所述反相微乳液法淀粉接枝共聚纳米微球。
6.权利要求5所述反相微乳液法淀粉接枝共聚纳米微球在制备油藏深部调驱材料中的应用。
7.一种油藏深部调驱材料,其特征在于:该材料的活性成分为权利要求5所述反相微乳液法淀粉接枝共聚纳米微球。
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