CN110385086A - 水性环保纳米多功能嵌段润湿剂及其制备方法 - Google Patents

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CN110385086A CN201910715887.5A CN201910715887A CN110385086A CN 110385086 A CN110385086 A CN 110385086A CN 201910715887 A CN201910715887 A CN 201910715887A CN 110385086 A CN110385086 A CN 110385086A
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Abstract

本发明实施例提供一种水性环保纳米多功能嵌段润湿剂及其制备方法，所述润湿剂的原料包括以下以质量百分比计的组分：硅烷10％～15％、乙烯醚聚合物5％～10％、脂肪酸酰胺5％～10％、纳米无铅二氧化硅10％～15％、纳米硅藻土10％～15％、偶联剂2％～3％、全氟聚合物1％～2％、表面活性剂1％～2％、炔二醇1％～2％、高级脂肪醇3％～5％、链转移剂1％～3％、活控自由基聚合剂1％～2％、催化剂1％～2％、多羟基酚1％～2％、防冻剂0.5％～1％及去离子水25％～35％。本发明实施例提供的水性环保纳米多功能嵌段润湿剂采用独特的嵌段活控结构聚合技术配制，含有多锚固基团且结构稳定，润湿性和活性显著提高。

Description

水性环保纳米多功能嵌段润湿剂及其制备方法
技术领域
本发明实施例涉及润湿剂技术领域，特别是指一种水性环保纳米多功能嵌段润湿剂及其制备方法。
背景技术
润湿剂作为一种表面活性剂，在石油工业、化学工业、食品工业、涂料工业、土木建筑业、纺织工业，造纸工业、药品工业或排水处理工序等领域中，有着极其广泛的应用。
在化学工业和涂料工业等领域，溶液、浆体和原料的工业生产和搅拌分散等加工过程中，不同均聚物的特性结合在了一起。但随着分散的过程产生微粒变化，润湿剂在粒子间贯通吸附，极易产生桥接凝聚，优质的润湿此时尤其重要，优秀的润湿剂具有好的表面活性，在液相基体中可以避免宏观相分离的发生，同时提供微观相分离的性质，在不相容聚合物的共混体系中，加入与均聚物具有相同结构的嵌段共聚物，有效提供相容性，可极大的稳定相态和增强相间的粘附力，伸展在分散体系中。
石油化工领域，储层润湿性的变化和原油采收率密切相关。现有采油方式中，一部分油田处于高含水、高采出的中高渗透注水的“双高”开发方式进行。储层润湿性是控制地层流体区域位置、分布状态及流动特性的一个重要因素，储层孔隙表面的润湿性对毛细管压力、残余含油或防水饱和度、相对渗透率、电性特征和注水开发特征具有本质的影响。润湿性不理想的情况下，水驱能力无法驱动停滞带和岩性透镜体中的储量，由于薄膜状态的石油，孔隙表面呈吸附状和束缚状的石油，以及在注入流体通过的地带，在细小孔隙中被毛细管力束缚的残余油，且大多数不连续，极易造成剩余油无法采出，呈残余状态，提高润湿剂的表面活性的驱替，改善油藏润湿性，提高采出程度，减少剩余油，是一个亟需研究和解决的重要问题。
优秀的润湿剂须具备好的表面活性，这一点对于优化工业行业来说极其重要，包括造纸纺织、食品医药等领域亦是如此。但是，目前大多数的润湿剂无法避免静电排斥和空间位阻的双重相互缠绕的弊病，其表面活性剂中亲油基团对极性较低的颗粒表面结合力不强，容易从粒子表面解吸附，导致均聚物包括颜料填料矿物粉体等粒子重新絮凝；同时亲水基团不能产生足够的稳定效应，而且添加于液基或者浆料系统中，极难稳定存在，干扰制造的正常进行以及产品的质量，更重要的是存在着乳化剂、分子游离和聚合残留物，这些均对环境水源、生物植物和人体健康有着极大的伤害风险。
在水/油的液基中，能够润湿和促使不相容聚合物的共混体系均聚合，活性大且可调，含有多锚固基团，形成双电层静电排斥，对有机无机的颜料填料、矿物粉体和岩性系统的润湿性好，粒子包附强、相对分子质量分布、锚定基团集中，是亟需解决的问题。
具有活性聚合的研究，引起化学工作者以及高分子工业界的高度重视和极大兴趣。活性聚合具有一般聚合方法所不可替代的优点，特别是在控制聚合物一次结构方面具有的优势，为高分子的分子设计提供了强有力的手段，这也推动促进化工涂料行业的技术转型升级，达成化学行业产能升级的进步。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种水性环保纳米多功能嵌段润湿剂，其结构稳定，与液相相容性好，对均聚物润湿性强、活性高，微粒子吸附性强，尤其具有低的扩散效应、临界胶束浓度和水油驱替佳，且绿色环保。
本发明实施例进一步所要解决的技术问题在于，提供一种水性环保纳米多功能嵌段润湿剂的制备方法，能以简单、高效、节能、易于实施的工艺制备出在液相和浆料、岩性等基体系统中，稳定性好，能耗低且适用范围尤其广泛的水性环保纳米多功能嵌段润湿剂。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：一种水性环保纳米多功能嵌段润湿剂，其原料包括以下以质量百分比计的组分：硅烷10％～15％、乙烯醚聚合物5％～10％、脂肪酸酰胺5％～10％、纳米无铅二氧化硅10％～15％、纳米硅藻土10％～15％、偶联剂2％～3％、全氟聚合物1％～2％、表面活性剂1％～2％、炔二醇1％～2％、高级脂肪醇3％～5％、链转移剂1％～3％、活控自由基聚合剂1％～2％、催化剂1％～ 2％、多羟基酚1％～2％、防冻剂0.5％～1％及去离子水25％～35％。
进一步地，所述硅烷为碳原子数在1～21的直链十八烷基、封端羟基的甲基-3,3,3-三氟丙基聚硅氧烷、3,7,11-三甲基十二烷基、脂肪族改性聚醚硅氧烷、短链聚醚改性硅氧烷、侧链聚醚接枝改性的聚硅氧烷、封端羧基改性聚硅氧烷、聚多元醇硅氧烷的一种或其组合。
进一步地，所述乙烯醚聚合物为脂肪醇聚氧乙烯醚、直链聚氧乙烯醚、异构脂肪醇聚氧乙烯醚、2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇聚氧乙烯醚、七甲基三硅氧烷聚氧乙烯醚的至少一种。
进一步地，所述脂肪酸酰胺为芥酸酰胺、亚乙基双肉桂酰胺、亚乙基双肉豆蔻酰胺、亚丁基双棕榈酰胺、亚乙基双硬脂酰胺的一种或组合。
进一步地，所述纳米无铅二氧化硅为中位粒径在10～100nm的氰氧热分解法无铅二氧化硅或粒径在5～100nm的沉降法无铅二氧化硅；所述纳米硅藻土为二氧化硅含量≥92％、中位粒径≤35～50um，比表面积为180～220㎡/g，孔体积为0.3～0.4ml/g的硅藻原土、水洗硅藻土或煅烧硅藻土，所述二氧化硅含量指的是非晶质SiO2含量。
进一步地，所述偶联剂为γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-二乙烯三氨丙基甲基二甲氧基硅烷的至少一种；所述全氟聚合物为全氟聚醚活性单体、三甲氧基全氟聚醚丙烯酸酯、三甲氧基全氟聚醚烯丙基醚、全氟聚醚烯丙基醚的一种；所述表面活性剂为阴离子型的磺酸盐、阴离子型的硫酸酯盐、阴离子型的烷基磷酸酯盐、两性离子氟碳表面活性剂中的一种；所述炔二醇为1,4－丁炔二醇、4,7-二羟基-2,4,7,9- 四甲基-5-癸炔、二甲基辛炔二醇、四甲基癸炔二醇、叔炔二醇的一种。
进一步地，所述高级脂肪醇为碳原子数在14～30的娑罗子醇、羰基直链伯醇、聚氧亚乙基聚氧代亚丙基嵌段聚合物的脂肪酸醇、山梨酸酐脂肪酸酯、链烷烃直链仲醇的一种或其组合。
进一步地，所述链转移剂为十二烷基硫醇、硫基乙醇、硫代硫酸钾、3-巯基丙酸异辛酯硫代硫酸钠、叔十二硫醇、硫基乙酸乙酯的一种或其组合；所述活控自由基聚合剂为2-氰丙基-2-基苯并二硫、2-甲基-2-[(十二基硫硫代碳酰)硫]丙酸、a-二硫代苯甲酯基对苯亚甲基氯化吡啶盐、S,S’-双(a-a’-二甲基-a”-乙酸)三硫代碳酸脂的一种或其组合；所述催化剂为反-二(三苯基膦)二氯化钯(II)、四氯钯酸钠水合物的至少一种。
进一步地，所述多羟基酚为儿茶素、茶红素、黄烷-3,4-二醇的一种；所述防冻剂为食品级丙三醇、1,2-丙二醇、甘油的至少一种；所述去离子水为去除杂质的自来水。
另一方面，本发明实施例还提供一种如上任一项所述的水性环保纳米多功能嵌段润湿剂的制备方法，包含如下步骤：
按原料配方的质量百分比计，在能够进行搅拌、加热、冷却、滴加、氮气置换、利用氮气的加压、和利用真空泵的减压的耐压反应容器中，把占去离子水总质量的15％～20％的去离子水、纳米无铅二氧化硅、占总质量比30％的脂肪酸酰胺、占总质量比20％的硅烷、占总质量比50％的偶联剂、占总质量比30％的炔二醇、占总质量比50％的催化剂，搅拌溶解后，将反应釜升温至110℃～130℃，于0.6～1.3kpa的压力下边低速搅拌，降温冷却至 25℃～40℃，抽真空后充入氮气密封，得到混合溶液A；
按原料配方的质量百分比计，在能够进行搅拌、加热、冷却、滴加、氮气置换、利用氮气的加压、和利用真空泵的减压的耐压反应容器中，把占去离子水总质量的15％～20％的去离子水、纳米硅藻土、占总质量比20％的硅烷、表面活性剂、占总质量比50％的偶联剂、占总质量比30％的炔二醇、占总质量比50％的催化剂，在30℃～40℃的温度下，以磁力搅拌 300～500rpm转速保温搅拌10～15min，升温至90℃～110℃，于0.6～1.3kpa的压力下边低速搅拌，降温冷却至25℃～40℃，抽真空后充入氮气密封，得到混合溶液B；
将所述混合溶液A和混合溶液B，在120±5℃的温度下，于0.6～1.3kpa的压力下边低速搅拌边进行2～2.5小时的脱水干燥，测得含水率为2～3时，停止搅拌，然后降温冷却到常温，得到复合粉体；
按配方百分比计算，在能够进行搅拌、加热、冷却、滴加、氮气置换、利用氮气的加压、和利用真空泵的减压的耐压反应容器中，在60℃～80℃的温度下，把去离子水总质量的 40％～50％的去离子水、然后依次将剩余的硅烷、乙烯醚聚合物、剩余的脂肪酸酰胺、剩余的炔二醇、高级脂肪醇、复合粉体进行滴加，恒温高速搅拌20～30min；
氮气保护下，降温至10℃～15℃后保持恒温，开始滴加全氟聚合物，1～1.5hr滴完，升温至 90℃～110℃恒温反应1.5～2.5hr；降温冷却至25℃～40℃，抽真空后充入氮气密封；降温至10℃～15℃，氮气保护下，开始依次滴加链转移剂、活控自由基聚合剂，2～2.5hr滴完，滴加完毕后，氮气保护下进行磁力低速搅拌，保持恒温，继续反应3～6hr，直至粉体全部悬浮后，滴加多羟基酚、防冻剂，剩余的去离子水，测得液体混合物的体积百分率的M值为60～70时停机，即获得水性环保纳米多功能嵌段润湿剂。
采用上述技术方案后，本发明实施例至少具有如下有益效果：本发明水性环保纳米多功能嵌段润湿剂在确保产品使用的可靠性和安全性的前提下，从材料科学到生态环境等多个学科领域的交叉、渗透和综合，开展深层次的综合交叉基础研究。
1.本发明实施例提供的水性环保纳米多功能嵌段润湿剂，与传统润湿剂相比，嵌段共聚物具有特殊的双子结构，能将不同均聚物的特性结合在了一起，如柔性嵌段的无定形性和弹性以及硬性嵌段的结晶性和刚性，从而表现出特殊的性能，其活性基团一端能吸附在粉碎成细小微粒的粉料表面，另一端液相化化进入液基形成吸附层(吸附基越多，链节越长，吸附层越厚)，产生电荷斥力(水基液相)或熵斥力(油基液相)，使不同应用领域体系的粉料粒子，能够长期润湿润滑悬浮，避免团聚絮凝，能够有效实现液基体系的贮存稳定。
2.在石油化工领域，储层润湿的变化与原油采收率密切相关，本发明产品能够有效的提升储层润湿极为关键，本发明产品采用了带孔状的纳米颗粒作为活性剂的骨料载体，纳米颗粒由于本身库特的微细尺寸效应和表面载带的优秀活性剂，双子嵌段结构所产生的电荷斥力(水基液相)或熵斥力，能够显著提高水油驱替、相渗透率调节注水井增压增注、防止地层伤害、防止结垢沉积，实现对微观油藏润湿性，减少剩余油，显著提升在停滞带和岩性透镜体中的微观剩余油的采出量。
3.本发明实施例提供的水性环保纳米多功能嵌段润湿剂，嵌段共聚的结构，具有更低的扩散效应和临界胶束浓度，因而比起传统的低分子量的表面活性剂具有更高的表面活性。尤其是独特的嵌段活控结构，在溶液里可以形成胶束、囊泡、六角相液晶、层状液晶等有序自组装体，可用于基因载体、药物控释、蛋白质和酶的分子识别、化学物质的选择性增溶和分离等，可以实现在不相容聚合物的共混体系中，加入与均聚物具有相同结构的嵌段共聚物，可有效提供相容性，稳定相态和增强相间的粘附力。
4.在涂料化工领域，本发明实施例提供的水性环保纳米多功能嵌段润湿剂的嵌段结构，其锚固基团羧盐离子、磺酸盐离子吸附在颜料、填料等粒子表面，形成双电层静电排斥，而聚丙烯酸酯链由于空间位阻不会产生相互缠绕，并伸展在分散体系中。由于静电排斥和空间位阻的双重作用，极大的提升了润湿效率，尤其具备极佳的相容性和降低表面张力的性能，有效避免宏观相分离的发生，纳米颗粒在液基中，同时提供微观相分离的性质，形成稳定的悬浮体系，并长久保持。
由于本发明产品的嵌段共聚具有一般聚合方法所不可替代的优点，尤其是含有多锚固基团，吸附量大，特别是在控制聚合物一次结构方面具有的优势，为高分子的分子设计提供了强有力的技术手段，其应用领域极其广泛，包括涂料、胶黏剂、表面活性剂、分散剂、本体特性材料、膜、个人护理品、洗涤剂、凝胶、润滑剂、助剂、表面改性剂、复合材料、生物和电子材料等，亦可以广泛用作热塑性弹性体、表面活性剂、表面修饰剂、聚合物共混的增溶剂等。本发明产品不仅在理论研究上取得巨大进展，而且在工业生产上也已得到很好的应用，产品种类不断增加，应用范围不断扩大，经济和社会效益日益明显。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本申请作进一步详细说明。应当理解，以下的示意性实施例及说明仅用来解释本发明，并不作为对本发明的限定，而且，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。
本发明实施例提供一种水性环保纳米多功能嵌段润湿剂，其原料包括以下以质量百分比计的组分：
硅烷10％～15％；
乙烯醚聚合物5％～10％；
脂肪酸酰胺5％～10％；
纳米无铅二氧化硅10％～15％；
纳米硅藻土10％～15％；
偶联剂2％～3％；
全氟聚合物1％～2％；
表面活性剂1％～2％；
炔二醇1％～2％；
高级脂肪醇3％～5％；
链转移剂1％～3％；
活控自由基聚合剂(RAFT)1％～2％；
催化剂1％～2％；
多羟基酚1％～2％；
防冻剂0.5％～1％；及
去离子水25％～35％。
在具体实施时，所述的硅烷为碳原子数在1～21的直链十八烷基、封端羟基的甲基- 3,3,3-三氟丙基聚硅氧烷、3,7,11-三甲基十二烷基、脂肪族改性聚醚硅氧烷、短链聚醚改性硅氧烷、侧链聚醚接枝改性的聚硅氧烷、封端羧基改性聚硅氧烷、聚多元醇硅氧烷的一种或其组合。
在一个实施例中，所述的乙烯醚为脂肪醇聚氧乙烯醚、直链聚氧乙烯醚、异构脂肪醇聚氧乙烯醚、2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇聚氧乙烯醚、七甲基三硅氧烷聚氧乙烯醚的至少一种。
在一个实施例中，所述的脂肪酸酰胺为芥酸酰胺、亚乙基双肉桂酰胺、亚乙基双肉豆蔻酰胺、亚丁基双棕榈酰胺、亚乙基双硬脂酰胺的一种或组合。
在一个实施例中，所述的纳米无铅二氧化硅为中位粒径在10～100nm的氰氧热分解法无铅二氧化硅、粒径在5～100nm的沉降法无铅二氧化硅的一种。纳米无铅二氧化硅拥有微小粒径和表面孔隙，颗粒粒度分布均匀且非常稳定，常温下保存期长，与大多成膜物质均有良好相容性，可以实现携带偶联改性的所载相应表面活性基团，随溶液渗透进入细微空隙，显著提高润湿性效率。
在一个实施例中，所述的所述纳米硅藻土为二氧化硅含量≥92％、中位粒径≤35～ 50um，比表面积为180～220㎡/g，孔体积为0.3～0.4ml/g的硅藻原土、水洗硅藻土或煅烧硅藻土，所述二氧化硅含量指的是非晶质SiO2含量。材料孔结构对所载的表面活性剂分子的吸附性其至关重要的，本发明实施采用的硅藻土具有多孔结构，具有优异的吸附和吸附容量等特性功能，该纳米硅藻土具备大的比表面积、丰富的官能团、发达孔结构，采用复合材料制备技术让二者有机结合在一起，润湿性和活性明显提高。
在一个实施例中，所述的偶联剂为γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-二乙烯三氨丙基甲基二甲氧基硅烷的至少一种。
在一个实施例中，所述的全氟聚合物为全氟聚醚活性单体、三甲氧基全氟聚醚丙烯酸酯、三甲氧基全氟聚醚烯丙基醚、全氟聚醚烯丙基醚的一种。氟是元素周期表中最活泼的非金属元素，能与大部分其他元素反应生成非常稳定的化合物，具有优异的化学惰性、极高的抗氧化性、抗强腐蚀性等优异，是其他元素不能具备的。通过接枝和制备技术，有效降低聚合物的结晶度，使其熔融温度点降低，解决了传统润湿剂存在低温应用性能差等缺点，在许多恶劣环境下完全可以胜任，应用于液基系统领域，能够显著提高其加工性能的同时，尤其在各种低温、高温环境下依然表现出优越的物理机械性能、耐老化、耐油污性和耐化学品性。
在一个实施例中，所述的表面活性剂为阴离子型的磺酸盐、阴离子型的硫酸酯盐、阴离子型的烷基磷酸酯盐、两性离子氟碳表面活性剂中的一种。
在一个实施例中，所述的炔二醇为1,4－丁炔二醇、4,7-二羟基-2,4,7,9-四甲基-5-癸炔、二甲基辛炔二醇、四甲基癸炔二醇、叔炔二醇的一种。
在一个实施例中，所述的高级脂肪醇为碳原子数在14～30的娑罗子醇、羰基直链伯醇、聚氧亚乙基聚氧代亚丙基嵌段聚合物的脂肪酸醇、山梨酸酐脂肪酸酯、链烷烃直链仲醇的一种或其组合。
在一个实施例中，所述的链转移剂为十二烷基硫醇、硫基乙醇、硫代硫酸钾、3-巯基丙酸异辛酯硫代硫酸钠、叔十二硫醇、硫基乙酸乙酯的一种或其组合。
在一个实施例中，所述的活控自由基聚合剂(RAFT)为2-氰丙基-2-基苯并二硫、2-甲基-2-(十二基硫硫代碳酰)硫丙酸、a-二硫代苯甲酯基对苯亚甲基氯化吡啶盐、S,S’-双(a-a’-二甲基-a”-乙酸)三硫代碳酸脂的一种或其组合。
在一个实施例中，所述的催化剂为反-二(三苯基膦)二氯化钯(II)、四氯钯酸钠水合物的至少一种。
在一个实施例中，所述的多羟基酚为儿茶素、茶红素、黄烷-3,4-二醇的一种。
进一步地，所述的防冻剂为食品级丙三醇、1,2-丙二醇、甘油的至少一种；所述的去离子水可以为去除杂质的自来水。
本发明还提供几个具体实施的配方如下表，表中的百分比均为质量百分比：
上述配方虽然在成分上略有不同，但是所获得的新型水性环保纳米多功能嵌段润湿剂所达到的技术效果总体上是一致的。
另一方面，本发明实施例还提供了上述水性环保纳米多功能嵌段润湿剂的制备方法，包括如下步骤：
按原料配方的质量百分比计，在能够进行搅拌、加热、冷却、滴加、氮气置换、利用氮气的加压、和利用真空泵的减压的耐压反应容器中，把占去离子水总质量的15％～20％的去离子水、纳米无铅二氧化硅、占总质量比30％的脂肪酸酰胺、占总质量比20％的硅烷、占总质量比50％的偶联剂、占总质量比30％的炔二醇、占总质量比50％的催化剂，搅拌溶解后，将反应釜升温至110℃～130℃，于0.6～1.3kpa的压力下边低速搅拌，降温冷却至 25℃～40℃，抽真空后充入氮气密封，得到混合溶液A；
按原料配方的质量百分比计，在能够进行搅拌、加热、冷却、滴加、氮气置换、利用氮气的加压、和利用真空泵的减压的耐压反应容器中，把占去离子水总质量的15％～20％的去离子水、纳米硅藻土、占总质量比20％的硅烷、表面活性剂、占总质量比50％的偶联剂、占总质量比30％的炔二醇、占总质量比50％的催化剂，在30℃～40℃的温度下，以磁力搅拌 300～500rpm转速保温搅拌10～15min，升温至90℃～110℃，于0.6～1.3kpa的压力下边低速搅拌，降温冷却至25℃～40℃，抽真空后充入氮气密封，得到混合溶液B；
将所述混合溶液A和混合溶液B，在120±5℃的温度下，于0.6～1.3kpa的压力下边低速搅拌边进行2～2.5小时的脱水干燥，测得含水率为2～3时，停止搅拌，然后降温冷却到常温，得到复合粉体；
按配方百分比计算，在能够进行搅拌、加热、冷却、滴加、氮气置换、利用氮气的加压、和利用真空泵的减压的耐压反应容器中，在60℃～80℃的温度下，把去离子水总质量的 40％～50％的去离子水、然后依次将剩余的硅烷、乙烯醚聚合物、剩余的脂肪酸酰胺、剩余的炔二醇、高级脂肪醇、复合粉体进行滴加，恒温高速搅拌20～30min；
氮气保护下，降温至10℃～15℃后保持恒温，开始滴加全氟聚合物，1～1.5hr滴完，升温至 90℃～110℃恒温反应1.5～2.5hr；降温冷却至25℃～40℃，抽真空后充入氮气密封；降温至10℃～15℃，氮气保护下，开始依次滴加链转移剂、活控自由基聚合剂，2～2.5hr滴完，滴加完毕后，氮气保护下进行磁力低速搅拌，保持恒温，继续反应3～6hr，直至粉体全部悬浮后，滴加多羟基酚、防冻剂、剩余的去离子水，测得液体混合物的体积百分率的M值为60～70时停机，即获得水性环保纳米多功能嵌段润湿剂。
本发明实施例提供的水性环保纳米多功能嵌段润湿剂具有以下有益效果：
1.绿色环保，产品标准状态下，绿色环保，VOCs含量低于50g/L，远远低于国家标准GBT35602-2017《绿色产品评价(涂料)》、低于HJ2537-2014《环境标志产品技术要求水性涂料》要求的80g/L、GB T 11983-2008《表面活性剂润湿力的测定浸没法》标准、GBT 21088-2007《建筑涂料水性助剂的分类与定义》、GB T 11983-2008《表面活性剂润湿力的测定浸没法》、SY 6360-2016《油田注聚合物、碱液、表面活性剂开采安全规程》(石油标准)等标准的限定，符合国家绿色环保的各项指标要求。
2.本发明产品符合世界卫生组织(WHO)、美国环境保护署的相关标准：ANSI/NFPA18-2011《润湿剂标准(Standard on Wetting Agents)》美国、NFPA18-2017《润湿剂标准(Standard on Wetting Agents)》、AATCC 17-2010《润湿剂效果的评价(effectevaluation of wetting agents)》AATCC27-2009《润湿剂：再润湿剂的评估方法(Wettingagents:evaluation of rewetting agents)》、LEED(Leadership in Energy andEnvironmental Design)绿色建筑评估体系的GS-11和GC-03、ASTM D3960《涂料及相关涂层中挥发性有机化合物含量测定的标准实施规范(Standard Practice for DeterminingVolatile Organic Compound(VOC)Content of Paints and Related Coatings)》、世界卫生组织(WHO)、美国环境保护署(U.S Environmental Protection Agency)、Green Seal、等各项标准指数如HAPs、Volatile Organic Compounds的排放限值的指标要求。
3.润湿性能优秀，在石油化工领域，在向油藏注入采油的过程中，储层润湿性极为关键，是控制地层流体区域位置、分布状态及流动特性的一个重要因素。本产品采用了纳米二氧化硅和纳米硅藻土为载体，充分利用其多孔结构，在其表面通过偶联改性、吸附复配等技术手段，接枝相应表面活性基团来实现的材料间的互补优势，制备出结构稳定的纳米润湿剂。特别是在目前注水开发油藏存在大量剩余油的情况下，本产品能够有效的改变储层润湿性，提高原油采收率，实现改善现有注水开发油藏的对储层润湿性的不足，从而提高原油采收率，产生重要意义。
4.稳定性好。本发明产品独有的双子活性基团结构，这种结构决定了本发明产品具有许多优良的性能，嵌段共聚具有一般聚合方法所不可替代的优点，尤其是含有多锚固基团，吸附量达，特别是在控制聚合物一次结构方面具有的优势，充分利用材料间的互补优势，可以实现有效份活性的叠加、强化各项性能机理的同时，拓宽其应用领域。
5.性能持久，作为一类特殊嵌段活控结构的高性能聚合材料，具有一系列传统润湿剂无法比拟的杰出性能。在应用领域，需要经过一定的自然环境中各种温度，湿度，压力，紫外光照，腐蚀，冲击力等物理化学的考验，并且要经过一定的温度，湿度，压力，紫外光照，腐蚀，冲击力等物理化学的考验。本产品通过接枝和制备技术，有效降低聚合物的结晶度，使其熔融温度点降低，解决了传统润湿剂存在低温应用性能差等缺点，在许多恶劣环境下完全可以胜任，就本结构材料产品能够其使水系统的溶液流动性及速凝更佳而言，绝大多数都是用在关键部位，抵抗恶劣环境，起到特殊作用，是许多水系统领域的现代科技不可缺少的功能材料。
6.本发明的产品嵌段共聚物，在液相基体中可以避免宏观相分离的发生，同时提供微观相分离的性质，在不相容聚合物的共混体系中，加入与均聚物具有相同结构的嵌段共聚物，有效提供相容性，可极大的提升分散效率，稳定相态和增强相间的粘附力，伸展在分散体系中。由于静电排斥和空间位阻的双重作用，形成稳定的悬浮体系，并长久保持。同时作为高分子量的组分，两亲性嵌段聚合物具有更低的扩散效应和临界胶束浓度，因而比起传统的低分子量的表面活性剂具有更高的表面活性。
7.大多数润湿剂在液基中使用过中能够降低表面张力，极易产生泡沫,大多数消泡剂又会降低润湿性。本发明产品结构中的极性基团，支链减弱了相邻分子间的吸引力,在气液界面形成可压缩、易透气的扩展膜，因而本身不易形成泡沫，同时具有一定的消泡能力且长久保持。
8.功能多向，用途广泛。嵌段共聚物在溶液里可以形成胶束、囊泡、六角相液晶、层状液晶等有序自组装体，可用于基因载体、药物控释、蛋白质和酶的分子识别、化学物质的选择性增溶和分离等。由于两亲性嵌段聚合物这些独特的功能，已经成为化学、化工、石油、医学、材料、物理学、电子学、生命科学等诸多学科相互交叉研究应用的产品之一，可广泛应用到涂料行业、印刷行业、能源电子行业、陶瓷行业、颜填料行业、日用品行业等众多领域。
9.本发明的新型环保水性嵌段共聚物分散剂，以水为基质，水资源丰富，尤其制备方法工艺简单，能耗低，包装、贮存和运输方便，从而降低产业化成本，而且制造过程中无废水，废气，废渣产生，安全环保，利于工业化生产。
上面对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水性环保纳米多功能嵌段润湿剂，其特征在于，其原料包括以下以质量百分比计的组分：硅烷10％～15％、乙烯醚聚合物5％～10％、脂肪酸酰胺5％～10％、纳米无铅二氧化硅10％～15％、纳米硅藻土10％～15％、偶联剂2％～3％、全氟聚合物1％～2％、表面活性剂1％～2％、炔二醇1％～2％、高级脂肪醇3％～5％、链转移剂1％～3％、活控自由基聚合剂1％～2％、催化剂1％～2％、多羟基酚1％～2％、防冻剂0.5％～1％及去离子水25％～35％。
2.如权利要求1所述的水性环保纳米多功能嵌段润湿剂，其特征在于，所述硅烷为碳原子数在1～21的直链十八烷基、封端羟基的甲基-3,3,3-三氟丙基聚硅氧烷、3,7,11-三甲基十二烷基、脂肪族改性聚醚硅氧烷、短链聚醚改性硅氧烷、侧链聚醚接枝改性的聚硅氧烷、封端羧基改性聚硅氧烷、聚多元醇硅氧烷的一种或其组合。
3.如权利要求1所述的水性环保纳米多功能嵌段润湿剂，其特征在于，所述乙烯醚聚合物为脂肪醇聚氧乙烯醚、直链聚氧乙烯醚、异构脂肪醇聚氧乙烯醚、2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇聚氧乙烯醚、七甲基三硅氧烷聚氧乙烯醚的至少一种。
4.如权利要求1所述的水性环保纳米多功能嵌段润湿剂，其特征在于，所述脂肪酸酰胺为芥酸酰胺、亚乙基双肉桂酰胺、亚乙基双肉豆蔻酰胺、亚丁基双棕榈酰胺、亚乙基双硬脂酰胺的一种或组合。
5.如权利要求1所述的水性环保纳米多功能嵌段润湿剂，其特征在于，所述纳米无铅二氧化硅为中位粒径在10～100nm的氰氧热分解法无铅二氧化硅或粒径在5～100nm的沉降法无铅二氧化硅；所述纳米硅藻土为二氧化硅含量≥92％、中位粒径≤35～50um，比表面积为180～220㎡/g，孔体积为0.3～0.4ml/g的硅藻原土、水洗硅藻土或煅烧硅藻土，所述二氧化硅含量指的是非晶质SiO2含量。
6.如权利要求1所述的水性环保纳米多功能嵌段润湿剂，其特征在于，所述偶联剂为γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-二乙烯三氨丙基甲基二甲氧基硅烷的至少一种；所述全氟聚合物为全氟聚醚活性单体、三甲氧基全氟聚醚丙烯酸酯、三甲氧基全氟聚醚烯丙基醚、全氟聚醚烯丙基醚的一种；所述表面活性剂为阴离子型的磺酸盐、阴离子型的硫酸酯盐、阴离子型的烷基磷酸酯盐、两性离子氟碳表面活性剂中的一种；所述炔二醇为1,4－丁炔二醇、4,7-二羟基-2,4,7,9-四甲基-5-癸炔、二甲基辛炔二醇、四甲基癸炔二醇、叔炔二醇的一种。
7.如权利要求1所述的水性环保纳米多功能嵌段润湿剂，其特征在于，所述高级脂肪醇为碳原子数在14～30的娑罗子醇、羰基直链伯醇、聚氧亚乙基聚氧代亚丙基嵌段聚合物的脂肪酸醇、山梨酸酐脂肪酸酯、链烷烃直链仲醇的一种或其组合。
8.如权利要求1所述的水性环保纳米多功能嵌段润湿剂，其特征在于，所述链转移剂为十二烷基硫醇、硫基乙醇、硫代硫酸钾、3-巯基丙酸异辛酯硫代硫酸钠、叔十二硫醇、硫基乙酸乙酯的一种或其组合；所述活控自由基聚合剂为2-氰丙基-2-基苯并二硫、2-甲基-2-[(十二基硫硫代碳酰)硫]丙酸、a-二硫代苯甲酯基对苯亚甲基氯化吡啶盐、S,S’-双(a-a’-二甲基-a”-乙酸)三硫代碳酸脂的一种或其组合；所述催化剂为反-二(三苯基膦)二氯化钯(II)、四氯钯酸钠水合物的至少一种。
9.如权利要求1所述的水性环保纳米多功能嵌段润湿剂，其特征在于，所述多羟基酚为儿茶素、茶红素、黄烷-3,4-二醇的一种；所述防冻剂为食品级丙三醇、1,2-丙二醇、甘油的至少一种；所述去离子水为去除杂质的自来水。
10.如权利要求1-9任一项所述的水性环保纳米多功能嵌段润湿剂的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：
按原料配方的质量百分比计，在能够进行搅拌、加热、冷却、滴加、氮气置换、利用氮气的加压、和利用真空泵的减压的耐压反应容器中，把占去离子水总质量的15％～20％的去离子水、纳米无铅二氧化硅、占总质量比30％的脂肪酸酰胺、占总质量比20％的硅烷、占总质量比50％的偶联剂、占总质量比30％的炔二醇、占总质量比50％的催化剂，搅拌溶解后，将反应釜升温至110℃～130℃，于0.6～1.3kpa的压力下边低速搅拌，降温冷却至25℃～40℃，抽真空后充入氮气密封，得到混合溶液A；
按原料配方的质量百分比计，在能够进行搅拌、加热、冷却、滴加、氮气置换、利用氮气的加压、和利用真空泵的减压的耐压反应容器中，把占去离子水总质量的15％～20％的去离子水、纳米硅藻土、占总质量比20％的硅烷、表面活性剂、占总质量比50％的偶联剂、占总质量比30％的炔二醇、占总质量比50％的催化剂，在30℃～40℃的温度下，以磁力搅拌300～500rpm转速保温搅拌10～15min，升温至90℃～110℃，于0.6～1.3kpa的压力下边低速搅拌，降温冷却至25℃～40℃，抽真空后充入氮气密封，得到混合溶液B；
将所述混合溶液A和混合溶液B，在120±5℃的温度下，于0.6～1.3kpa的压力下边低速搅拌边进行2～2.5小时的脱水干燥，测得含水率为2～3时，停止搅拌，然后降温冷却到常温，得到复合粉体；
按配方百分比计算，在能够进行搅拌、加热、冷却、滴加、氮气置换、利用氮气的加压、和利用真空泵的减压的耐压反应容器中，在60℃～80℃的温度下，把去离子水总质量的40％～50％的去离子水、然后依次将剩余的硅烷、乙烯醚聚合物、剩余的脂肪酸酰胺、剩余的炔二醇、高级脂肪醇、复合粉体进行滴加，恒温高速搅拌20～30min；
氮气保护下，降温至10℃～15℃后保持恒温，开始滴加全氟聚合物，1～1.5hr滴完，升温至90℃～110℃恒温反应1.5～2.5hr；降温冷却至25℃～40℃，抽真空后充入氮气密封；降温至10℃～15℃，氮气保护下，开始依次滴加链转移剂、活控自由基聚合剂，2～2.5hr滴完，滴加完毕后，氮气保护下进行磁力低速搅拌，保持恒温，继续反应3～6hr，直至粉体全部悬浮后，滴加多羟基酚、防冻剂、剩余的去离子水，测得液体混合物的体积百分率的M值为60～70时停机，即获得水性环保纳米多功能嵌段润湿剂。
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