CN112920321B - 一种调驱用聚丙烯酰胺基核壳结构耐温抗盐高强型纳米级微球及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种调驱用聚丙烯酰胺基核壳结构耐温抗盐高强型纳米级微球及其制备方法,涉及高分子化学和石油钻完井工程交叉技术领域,该聚丙烯酰胺基核壳结构耐温抗盐高强型纳米级微球由丙烯酰胺单体、耐温抗盐材料、纳米增强颗粒、晶须增韧剂、分散剂、交联剂、酸碱调节剂、表面活性剂、引发剂、转相剂、分散相及连续相经反相微乳液聚合得到,该聚丙烯酰胺基核壳结构耐温抗盐高强型纳米级微球可完美匹配不同渗透性的油层和非均质型地层,并且适用于极端油藏条件,纳米增强颗粒及晶须增韧剂的加入使其具有更优异的封堵强度与运移韧性,能够明显提升原油采收率,同时,其制备方法简单、易于操作、造价成本低、适合大规模工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及高分子化学和石油钻完井工程交叉技术领域,具体为一种调驱用聚丙烯酰胺基核壳结构耐温抗盐高强型纳米级微球及其制备方法。
背景技术
随人类社会的不断发展,对能源的需求不断增加。目前,常规油气资源的开发已面临严峻的挑战,油气资源的短缺已是人们正面临的问题。因此,提高开发油田的原油采收率成为一个全球性的挑战。特别地,对于高温高盐区块油气储层,调剖技术存在耐温抗盐性能差、控水稳油效果差等极为突出的问题,严重影响油田原油的采收率。聚合物在油田勘探开发过程中发挥着举足轻重的作用,但是随勘探开发难度增加,非常规油气藏占比的增大,应用于调剖技术的深部调剖效果一般且存在注入深度与封堵强度间的矛盾,应用性能有待进一步提升。
聚丙烯酰胺基微球是近些年逐渐发展起来的一种新型深部调剖技术。聚丙烯酰胺基微球遇水体系具有可膨胀、挤压易变形特性,可完美匹配不同渗透性的油层和非均质型地层,注入运移的过程中实现封堵地层孔喉、突破、深入及再封堵的逐级调剖特性,促使深部液流转向,达到扩大水驱波及面积、提高油田采收率的目的。该技术较为突出的优势是聚丙烯酰胺基微球粒径可控,纳米级到微米级颗粒的构建均可通过调整合成工艺及技术参数实现,且膨胀倍数和时间均可控;同时,聚丙烯酰胺基微球对油藏储层的适应性强,微球在运移过程中遇到多孔介质会在外力作用下发生自身形变即可适应大孔道、高渗透区域的高含水储层,也可适应小孔道、低渗透区域油藏深部实现调剖改善水驱效果;此外,聚丙烯酰胺基微球耐温抗盐性强,能较好的适应地层恶劣的采油环境,应用广泛。
目前阶段,现有聚丙烯酰胺基微球技术存在造价成本高、高温高盐施工条件下封堵强度较差等问题,因此,亟需针对极端的油藏环境,研发一种调驱用聚丙烯酰胺基核壳结构耐温抗盐高强型纳米级微球,旨在提升其热稳定性、耐盐性能、封堵强度、运移韧性及微裂隙匹配性,以便用于地下油井的深部堵水调剖过程。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种调驱用聚丙烯酰胺基核壳结构耐温抗盐高强型纳米级微球,解决目前聚丙烯酰胺基微球技术造价成本高、封堵强度、运移韧性、热稳定性及耐盐性能差等问题,以便用于极端油藏环境下地下油井的深部堵水调剖作业,从而提高原油的采收率,其具体方案如下:
一种调驱用聚丙烯酰胺基核壳结构耐温抗盐高强型纳米级微球,按质量百分数计,由以下组分的原料经反相微乳液聚合制得:
水溶性引发剂0.3%~0.5%;
转相剂1.5%~4.0%;
油相溶液:
油相介质30%~34%;
表面活性剂10%~12.5%,所述表面活性剂的HLB值为7~8;
水相溶液:
水相介质20%~25%;
丙烯酰胺单体15%~20%;
耐温抗盐材料7.0%~12%;
纳米增强颗粒0.5%~1.0%;
晶须增韧剂0.5%~1.0%;
分散剂0.3%~0.5%;
交联剂0.4%~0.8%;
其余为酸碱调节剂,用于调整水相溶液的PH值至6.5~7.0;
以上各组分质量含量之和为100%,其中水相介质为分散相;油相介质为连续相。
优选的,所述纳米增强颗粒选自纳米二氧化硅、纳米碳酸钙及纳米氮化硅中的一种或多种。
优选的,所述晶须增韧剂选自聚(丙烯酸丁酯-苯乙烯)晶须、碳酸钙晶须、氧化锌晶须中的一种或多种。
优选的,所述耐温抗盐材料选自2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、对苯乙烯磺酸钠、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵及二甲基二烯丙基氯化铵中的一种或多种。
优选的,所述分散剂选自六偏磷酸钠、三聚磷酸钠和焦磷酸钠中的一种或多种。
优选的,所述水溶性引发剂中氧化剂选自过硫酸铵、过硫酸钾中的一种,还原剂为亚硫酸氢钠。
优选的,所述交联剂选自N,N-亚甲基双丙烯酰胺、N,N-亚甲基双甲基丙烯酰胺及乌洛托品中的一种或多种。
优选的,所述表面活性剂由司盘80、吐温80及聚乙二醇PEG-400中的两种复合而成。
优选的,所述油相介质选自白油、柴油及液体石蜡中的一种,所述水相介质为去离子水。
优选的,所述转相剂选自吐温80、吐温60、聚氧乙烯辛基苯酚醚-10中的一种或多种。
本发明的又一目的在于提供一种上述耐温抗盐高强型纳米级微球的制备方法,其制备方法简单、易于操作、造价成本低,本方法包括以下步骤:
S1、乳化:
S11、制备油相溶液:在室温条件下向油相介质中通入通惰性气体除氧,然后在搅拌条件下向油相介质中滴加表面活性剂;
S12、制备水相溶液:在室温条件下依次向水相介质中加入丙烯酰胺单体、耐温抗盐材料、纳米增强颗粒、晶须增韧剂、分散剂和交联剂,搅拌使其溶解完全、超声震荡使其分散均匀,然后加入酸碱调节剂调节体系pH值为6.5~7.0,然加入水溶性引发剂中的氧化剂溶解完全;
S13、制备油包水型微乳液:在搅拌条件下将水相溶液滴入油相溶液中,控制搅拌速率和滴加速率分别为200r/min~300r/min和1g/min~2g/min即可得;
S2.聚合:在室温条件下,向油包水型微乳液中通惰性气体除氧;在惰性气体保护调价下向油包水型微乳液中加入水溶性引发剂中的还原剂进行反应;反应体系上升至最高温度后自然降温至25℃~30℃,保温60min~120min,即得聚丙烯酰胺基核壳结构耐温抗盐高强型纳米级微球乳液;
S3.处理:向纳米级微球乳液中加入转相剂,然后无水乙醇沉析产生白色粉末状沉淀,再次无水乙醇和丙酮交替洗涤并抽滤,抽滤所得的干粉放置于45℃~55℃真空干燥烘箱真空干燥4h~6h,得到聚丙烯酰胺基核壳结构耐温抗盐高强型纳米级微球干粉。
与现有的技术相比,本发明的有益效果如下:
(1)本发明公开的聚丙烯酰胺基核壳结构耐温抗盐高强型纳米级微球具有规整的球形微纳米核壳结构且初始粒径为100nm~160nm,具备吸水膨胀、挤压易变形特性,可完美匹配不同渗透性的油层和非均质型地层。
(2)本发明公开的聚丙烯酰胺基核壳结构耐温抗盐高强型纳米级微球热稳定性、耐盐性能、封堵强度、运移韧性及地层匹配性优异,适用于极端油藏条件下地下油井的调剖作业,提升原油采收率明显。
(3)本发明公开的聚丙烯酰胺基核壳结构耐温抗盐高强型纳米级微球制备方法简单、易于操作、造价成本低、适合大规模工业化生产。
附图说明
图1是实施例3所得聚丙烯酰胺基核壳结构耐温抗盐高强型纳米级微球粒径分布图。
具体实施方式
下面将结合实例对本发明的具体实施方式进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。
本实施例中的百分数如没有特殊说明,均为质量百分数。
下面结合实施例对本发明作进一步描述:
实施例1
一种调驱用聚丙烯酰胺基核壳结构耐温抗盐高强型纳米级微球,其组分包括:按照质量百分比计算,丙烯酰胺单体20wt%、耐温抗盐材料7.0wt%、纳米增强颗粒0.5wt%、晶须增韧剂0.5wt%、分散剂0.3wt%、交联剂0.8wt%、水溶性引发剂0.3wt%、表面活性剂10wt%、转相剂4.0wt%、水相介质25wt%、油相介质30wt%,其余为酸碱调节剂。
其中,耐温抗盐材料为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和二甲基二烯丙基氯化铵复配产物,质量配比为4:1;纳米增强材料为纳米碳酸钙和纳米氮化硅的复配产物,质量配比为1:1;晶须增韧剂为碳酸钙晶须;分散剂为焦磷酸钠;酸碱调节剂为氢氧化钠;交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺和乌洛托品的复配产物,质量配比为1:1;水溶性引发剂为氧化剂过硫酸钾和还原剂亚硫酸氢钠的复配产物,质量配比为1:1;表面活性剂为司盘80和聚乙二醇PEG-400的复配产物,质量配比为1.78:1,HLB至为7.0;转相剂为吐温80;水相介质为去离子水;油相介质为柴油。
聚丙烯酰胺基核壳结构耐温抗盐高强型纳米级微球,包括以下步骤:
S1.乳化:25℃条件下向带有温度计、搅拌装置、通惰性气体装置和恒压滴液漏斗的四口反应烧瓶中加入30wt%油相介质,80r/min搅拌速率下加入10wt%表面活性剂,控制滴加速率为0.5g/min,即可得油相,备用;25℃条件下向烧杯中加入25wt%水相介质,然后依次加入20wt%丙烯酰胺单体、7.0wt%耐温抗盐材料、0.5wt%纳米增强颗粒、0.5wt%晶须增韧剂、0.3wt%分散剂和0.8wt%交联剂,200r/min下搅拌溶解完全、超声震荡分散均匀,加入酸碱调节剂调节体系pH值为7.0,加入0.15wt%氧化剂过硫酸钾溶解完全即可得水相,置于恒压滴液漏斗,备用;水相经恒压滴液漏斗加入油相,控制搅拌速率和滴加速率分别为200r/min和2g/min即可得油包水型微乳液。
S2.聚合:25℃条件下,油包水型微乳液通惰性气体除氧30min后加入0.15wt%还原剂亚硫酸氢钠引发聚合反应,反应体系温度由于反应自身放热急剧上升至最高温度后自然降温至25℃,保温120min,关闭惰性气体气源即可得聚丙烯酰胺基核壳结构耐温抗盐高强型纳米级微球乳液;
S3.处理:聚合阶段所得油包水型微乳液中加入4.0wt%转相剂,然后无水乙醇沉析产生白色粉末状沉淀,再次无水乙醇和丙酮交替洗涤并抽滤,抽滤所得的干粉放置于55℃真空干燥烘箱真空干燥6h,最终所得聚丙烯酰胺基耐温抗盐型纳米级微球干粉密封保存即可。
实施例2
一种调驱用聚丙烯酰胺基核壳结构耐温抗盐高强型纳米级微球,其组分包括:按照质量百分比计算,丙烯酰胺单体15wt%、耐温抗盐材料12wt%、纳米增强颗粒1.0wt%、晶须增韧剂1.0wt%、分散剂0.5wt%、交联剂0.4wt%、水溶性引发剂0.5wt%、表面活性剂10wt%、转相剂4.0wt%、水相介质20wt%、油相介质34wt%,其余为酸碱调节剂。
其中,耐温抗盐材料为对苯乙烯磺酸钠和二甲基二烯丙基氯化铵复配产物,质量配比为4:1;纳米增强材料为纳米二氧化硅和纳米碳酸钙的复配产物,质量配比为1:1;晶须增韧剂为氧化锌晶须;分散剂为三聚磷酸钠;酸碱调节剂为氢氧化钠;交联剂为N,N-亚甲基双甲基丙烯酰胺和乌洛托品的复配产物,质量配比为1:1;水溶性引发剂为氧化剂过硫酸铵和还原剂亚硫酸氢钠的复配产物,质量配比为1:1;表面活性剂为司盘80和吐温80的复配产物,质量配比为1.89:1,HLB至为8.0;转相剂为吐温60;水相介质为去离子水;油相介质为白油。
聚丙烯酰胺基核壳结构耐温抗盐高强型纳米级微球,包括以下步骤:
S1.乳化:25℃条件下向带有温度计、搅拌装置、通惰性气体装置和恒压滴液漏斗的四口反应烧瓶中加入34wt%油相介质,80r/min搅拌速率下加入10wt%表面活性剂,控制滴加速率为0.5g/min,即可得油相,备用;25℃条件下向烧杯中加入20wt%水相介质,然后依次加入15wt%丙烯酰胺单体、12wt%耐温抗盐材料、1.0wt%纳米增强颗粒、1.0wt%晶须增韧剂、0.5wt%分散剂和0.4wt%交联剂,200r/min下搅拌溶解完全、超声震荡分散均匀,加入酸碱调节剂调节体系pH值为6.5,加入0.25wt%氧化剂过硫酸铵溶解完全即可得水相,置于恒压滴液漏斗,备用;水相经恒压滴液漏斗加入油相,控制搅拌速率和滴加速率分别为200r/min和2g/min即可得油包水型微乳液。
S2.聚合:25℃条件下,油包水型微乳液通惰性气体除氧30min后加入0.25wt%还原剂亚硫酸氢钠引发聚合反应,反应体系温度由于反应自身放热急剧上升至最高温度后自然降温至25℃,保温120min,关闭惰性气体气源即可得聚丙烯酰胺基核壳结构耐温抗盐高强型纳米级微球乳液;
S3.处理:聚合阶段所得油包水型微乳液中加入4.0wt%转相剂,然后无水乙醇沉析产生白色粉末状沉淀,再次无水乙醇和丙酮交替洗涤并抽滤,抽滤所得的干粉放置于55℃真空干燥烘箱真空干燥6h,最终所得聚丙烯酰胺基耐温抗盐型纳米级微球干粉密封保存即可。
实施例3
一种调驱用聚丙烯酰胺基核壳结构耐温抗盐高强型纳米级微球,其组分包括:按照质量百分比计算,丙烯酰胺单体15wt%、耐温抗盐材料12wt%、纳米增强颗粒1.0wt%、晶须增韧剂1.0wt%、分散剂0.4wt%、交联剂0.6wt%、水溶性引发剂0.4wt%、表面活性剂12.5wt%、转相剂1.5wt%、水相介质20wt%、油相介质34wt%,其余为酸碱调节剂。
其中,耐温抗盐材料为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵复配产物,质量配比为4:1;纳米增强材料为纳米二氧化硅和纳米氮化硅的复配产物,质量配比为1:1;晶须增韧剂为聚(丙烯酸丁酯-苯乙烯)晶须;分散剂为六偏磷酸钠;酸碱调节剂为氢氧化钠;交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺和N,N-亚甲基双甲基丙烯酰胺的复配产物,质量配比为1:1;水溶性引发剂为氧化剂过硫酸铵和还原剂亚硫酸氢钠的复配产物,质量配比为1:1;表面活性剂为司盘80和吐温80的复配产物,质量配比为2.3:1,HLB至为7.5;转相剂为聚氧乙烯辛基苯酚醚-10;水相介质为去离子水;油相介质为液体石蜡。
聚丙烯酰胺基核壳结构耐温抗盐高强型纳米级微球,包括以下步骤:
S1.乳化:25℃条件下向带有温度计、搅拌装置、通惰性气体装置和恒压滴液漏斗的四口反应烧瓶中加入34wt%油相介质,80r/min搅拌速率下加入12.5wt%表面活性剂,控制滴加速率为0.5g/min,即可得油相,备用;25℃条件下向烧杯中加入20wt%水相介质,然后依次加入15wt%丙烯酰胺单体、12wt%耐温抗盐材料、1.0wt%纳米增强颗粒、1.0wt%晶须增韧剂、0.4wt%分散剂和0.6wt%交联剂,200r/min下搅拌溶解完全、超声震荡分散均匀,加入酸碱调节剂调节体系pH值为6.5,加入0.20wt%氧化剂过硫酸铵溶解完全即可得水相,置于恒压滴液漏斗,备用;水相经恒压滴液漏斗加入油相,控制搅拌速率和滴加速率分别为300r/min和1g/min即可得油包水型微乳液。
S2.聚合:25℃条件下,油包水型微乳液通惰性气体除氧30min后加入0.20wt%还原剂亚硫酸氢钠引发聚合反应,反应体系温度由于反应自身放热急剧上升至最高温度后自然降温至25℃,保温120min,关闭惰性气体气源即可得聚丙烯酰胺基核壳结构耐温抗盐高强型纳米级微球乳液;
S3.处理:聚合阶段所得油包水型微乳液中加入1.5wt%转相剂,然后无水乙醇沉析产生白色粉末状沉淀,再次无水乙醇和丙酮交替洗涤并抽滤,抽滤所得的干粉放置于55℃真空干燥烘箱真空干燥6h,最终所得聚丙烯酰胺基耐温抗盐型纳米级微球干粉密封保存即可。
对比例1
一种调驱用聚丙烯酰胺基核壳结构耐温抗盐高强型纳米级微球,其组分包括:按照质量百分比计算,丙烯酰胺单体20wt%、耐温抗盐材料8.5wt%、交联剂0.8wt%、水溶性引发剂0.3wt%、表面活性剂10wt%、转相剂4.0wt%、水相介质25wt%、油相介质30wt%,其余为酸碱调节剂。
其中,耐温抗盐材料为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和二甲基二烯丙基氯化铵复配产物,质量配比为4:1;酸碱调节剂为氢氧化钠;交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺和乌洛托品的复配产物,质量配比为1:1;水溶性引发剂为氧化剂过硫酸钾和还原剂亚硫酸氢钠的复配产物,质量配比为1:1;表面活性剂为司盘80和聚乙二醇PEG-400的复配产物,质量配比为1.78:1,HLB至为7.0;转相剂为聚氧乙烯辛基苯酚醚-10;水相介质为去离子水;油相介质为柴油。
聚丙烯酰胺基核壳结构耐温抗盐高强型纳米级微球,包括以下步骤:
S1.乳化:25℃条件下向带有温度计、搅拌装置、通惰性气体装置和恒压滴液漏斗的四口反应烧瓶中加入30wt%油相介质,80r/min搅拌速率下加入10wt%表面活性剂,控制滴加速率为0.5g/min,即可得油相,备用;25℃条件下向烧杯中加入25wt%水相介质,然后依次加入20wt%丙烯酰胺单体、8.5wt%耐温抗盐材料和0.8wt%交联剂,200r/min下搅拌溶解完全、超声震荡分散均匀,加入酸碱调节剂调节体系pH值为6.5,加入0.15wt%氧化剂过硫酸钾溶解完全即可得水相,置于恒压滴液漏斗,备用;水相经恒压滴液漏斗加入油相,控制搅拌速率和滴加速率分别为200r/min和2g/min即可得油包水型微乳液。
S2.聚合:25℃条件下,油包水型微乳液通惰性气体除氧30min后加入0.15wt%还原剂亚硫酸氢钠引发聚合反应,反应体系温度由于反应自身放热急剧上升至最高温度后自然降温至25℃,保温120min,关闭惰性气体气源即可得聚丙烯酰胺基核壳结构耐温抗盐高强型纳米级微球乳液;
S3.处理:聚合阶段所得油包水型微乳液中加入4.0wt%转相剂,然后无水乙醇沉析产生白色粉末状沉淀,再次无水乙醇和丙酮交替洗涤并抽滤,抽滤所得的干粉放置于55℃真空干燥烘箱真空干燥6h,最终所得聚丙烯酰胺基耐温抗盐型纳米级微球干粉密封保存即可。
性能测试
对实施例1~3以及对比例1的聚丙烯酰胺基耐温抗盐型纳米级微球进行性能测试,具体测试方法如下:
初始粒径测试:100mL无水乙醇中加入0.1g聚丙烯酰胺基核壳结构耐温抗盐高强型纳米级微球,超声震荡30min分散均匀,然后采用动态光散射仪直接测试即可。
膨胀倍数测试:200r/min搅拌转速下,1000mL去离子水中加入1.0g聚丙烯酰胺基核壳结构耐温抗盐高强型纳米级微球,恒速搅拌2~5min后25℃条件下静置7d,然后采用动态光散射仪直接测试即可,则膨胀倍数=吸水后粒径/初始粒径。
热稳定性测试:200r/min搅拌转速下,1000mL去离子水中加入1.0g聚丙烯酰胺基核壳结构耐温抗盐高强型纳米级微球,恒速搅拌2~5min后25℃条件下静置7d,过滤称重后置于滚子加热炉中进行高温老化16h,冷却至室温后取出再称重,对比高温老化前后质量即可判断热稳定性,前后质量变化率小于5%即视为稳定。
耐受矿化度范围:200r/min搅拌转速下,1000mL不同矿化度水中加入1.0g聚丙烯酰胺基核壳结构耐温抗盐高强型纳米级微球,恒速搅拌2~5min后25℃条件下静置7d,然后采用动态光散射仪直接测试即可判断耐受矿化度范围,相较于去离子水体系中吸水后粒径的变化率小于20%即视为耐受矿化度性能良好。
注入及封堵性能评价:利用多功能岩芯驱替装置完成聚丙烯酰胺基核壳结构耐温抗盐高强型纳米级微球溶液注入和封堵性能评价,以最大注入压力表征注入性能,以封堵率表征封堵性能,微球浓度为0.3wt%,驱替液为去离子水,选用岩芯渗透率38~42mD,属于低渗岩芯。
实施例1~3以及对比例1所得聚丙烯酰胺基耐温抗盐型纳米级微球性能参数如下表1所示,包括初始粒径,膨胀倍数、热稳定性和耐受矿化度范围等;实施例1~3以及对比例1所得聚丙烯酰胺基耐温抗盐型纳米级微球应用性能如下表2所示,包括最大注入压力和封堵率。
表1实施例1~3和对比例1所得微球性能参数
试样 | 初始粒径 | 膨胀倍数 | 热稳定性 | 耐受矿化度范围 |
实施例1 | 160nm | 3.2 | 140℃ | 20000~26000mg/L |
实施例2 | 160nm | 3.0 | 160℃ | 26000~32000mg/L |
实施例3 | 100nm | 3.0 | 160℃ | 26000~32000mg/L |
对比例1 | 160nm | 3.2 | 110℃ | 18000~22000mg/L |
表2实施例1~3和对比例1所得微球应用性能
试样 | 最大注入压力/MPa | 封堵率/% |
实施例1 | 0.41 | 93.58 |
实施例2 | 0.42 | 94.64 |
实施例3 | 0.46 | 97.92 |
对比例1 | 0.34 | 82.43 |
上述表1表明本发明一种调驱用聚丙烯酰胺基核壳结构耐温抗盐高强型纳米级微球呈规整的球形微纳米核壳结构且初始粒径为100nm~160nm,纳米增强颗粒及晶须增韧剂的加入使其具有更优的耐热稳定性和抗盐性能,表2表明本发明一种调驱用聚丙烯酰胺基核壳结构耐温抗盐高强型纳米级微球具有更优异的封堵强度与运移韧性,成功克服了微球运移过程中挤压变形碎裂及至目的层位封堵强度不足等难题,可实现对渗水通道的有效封堵,提升原油采收率。
本发明在上文已优选实施例公开,但是本领域的技术人员应理解的是,这些实施例仅用于描述本发明,而不应理解为限制本发明的范围。在不脱离本发明原理的前提下,还能进一步改进,这些改进也应视为本发明的保护。
Claims (4)
1.一种调驱用聚丙烯酰胺基核壳结构耐温抗盐高强型纳米级微球,按质量百分数计,由以下组分的原料经反相微乳液聚合制得:
水溶性引发剂0.3%~0.5%;
转相剂1.5%~4.0%;
油相溶液:
油相介质30%~34%;
表面活性剂10%~12.5%,所述表面活性剂的HLB值为7~8;
水相溶液:
水相介质20%~25%;
丙烯酰胺单体15%~20%;
耐温抗盐材料7.0%~12%;
纳米增强颗粒0.5%~1.0%;
晶须增韧剂0.5%~1.0%;
分散剂0.3%~0.5%;
交联剂0.4%~0.8%;
其余为酸碱调节剂,用于调整水相溶液的pH值至6.5~7.0;
以上各组分质量含量之和为100%,其中水相介质为分散相;油相介质为连续相;
所述纳米增强颗粒选自纳米二氧化硅、纳米碳酸钙及纳米氮化硅中的一种或多种;所述晶须增韧剂选自聚(丙烯酸丁酯-苯乙烯)晶须、碳酸钙晶须、氧化锌晶须中的一种或多种;所述耐温抗盐材料选自2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、对苯乙烯磺酸钠、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵中的一种或多种;所述分散剂选自六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、焦磷酸钠中的一种或多种;所述交联剂选自N,N-亚甲基双丙烯酰胺、N,N-亚甲基双甲基丙烯酰胺、乌洛托品中的一种或多种;所述表面活性剂由司盘80、吐温80及聚乙二醇PEG-400中的两种复合而成。
2.一种如权利要求1所述的耐温抗盐高强型纳米级微球的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、乳化:
S11、制备油相溶液:在室温条件下向油相介质中通入通惰性气体除氧,然后在搅拌条件下向油相介质中滴加表面活性剂;
S12、制备水相溶液:在室温条件下依次向水相介质中加入丙烯酰胺单体、耐温抗盐材料、纳米增强颗粒、晶须增韧剂、分散剂和交联剂,搅拌使其溶解完全、超声震荡使其分散均匀,然后加入酸碱调节剂调节体系pH值为6.5~7.0,然后加入水溶性引发剂中氧化剂溶解完全;
S13、制备油包水型微乳液:在搅拌条件下将水相溶液滴入油相溶液中,控制搅拌速率和滴加速率分别为200r/min~300r/min和1g/min~2g/min即得;
S2.聚合:在室温条件下,向油包水型微乳液中通惰性气体除氧;在惰性气体保护条件下向油包水型微乳液中加入水溶性引发剂中的还原剂进行反应;反应体系上升至最高温度后自然降温至25℃~30℃,保温60min~120min,即得聚丙烯酰胺基核壳结构耐温抗盐高强型纳米级微球乳液;
S3.处理:向纳米级微球乳液中加入转相剂,然后无水乙醇沉析产生白色粉末状沉淀,再次无水乙醇和丙酮交替洗涤并抽滤,抽滤所得的干粉放置于45℃~55℃真空干燥烘箱真空干燥4h~6h,得到聚丙烯酰胺基核壳结构耐温抗盐高强型纳米级微球干粉。
3.一种如权利要求2所述的耐温抗盐高强型纳米级微球的制备方法,其特征在于,所述步骤S12中搅拌过程、超声振动中温度控制在25℃~30℃。
4.一种如权利要求2所述的耐温抗盐高强型纳米级微球的制备方法,其特征在于,所述惰性气体选自氦气、氩气、氮气中的一种。
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