[發明專利]一種有機/無機復合中空微球及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201210138992.5
• 申請日: 2012-05-07
• 公開（公告）號: CN103387717A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發明（設計）人: 趙素麗;陳鋮;劉四海;石秉忠;徐江;張鳳英
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油工程技術研究院
• 主分類號: C08L25/14
• 分類號: C08L25/14;C08L25/06;C08K3/36;C08K3/22;C08K3/26;C08F212/08;C08F112/08;C08F2/24;B01J13/18;C09K8/03;C09K8/42
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;劉華聯

1.一種有機/無機復合中空微球，該微球包含聚苯乙烯和無機納米材料，兩種材料均勻分散在殼層中；所述納米材料優選納米二氧化硅、納米二氧化鈦、納米碳酸鈣、納米氧化鋯、納米氧化鋅或納米氧化銅中的至少一種。

2.一種根據權利要求1所述的有機/無機復合中空微球的制備方法，包含以下步驟：

1)配制油相O：將聚苯乙烯溶解到苯乙烯單體中，再加入引發劑、交聯劑、油溶性乳化劑、疏水性無機納米材料，攪拌均勻后作為油相；其中聚苯乙烯的重量為苯乙烯重量的0～30%，優選為苯乙烯重量的4～15%；引發劑重量為苯乙烯單體重量的0.02～3%，優選為苯乙烯重量的0.1～0.5%；交聯劑重量為苯乙烯單體重量的0-3%，優選為苯乙烯重量的0.5-2.5%；油溶性乳化劑的加量為聚苯乙烯和苯乙烯重量之和的2-10%，優選為聚苯乙烯和苯乙烯重量之和的3-5%；疏水性無機納米材料加量為聚苯乙烯和苯乙烯單體質量之和的0.01-10%，優選為聚苯乙烯和苯乙烯單體質量之和0.1-5%；

2)配制W1相：在蒸餾水中加入乳化劑溶解均勻后作為W1相，乳化劑的重量為蒸餾水重量的0.5-8%，優選為蒸餾水重量的2-5%；

3)配制W2相：在蒸餾水中加入分散劑和乳化劑，溶解均勻后做為W2相；分散劑的重量為蒸餾水重量的0.12-8%，優選為蒸餾水重量的1-3%；乳化劑的重量為蒸餾水重量的0-1.0%，優選為蒸餾水重量的0.1-0.3%；

4)將W1相加入到O相中，充分乳化，制得W1/O乳液，W1相與O相的質量比為1:5.2-1:1.7，優選為1:2.5-1:3；

5)在水浴條件下，控制溫度在室溫條件，將W1/O乳液均勻分散到W2相中，W1/O乳液與W2相的質量比不大于1：2.5，優選1：5～1：7；分散均勻后即開始升溫，將水浴溫度升至70-95℃，優選75-80℃，至少反應4小時，優選6-9小時后結束反應，整個反應過程中保持液相處于動態分散，利用抽濾裝置將產品抽濾；將抽濾出來烘干得到有機/無機復合中空微球。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟1)中的聚苯乙烯為聚苯乙烯的廢舊塑料和/或工業化產品聚苯乙烯原料。

4.根據權利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述步驟1)中的引發劑引發劑選自偶氮類引發劑、有機過氧類引發劑、無機過氧類引發劑、氧化-還原引發劑中的至少一種。

5.根據權利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述步驟1)中的交聯劑選自二乙烯苯、二異氰酸酯、N,N-亞甲基雙丙烯酰胺或乙二醇二甲基丙烯酸酯中的一種。

6.根據權利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述步驟1)中的油溶性乳化劑選自HLB范圍在3-8之間的乳化劑，優選選司班80、司班60或脂肪酸甘油酯中的至少一種。

7.根據權利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述步驟1)中的疏水性無機納米材料選自納米二氧化硅、納米二氧化鈦、納米碳酸鈣、納米氧化鋯、納米氧化鋅或納米氧化銅中的至少一種，使用前均經過了疏水性處理。

8.根據權利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述步驟2)中的乳化劑選自十二烷基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉或OP-10中的至少一種。

9.根據權利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述步驟3)中的分散劑選自黃原膠、明膠、羧甲基纖維素、聚乙烯基吡咯烷酮、羥乙基纖維素或聚乙烯醇中的至少一種。

10.根據權利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述步驟3)中的乳化劑包括十二烷基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、司班80、司班60或OP-10中的至少一種。

11.根據權利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述步驟4)中的乳化采用高速攪拌的方式或利用SPG膜進行乳化或進行超聲乳化。

12.根據權利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述步驟5)中的分散采用超聲分散方式、SPG膜乳化方式或攪拌方式。

13.根據權利要求2或3所述的方法制備的有機/無機復合中空微球作為流體減輕劑在低密度鉆井液中的應用，其中，在鉆井液中直接加入有機/無機復合中空微球并分散均勻，有機/無機復合中空微球的加入量優選為每100ml鉆井液加入聚苯乙烯中空微球1-30g。

14.根據權利要求2或3所述的方法制備的有機/無機復合中空微球作為流體減輕劑在低密度固井液中的應用，其中，在固井液中直接加入有機/無機復合中空微球并分散均勻，有機/無機復合中空微球的加入量優選為每100ml鉆井液加入聚苯乙烯中空微球1-30g。