[發(fā)明專利]一種可降解共聚酯納米復(fù)合材料及由其制備的暫堵劑

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310361607.8
• 申請日: 2013-08-20
• 公開（公告）號: CN104418999A
• 公開（公告）日: 2015-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 柯?lián)P船;宋有志
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)(北京)
• 主分類號: C08G63/60
• 分類號: C08G63/60;C08K3/22;C08K3/36;C08K3/26;D01F6/92;D01F1/10;C09K8/502
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子材料與高分子復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可降解共聚酯納米復(fù)合材料的制備方法及由其制備的暫堵劑在油氣層開采中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)因其優(yōu)異的機械性能和成本優(yōu)勢已經(jīng)成為全球產(chǎn)量最大的高分子聚合物之一，在高分子塑料的分類中，PET的代號是1號，用途極其廣泛，可紡成聚酯纖維用于紡織領(lǐng)域，還可制成薄膜用于錄音、錄像、電影膠片等的基片，亦可吹制成各種飲料瓶等，還可用于電氣插座、儀表機械零件、照明器外殼等電器領(lǐng)域。如此量大面廣的聚酯分子鏈材料，因其高分子鏈存在難以降解的苯環(huán)結(jié)構(gòu)，這使聚酯材料在使用量不斷增加和累積的情形下，在給人們生活提供很多便利的同時，聚酯廢棄物已成為環(huán)境污染的重要源頭之一。

為了緩解因使用高分子材料尤其是聚酯材料而引起的環(huán)境污染問題，已初步建立聚酯的循環(huán)利用方法，而研究開發(fā)可降解聚酯是一種有效循環(huán)利用途徑。所謂可降解聚酯是指在一定條件下，聚酯高分子在一種環(huán)境放置一段時間后，其形態(tài)、相對分子量以及化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生的重大變化，使聚酯由降解前的大分子變?yōu)榻到夂蟮男》肿訂误w、小分子含氧化合物甚至二氧化碳和水，降解形成的小分子單體可循環(huán)用于聚酯的聚合反應(yīng)，形成的含氧化合物小分子則易被微生物吞噬而被利用。因此，根據(jù)降解環(huán)境與條件，聚酯材料降解過程可以分為生物降解、光降解、空氣熱降解和水熱降解等，這些降解過程的殘余物包括可循環(huán)利用的相對較小分子、易被環(huán)境或者微生物吸收的低聚物分子、其它小分子化合物、二氧化碳或水。

現(xiàn)有技術(shù)中，聚乳酸(PLA)是可降解高分子材料，它是以乳酸為主要原料，經(jīng)聚合反應(yīng)形成的可降解高分子聚合物。聚乳酸的原料即乳酸來源充足而且可以再生，聚乳酸產(chǎn)品經(jīng)自然界的生物降解過程實現(xiàn)循環(huán)利用。合成乳酸的原料主要是以玉米等淀粉質(zhì)的可再生農(nóng)作物通過發(fā)酵法而成，該制備過程是無污染或綠色過程。此外，乳酸具有很好的生物相容性，是聚乳酸可生物降解性的主要原因。但是，純粹聚乳酸材料的機械、加工性能較差及性能不穩(wěn)定性，對其進一步應(yīng)用有很大影響。因此，以綜合性能更高的高分子與聚乳酸共聚、共混，已成為提高聚乳酸力學(xué)與加工性能的主要技術(shù)途徑。

現(xiàn)有技術(shù)中，所公開的波蘭專利PL171062B1，采用將PET與PLA材料共混，研制聚酯共混材料，以提高聚乳酸綜合性能的方法，但是，PET與PLA材料之間的相容性差，共混材料的性能有很大局限性，尚需進一步改進。

現(xiàn)有技術(shù)中，公開的日本專利JPH04-5044731A，采用通過丙交酯開環(huán)聚合，制備PET和PLA的共混合金材料，但是，由于反應(yīng)溫度(220℃)遠高于丙交酯或聚乳酸的分解溫度(185℃)，使所獲得的共混產(chǎn)物的分子量較低，產(chǎn)物顏色很深，限制了其進一步應(yīng)用。

現(xiàn)有技術(shù)中，采用一種直接以對苯二甲酸、乙二醇和乳酸為原料，經(jīng)過預(yù)縮聚、縮聚和固相聚合三步法，制備聚對苯二甲酸乙二醇乳酸共聚物。但是，乳酸共聚反應(yīng)過程復(fù)雜、難控制且在反應(yīng)過程中易熱降解及生成包括交聯(lián)結(jié)構(gòu)的副產(chǎn)物，難以得到很好使用性的高分子量聚酯材料，直接影響聚酯產(chǎn)物使用性及降解性能。

現(xiàn)有技術(shù)中，通常增加乳酸在聚酯單體共聚物的含量，以提高共聚酯的降解性，但是，乳酸單體在共聚單體中的質(zhì)量份達到20％以上就難以獲得高分子量產(chǎn)品，這限制了聚乳酸共聚物在嚴苛環(huán)境與條件下的應(yīng)用，尤其限制了它在油氣開采中保護油氣層的應(yīng)用。

現(xiàn)有的油氣開采技術(shù)中，由于地層具有非均質(zhì)性，鉆井工程所用的鉆井液在井眼內(nèi)循環(huán)產(chǎn)生滲透性，將對油氣層孔道造成傷害或污染，大幅度降低油氣產(chǎn)量。目前，我國針對油氣開采過程中油層所受的傷害，主要采用屏蔽暫堵技術(shù)，即采用將顆粒材料組合物加入鉆井工作液或完井工作液，在所開采施工的井壁或孔道暫時預(yù)先產(chǎn)生一層沉積層即封堵層，以阻止工作液或者其濾液向油氣儲層深部孔道的滲透或泄漏，達到保護油氣層滲透率的目的。

所述的屏蔽暫堵技術(shù)的基本原理是，根據(jù)油氣儲層孔喉尺寸及其分布規(guī)律，在鉆通油氣層前的20-50分鐘內(nèi)，將鉆井液、完井液中的固相顆粒尺寸分布調(diào)整到與孔吼尺寸分布相匹配，有意識地在很短時間內(nèi)在儲層距井壁很小的距離內(nèi)產(chǎn)生嚴密的暫時的堵塞，使孔道的滲透率急劇下降，從而有效地阻止鉆井液、濾液和后繼施工對儲層的繼續(xù)損害，當鉆進作業(yè)完成時，通過一定方式使該暫堵層解堵，以使油井流動性恢復(fù)正常水平。

所述的油氣層暫堵劑同時具備暫堵和解堵功能，是油氣層保護與高效開采的重要要求。但現(xiàn)有技術(shù)始終存在暫堵施工的封堵強度低、承壓強度低、封堵層不易解堵或需反復(fù)解堵、工程成本高及暫堵廢棄物對地層環(huán)境造成二次污染等諸多問題。