[發明專利]一種納米SiO2復合材料稠油降粘劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201410545301.2
• 申請日: 2014-10-15
• 公開（公告）號: CN104327225A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發明（設計）人: 張長橋;張宏民;于帥;于萍;魏云鶴
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: C08F292/00
• 分類號: C08F292/00;C08F220/18;C08F220/56;C09K8/588;C09K8/524
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 崔苗苗

技術領域

本發明屬于納米SiO₂復合材料制備技術及應用領域，特別涉及一種納米SiO₂復合材料稠油降粘劑及其制備方法。

背景技術

稠油是世界油氣資源的重要組成部分，據統計，全世界稠油(包括瀝青)的儲量約為10¹¹噸，是已探明的輕質原油的六倍左右。隨著輕質原油的可開采量越來越少及開采技術的不斷提高，稠油資源的開采越來越受到世界各國的重視。然而，稠油粘度大、凝點高和流動性差的顯著特點嚴重限制了稠油的開采和運輸。

目前，在國內外應用或正在研究的稠油降粘法中，加熱降粘技術用電量大，成本高；摻稀油降粘法造成了稀油資源的浪費，同樣成本巨大；乳化降粘法后處理繁瑣復雜，油溶性降粘劑降粘率偏低且選擇性強。納米材料降粘劑是一種新型降粘劑，它利用納米顆粒尺寸小、比表面積大和吸附性強等特點，對稠油特別是高蠟稠油發揮降粘作用。

納米SiO₂復合材料通過將納米SiO₂顆粒與有機相由物理或化學作用復合在一起，既保留了納米顆粒的特殊效應，又具有了有機相特定的功能，已經被廣泛應用在塑料、涂料、結構材料、醫藥等領域。但是目前尚無納米SiO₂復合材料應用于稠油降粘方面的報道。

發明內容

本發明的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種新型稠油納米復合材料降粘劑及其制備方法，同時大幅降低稠油的粘度，從而增強其低溫流動性。

為實現上述目的，本發明的設計思路是首先利用含有雙鍵的硅烷偶聯劑對納米SiO₂進行預改性，然后將含有長碳鏈和強極性基團的有機單體與經過預改性的納米SiO₂混合，在引發劑作用下完成接枝共聚。

本發明采用下述技術方案：

一種納米SiO₂復合材料稠油降粘劑的制備方法，包括如下步驟：

(1)硅烷偶聯劑對納米SiO₂的表面預改性：在反應器中依次加入醇溶液、酸溶液和蒸餾水，攪拌混合均勻后，加入硅烷偶聯劑，在室溫攪拌下，水解2-3h；加入納米SiO₂，升溫至50-80℃，劇烈攪拌下反應3-6h；反應產物經離心分離、洗滌、干燥，即得到預改性產物；

(2)甲基丙烯酸高碳醇酯/丙烯酸高碳醇酯和丙烯酰胺在納米SiO₂表面的接枝共聚：將預改性產物均勻分散于100-500ml無水乙醇中，加入甲基丙烯酸高碳醇酯/丙烯酸高碳醇酯和丙烯酰胺，攪拌溶解，升溫至65-90℃，通氮氣30min后，加入引發劑，氮氣氣氛下反應4-6h，產物經離心分離、洗滌、干燥，即得到納米SiO₂復合材料稠油降粘劑；

所述醇溶液、酸溶液、蒸餾水的摩爾比為100:1-2:2-4，納米SiO₂與醇溶液的質量比為1:15-25，硅烷偶聯劑與納米SiO₂的質量比為1:2-3；所述甲基丙烯酸高碳醇酯/丙烯酸高碳醇酯和丙烯酰胺的摩爾比為1-6:1-6，二者的總質量為預改性產物的10％-50％，引發劑的加入量為所述甲基丙烯酸高碳醇酯/丙烯酸高碳醇酯和丙烯酰胺總質量的0.05％-2％。

1.步驟(1)中，所述的硅烷偶聯劑為γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷。

步驟(1)中，所述醇溶液為無水乙醇或甲醇，所述酸溶液為乙酸、草酸或鹽酸。

步驟(1)中，所述納米SiO₂與醇溶液的質量比為1：20。

步驟(2)中，所述甲基丙烯酸高碳醇酯/丙烯酸高碳醇酯的“高碳酯”中的碳原子數為12-32。

步驟(2)中，所述的甲基丙烯酸高碳醇酯為甲基丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸十二酯、甲基丙烯酸十六酯甲基丙烯酸二十酯或甲基丙烯酸二十二酯，所述的丙烯酸高碳醇酯為丙烯酸十二酯、丙烯酸十六酯、丙烯酸十八酯、丙烯酸二十酯或丙烯酸二十二酯。

步驟(2)中，所述甲基丙烯酸高碳醇酯/丙烯酸高碳醇酯為甲基丙烯酸十八酯。

步驟(2)中，所述的引發劑為過氧化苯甲酰、過硫酸銨、過硫酸鉀或偶氮二異丁腈。

上述任一所述的方法制得的納米SiO₂復合材料稠油降粘劑，以納米SiO₂為基體，具有疏水親油性和降粘性。

本發明由于采取以上技術方案，其具有以下優點：