[發明專利]高膨脹納米二氧化硅復合微球制備方法

無效

• 申請號: 201510073235.8
• 申請日: 2015-02-12
• 公開（公告）號: CN104628931A
• 公開（公告）日: 2015-05-20
• 發明（設計）人: 林峰
• 申請（專利權）人: 浙江冠旗納米科技有限公司
• 主分類號: C08F220/06
• 分類號: C08F220/06;C08F220/56;C08F2/44;C08K9/06;C08K3/36;B01J13/14
• 代理公司: 上海科琪專利代理有限責任公司 31117
• 代理人: 伍賢喆

技術領域

本發明涉及納米二氧化硅加工處理領域，尤其涉及一種納米二氧化硅復合微球制備方法。

背景技術

????納米復合微球為兩種不同粒徑的顆粒經過表面包覆或復合后形成的顆粒，如圖1所示，母粒子1為微米或亞微米級，而包覆的子粒子2為納米級顆粒，最終包覆成為復合粒子3；這種處理方式避免了單一納米粒子的團聚問題，具有復合協同多功能效應，并能使一種微粒表面產生新的物理、化學、機械性能及新的功能，并且包覆后由于表面積增加，還能提高化學反應的速率或催化劑的性能。

比如當需要封堵地下滲水時就會需要用到膨脹堵塞顆粒和增粘劑，地下水層的成分復雜，具有一定的鹽度和礦化度，所以無法使用單一性的有機物或無機物封堵介質進行封堵，需要將兩者結合；現有技術中通常是使用黏土和有機物以武力方式復合而成，這種封堵劑雖然保持了良好的膨脹性，但是顆粒較大，一般在毫米級，對于更加細微的裂縫根本無法封堵，而且因為兩者為普通物理方式復合，結構相對不穩定，隨著時間的推移可能會再次滲漏，在礦化度較高的地下水區域，封堵能力會明顯下降。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種高膨脹納米二氧化硅復合微球制備方法，該方法得到的微球，具有很好的結構穩定性，即使當溶液溫度接近沸點時，微球也不會分裂，反而會提高膨脹性能，并具有很好的耐鹽性，適應范圍廣泛，具有可靠的封堵能力。

本發明是這樣實現的：一種高膨脹納米二氧化硅復合微球制備方法，包括以下步驟：

S1：用表面修飾劑對SiO₂納米粒子進行表面接枝改性；

S2：將改性后的SiO₂納米粒子投入到有機溶劑內，并同時加入分散劑、單體丙烯酰胺、丙烯酸、交聯劑、引發劑，用超聲分散均勻；

S3：對分散后的溶液通氮氣鼓泡除氧；

S4：除氧后在55℃～70℃條件下進行聚合反應2h～8h，在聚合反應的同時勻速攪拌；

S5：聚合反應后用離心分離，并用乙醇反復洗滌得到復合微球。

所述步驟S2中，SiO₂納米粒子、分散劑、單體丙烯酰胺、丙烯酸、交聯劑、引發劑的質量比為1:4:10:11:2:0.1。

所述步驟S1中，所述表面修飾劑為3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷。

所述步驟S2中，所述的有機溶劑為乙酸乙酯和乙醇的混合溶劑，乙酸乙酯：乙醇=1:3～3:1。

所述步驟S2中，所述的分散劑為聚乙烯吡咯烷酮PVP。

所述步驟S2中，所述的交聯劑為N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺NMBA。

所述步驟S2中，所述的引發劑為偶氮二異丁腈AIBN。

所述步驟S3中，通氮氣鼓泡除氧時間為10min～30min。

本發明高膨脹納米二氧化硅復合微球制備方法得到的微球中，納米二氧化硅粒子與聚合物與化學鍵結合，因而具有很好的結構穩定性，即使當溶液溫度接近沸點時，微球也不會分裂，反而會提高膨脹性能；微球初值尺寸不足1μm，可以應用在微小縫隙的封堵中，最終膨脹能力可達10倍以上，并具有很好的耐鹽性，適應范圍廣泛，具有可靠的封堵能力。

附圖說明

圖1為納米復合微球的示意圖；

圖2為本發明方法制備得到的微球在不同礦化度下的膨脹性變化曲線；

圖3為本發明方法制備得到的微球在不同時間對膨脹性能影響的曲線；

圖4為本發明方法制備得到的微球在不同溫度下膨脹性能的變化曲線。

圖中：1母粒子、2子粒子、3復合粒子。

具體實施方式

下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明表述的內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。

實施例1

一種高膨脹納米二氧化硅復合微球制備方法，首先選用納米級SiO₂粉體作為原材料，納米級SiO₂粉體來自上海冠旗電子新材料股份有限公司的FQ140121，納米粒子粒徑20～50nm范圍內粒子大于80%，包括以下步驟：

S1：用表面修飾劑對SiO₂納米粒子進行表面接枝改性；所述表面修飾劑為3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷；