[發(fā)明專利]一種蒙脫土逐層礦化沉積形成固化膜的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810972902.X
• 申請(qǐng)日: 2018-08-24
• 公開（公告）號(hào): CN110857255A
• 公開（公告）日: 2020-03-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉振東;李公讓;張敬輝;周守菊;明玉廣;李卉;陳建;張守文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中石化石油工程技術(shù)服務(wù)有限公司;中石化勝利石油工程有限公司;中石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院
• 主分類號(hào): C04B41/70
• 分類號(hào): C04B41/70;C04B41/52;C03C17/34;D21H17/07;D21H17/14;D21H17/53;D21H17/56;D21H17/68;D21H17/69;D21H23/32
• 代理公司: 東營(yíng)雙橋?qū)＠碛邢挢?zé)任公司 37107
• 代理人: 侯華頌;李勇

本發(fā)明提供一種蒙脫土逐層礦化沉積形成固化膜的方法。其步驟為：首先，室溫下，將固體薄片分別交替浸入陽(yáng)離子聚合物溶液和陰離子聚合物溶液中，浸漬吸附，間隔中用去離子水清洗片狀固體上未發(fā)生吸附的多余聚合物溶液，并用氮?dú)獯蹈桑蝗缓螅诿擅撏翍覞嵋褐刑砑雨庪x子聚合物溶液，再依次將固體薄片浸入陽(yáng)離子聚合物溶液和添加了陰離子聚合物溶液的蒙脫土懸濁液中，每種溶液中浸漬吸附，間隔中用去離子水清洗固體薄片上未發(fā)生吸附的多余溶液，并用氮?dú)獯蹈伞１景l(fā)明優(yōu)勢(shì)在于：固化膜表面比較平整、有一定的機(jī)械性能；可對(duì)固體表面存在的孔隙及微裂縫進(jìn)行有效填充，提高固體強(qiáng)度，可廣泛應(yīng)用到鉆井井壁加固。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物礦化材料的仿生合成技術(shù)領(lǐng)域中的一種蒙脫土逐層礦化沉積形成固化膜的方法。

背景技術(shù)

層層組裝技術(shù)是一種多層膜的沉積技術(shù)。1966年，Iler首次利用帶相反電荷的膠體粒子交替組裝制備了多層膜。并且，他還指出這一技術(shù)不僅可以用于膠體粒子的組裝，還可以延伸到多價(jià)態(tài)的離子、表面活性劑、水溶性聚合物甚至蛋白質(zhì)的組裝領(lǐng)域中。這一技術(shù)在當(dāng)時(shí)并沒(méi)有引起廣泛的重視。隨后，Decher再次使用了這一技術(shù)，并對(duì)它有了一個(gè)更好的詮釋，層層組裝技術(shù)也因此開始有了長(zhǎng)足的發(fā)展。具體來(lái)說(shuō)，表面帶有正電荷的基底首先浸入到帶有負(fù)電荷的高分子溶液中，再用去離子水洗脫掉物理吸附的高分子；將得到的基底浸入到帶有正電荷的高分子溶液中，之后同樣用去離子水洗滌。重復(fù)這兩個(gè)步驟，自組裝多層膜便可得到。

具有獨(dú)特材料學(xué)性質(zhì)的無(wú)機(jī)納米片層材料也可以與層層組裝技術(shù)相結(jié)合，F(xiàn)erguson等報(bào)道了利用正價(jià)的聚電解質(zhì)與硅酸鹽納米片組裝成多層膜。厚度為200nm的多層膜結(jié)構(gòu)規(guī)整，X射線衍射信號(hào)明顯。Podsiadlo等使用聚乙烯醇(PVA) 和蒙脫土(MTM)制備了超強(qiáng)的聚合物納米復(fù)合膜材料。納米片層緊密堆積并有著清晰的平面取向。通過(guò)機(jī)械性能測(cè)試，作者得出單純的PVA/MTM復(fù)合膜的最終拉伸強(qiáng)度和楊氏模量分別是純PVA聚合物膜的4倍和10倍，而通過(guò)戊二醛交聯(lián)后，多層膜的各項(xiàng)機(jī)械性能參數(shù)更是大幅度提高。有別于機(jī)械性能，Hammond及其合作者研究了加入無(wú)機(jī)納米片層材料后，多層膜的離子傳輸性質(zhì)。作者使用PEI、鋰皂石和聚氧化乙烯(PEO)通過(guò)氫鍵和靜電相互作用組裝成膜。測(cè)試結(jié)果顯示，在相對(duì)濕度為0%的條件下，這種具有層狀的各向異性結(jié)構(gòu)，離子在每層膜內(nèi)的傳輸速度是層間的100倍。

如利用層層組裝技術(shù)制備出仿生礦化材料，就可用于石油鉆井多個(gè)方面，用途廣泛，如鉆井井壁加固等。現(xiàn)有的研究者提出了控制碳酸鈣晶體生長(zhǎng)過(guò)程中晶態(tài)結(jié)構(gòu)、形狀和組裝的方法。例如，在凝膠的作用下，可以形成具有多孔六邊形形貌的球文石碳酸鈣多晶復(fù)合物 （J. H. Zhan, H. P. Lin, C. Y Mou, Adv. Mater. 2003, 15, 621-623.）；以DHBC-表面活性劑復(fù)合物膠團(tuán)作為模板，可以合成出具有微米尺寸的方解石中空球碳酸鈣復(fù)合物（L.Qi, J.Li, J.Ma, Adv. Mater. 2002, 14, 300-303.）。申請(qǐng)?zhí)枮?00710042997.7的專利提出了一種納米層狀碳酸鈣仿生復(fù)合材料料，它是由低分子量有機(jī)物參與氯化鈣和碳酸鈉反應(yīng)過(guò)程，導(dǎo)向方解石形成納米薄層狀結(jié)構(gòu)，進(jìn)而使層狀結(jié)構(gòu)定向組裝納米薄層的多層結(jié)構(gòu)。這些研究對(duì)生物礦化材料的仿生合成起著重要的推動(dòng)作用，但仍未能生長(zhǎng)成具有天然碳酸鈣結(jié)構(gòu)的仿生材料，或者方法和材料性能還有待進(jìn)一步提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種利用蒙脫土顆粒在固體表面的逐層沉積礦化形成固化膜的蒙脫土逐層礦化沉積形成固化膜的方法。該固化膜光滑平整，具有一定的機(jī)械性能，可用于提高固體表面的強(qiáng)度。

為了達(dá)到本發(fā)明的目的，本發(fā)明技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種蒙脫土逐層礦化沉積形成固化膜的方法，其步驟為：