[發(fā)明專(zhuān)利]一種改性氧化石墨烯的制備方法及應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910355919.5
• 申請(qǐng)日: 2019-04-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110182795A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬蘭;羅平亞;何毅;范毅;張李云;彭鑫
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C01B32/198
• 分類(lèi)號(hào): C01B32/198;C01B32/194;C09K8/03
• 代理公司: 成都睿道專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 51217
• 代理人: 薛波

本發(fā)明提供了一種改性氧化石墨烯的制備方法,包括GO的制備、APTES?GO的制備、大分子引發(fā)劑GO?APTES?Br的制備和氧化石墨烯表面接枝聚合物的制備。本發(fā)明提供的改性氧化石墨烯的制備方法制備的改性氧化石墨烯，能夠提高氧化石墨烯在極端環(huán)境(高溫、高鹽及弱堿性等)下的分散性。本發(fā)明還提供了一種用本發(fā)明的制備方法制備的改性氧化石墨烯的應(yīng)用，將本發(fā)明提供的改性氧化石墨烯用于在高溫、高鹽及弱堿性的溶液中穩(wěn)定分散，尤其是用于在油氣開(kāi)采時(shí)的工作液中穩(wěn)定分散。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料化學(xué)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及一種改性氧化石墨烯的制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)

氧化石墨烯(GO)是一種二維納米材料，因其獨(dú)特的片層結(jié)構(gòu)、納米尺度效應(yīng)及良好的阻隔性等特點(diǎn)，被大量研究表明其在油氣開(kāi)采領(lǐng)域，尤其是在對(duì)頁(yè)巖地層納微米級(jí)孔隙的有效封堵方面具有非常好的應(yīng)用前景。

然而，雖然氧化石墨烯具有良好的水分散性，但其在含電解質(zhì)的溶液中極易發(fā)生層層堆疊、絮凝團(tuán)聚等現(xiàn)象，不能在電解質(zhì)溶液中穩(wěn)定存在，而油氣開(kāi)采領(lǐng)域中，地層環(huán)境復(fù)雜，大多數(shù)油井工作液體系均面臨含有高濃度電解質(zhì)(氯化鈉、氯化鈣等)、高溫及堿性等極端環(huán)境，氧化石墨烯在極端條件下不能穩(wěn)定分散成為氧化石墨烯應(yīng)用于油氣開(kāi)采領(lǐng)域的最大阻礙。因此，將氧化石墨烯應(yīng)用于油氣開(kāi)采領(lǐng)域的前提是解決氧化石墨烯在體系中的均勻分散問(wèn)題,特別是在電解質(zhì)溶液中的穩(wěn)定分散。

目前，提高氧化石墨烯在鹽水中穩(wěn)定分散的主要方法是加入聚合物穩(wěn)定劑和表面活性劑，但所需加入聚合物穩(wěn)定劑及表面活性劑的量較大，且大量的穩(wěn)定劑往往會(huì)對(duì)工作液體系產(chǎn)生副作用。

因此，提供一種有效改善氧化石墨烯在高濃度電解質(zhì)溶液中的分散性能的方法對(duì)油氣田開(kāi)采領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展具有重大意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中上述的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種改性氧化石墨烯的制備方法，用于提高氧化石墨烯在極端環(huán)境(高溫、高鹽及弱堿性等)下的分散性。

本發(fā)明的另一目的是提供一種本發(fā)明的制備方法制備的改性氧化石墨烯的應(yīng)用。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的解決方案是：一種改性氧化石墨烯的制備方法,包括如下步驟：

(1)GO的制備，采用Hummers方法制備GO；

(2)APTES-GO的制備，APTES與GO進(jìn)行反應(yīng)，制得APTES-GO；

(3)大分子引發(fā)劑GO-APTES-Br的制備，將含溴引發(fā)劑在催化劑的作用下與步驟(2)制得的APTES-GO進(jìn)行反應(yīng)，制得GO-APTES-Br；

(4)氧化石墨烯表面接枝聚合物的制備，選擇具有親水基團(tuán)的單體，將該單體與步驟(3)制得的GO-APTES-Br在催化劑的作用下進(jìn)行表面引發(fā)原子轉(zhuǎn)移自由基聚合,獲得氧化石墨烯表面接枝聚合物。

作為優(yōu)選的，步驟(4)中的單體為含有磺酸基團(tuán)的陰離子聚合物。

作為優(yōu)選的，步驟(4)中的單體為聚3-磺酸丙基甲基丙烯酸鉀鹽和對(duì)苯乙烯磺酸鈉中的一種。

作為優(yōu)選的，含溴引發(fā)劑為2-溴異丁酰溴和2-溴丙酸甲酯中的一種。

作為優(yōu)選的，含溴引發(fā)劑與單體的摩爾比滿(mǎn)足1:180-1:220。

作為優(yōu)選的，步驟(4)中的催化劑為溴化亞銅。