[發(fā)明專利]一種籠形兩親納米顆粒及其制備方法和應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110161609.7
• 申請日: 2021-02-05
• 公開（公告）號: CN112920787B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發(fā)明（設計）人: 姜峰;葉莊婕;陳宇虹;馮西
• 申請（專利權）人: 西華師范大學
• 主分類號: C09K8/58
• 分類號: C09K8/58
• 代理公司: 重慶嘉禾共聚知識產權代理事務所(普通合伙) 50220
• 代理人: 吳迪

本發(fā)明公開了一種籠形兩親納米顆粒及其制備方法和應用，該籠形兩親納米顆粒的制備過程為：以二氯甲烷為溶劑，向其中加入八巰丙基倍半硅氧烷和N?烷基?2?丁烯酰胺酸(由順丁烯二酸酐與烷基胺反應制得)，加入光引發(fā)劑后，通氮氣除去容器上方的氧氣，隨后密封在紫外光下反應，得到籠形兩親納米顆粒。本發(fā)明采用八巰丙基倍半硅氧烷作為納米內核，具有以下優(yōu)勢：八巰丙基倍半硅氧烷尺寸較小，具有較好的分散穩(wěn)定性；八巰丙基倍半硅氧烷具有八個活性位點，能夠有針對性的進行改性，且產物結構明確，重現性較好；將N?烷基?2?丁烯酰胺酸作為改性單體，利用巰基?烯烴的“點擊”反應很容易制備出內核親水、外殼疏水的兩親納米顆粒。

技術領域

本發(fā)明涉及一種籠形兩親納米顆粒及其制備方法和應用。

背景技術

泡沫在地層中產生的賈敏效應，能夠大幅度提高流體的表觀黏度，增加波及面積；同時發(fā)泡劑作為表面活性劑還具有降低油水界面張力、改變巖石潤濕性等作用。泡沫的獨特性質使泡沫驅油技術成為中后期油藏開發(fā)及化學驅后進一步提高油藏采收率的關鍵技術。而泡沫質量是決定泡沫驅油效率的關鍵因素，尋求一種高效起泡且穩(wěn)定的泡沫體系是發(fā)展泡沫驅油技術的一個關鍵任務。

采用無機納米顆粒作為穩(wěn)泡劑，在一定的條件下能夠與表面活性劑分子產生協(xié)同作用，顯著提高泡沫穩(wěn)定性。常用的納米顆粒包括二氧化硅、蒙脫土、氫氧化鋁、粉煤灰、四氧化三鐵、碳酸鈣等。利用上述納米顆粒表面的電荷特點，可以與相反電荷的表面活性劑構建出納米顆粒增強的泡沫體系。例如，將納米二氧化硅與十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)復配，表面活性劑吸附在納米顆粒表面，親水的納米顆粒轉變?yōu)槭杷w粒而產生良好的穩(wěn)泡效果；將納米氫氧化鋁與十二烷基硫酸鈉(SDS)復配，納米顆粒外將覆蓋一層表面活性劑的烷基鏈，顆粒親水性削弱后產生較好的穩(wěn)泡效果。此外，利用納米顆粒表面的羥基與非離子表面活性劑之間的氫鍵作用，也可以改變納米顆粒的表面性質而增強泡沫穩(wěn)定性。然而，這種基于靜電作用和氫鍵作用形成的納米穩(wěn)泡體系易受到外界因素影響而失效。特別是在油藏條件下，水中的金屬陽離子將會產生電荷屏蔽作用、油藏溫度將會削弱氫鍵作用，表面活性劑在顆粒表面的吸附平衡將會改變，進而影響顆粒的表面性質。因此，僅通過物理吸附的形式難以有效控制泡沫體系的性能，納米顆粒的化學改性研究逐漸得到重視。納米顆粒的表面修飾主要是基于硅烷偶聯(lián)劑與顆粒表面羥基之間的脫水縮合反應。這種基于化學反應形成的納米顆粒，對外界環(huán)境的適應性較強，是進一步提高納米顆粒穩(wěn)泡性能的有效方式。

目前，基于偶聯(lián)劑改性納米顆粒的方法有以下兩點局限性：1)硅烷偶聯(lián)劑的種類有限，限制了納米顆粒的功能性修飾；2)因納米顆粒表面羥基的隨機分布，改性過程中，硅烷偶聯(lián)劑的功能單元將隨機分布在納米顆粒表面，導致納米顆粒結構不可控且重現性較差。

發(fā)明內容

本發(fā)明主要是克服現有技術中的不足之處，提出一種用于提高驅油用泡沫穩(wěn)定性的籠形兩親納米顆粒及其制備方法和應用；該納米顆粒以八巰丙基倍半硅氧烷為納米核，通過巰基-烯的“點擊”反應，簡單高效地合成出一種以羧基和酰胺基為親水單元、長鏈烷基為疏水單元的籠形兩親納米顆粒。

本發(fā)明解決上述技術問題所提供的技術方案是：一種籠形兩親納米顆粒，其結構式如下：

式中：R₁為-CH₂CH₂CH₂-；R₂為疏水烷基鏈，碳數為1-18。

上述籠形兩親納米顆粒的制備過程為：以二氯甲烷為溶劑，向其中加入八巰丙基倍半硅氧烷和N-烷基-2-丁烯酰胺酸(由順丁烯二酸酐與烷基胺反應制得)，加入光引發(fā)劑后，通氮氣除去容器上方的氧氣，隨后密封在紫外光下反應，得到籠形兩親納米顆粒。反應原理如下：

式中：R₁為-CH₂CH₂CH₂-；R₂為疏水烷基鏈，碳數為1-18。