[发明专利]一种反相乳液聚合有机－无机复合亲水性纳米微球及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及高分子微球材料，特别是一种反相乳液聚合有机-无机复合亲水性纳米微球及其制备方法与应用。

背景技术

高分子微球是指直径在纳米级至微米，形状为球形或其它几何体的高分子材料或高分子复合材料。高分子微球材料的研究和应用近几年来发展非常迅速，由于特殊的形貌和尺寸，高分子微球具备其它材料所不具备的特殊功能。高分子微球的应用已经渗透到我们生活的每一个角落，从涂料、纸张表面涂层、化妆品等大宗产品，到用于药物缓释控制的微囊、蛋白质分离用层析介质的高附加值都应用到了高分子微球材料。目前反相乳液聚合有机-无机复合亲水性纳米微球在油气开采领域应用尚未见报道。目前，油藏深部调驱材料中，有机调驱剂耐温抗盐能力差，成本昂贵；而无机调驱剂的选择性和注入性较差。亟待开发出一种低成本、具有良好的耐温抗盐以及选择性注入性能的材料。

发明内容

本发明的目的是提供反相乳液聚合有机-无机复合亲水性纳米微球及其制备方法与应用。

本发明提供的制备反相乳液聚合有机-无机复合亲水性纳米微球的方法，包括如下步骤：

1)将层间修饰剂与粘土于水中混匀，得到粘土的混合溶液；

2)向上述粘土的混合溶液中加入水溶性单体，并搅拌至混匀，得到含有水溶性单体和粘土的水溶液；其中，水溶性单体为丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯腈、丙烯酸酯或丙烯醇单体中的一种或其任意比例的混合物；

3)向上述含有水溶性单体和粘土的水溶液中加入环己烷、乳化剂以及引发剂，并搅拌至混合，得到油包水型乳状液；

其中，乳化剂为司盘80(Span80)和吐温60(Tweeen60)的混合物，引发剂为偶氮二异丁睛AIBN；

4)将上述稳定的油包水型微乳状液在搅拌条件下加热进行反应，得到本发明提供的反相乳液聚合有机-无机复合亲水性纳米微球。

该方法中，层间修饰剂与粘土的质量份数比为0.3-0.5∶4-6，水的质量份数为80-100，水溶性单体的质量份数为9-11，环己烷的质量份数为110-120，乳化剂的质量份数为0.2-0.4，引发剂的质量份数为0.01-0.03；其中，上述两种乳化剂可以任意比例混合，优选质量比为1∶1的混合物。

步骤1)-步骤3)中，搅拌转速均为10000-15000r/min，搅拌时间均为20-40min；

步骤4)中，由于搅拌转速高于1000r/min，将导致聚合反应不会发生；而当搅拌转速低于500r/min，将导致反应液在未聚合前沉降，故该步骤适宜的搅拌转速为500-1000r/min。反应温度为50-70℃，优选55-65℃，反应时间为120-150min；反应完毕即得到反相乳液聚合有机-无机复合亲水性纳米微球，不需要保温等后处理过程。

上述制备方法中，所用粘土为普通粘土，其中蒙脱石的质量百分含量为80％-98％。所用层间修饰剂是按照专利申请号为200810102231.8，专利名称为“一种多季铵盐型粘土层间修饰剂及其制备方法”中的制备方法得到的。上述多季铵盐型粘土层间修饰剂的方法，包括如下步骤：

1)将不饱和脂肪酸溶解于二甲苯中，并与催化剂混合，加热至180-220℃，再加入二乙烯三胺进行反应，得到双酰胺；

2)将双酰胺与乙醇混合，加热至30-40℃，再加入多乙烯多胺，在70-80℃进行反应，得到多季铵盐型粘土层间修饰剂；

其中，所用不饱和脂肪酸为肉豆蔻油酸、棕榈油酸、油酸、蓖麻油酸或芥酸中的一种或其任意组合的混合物，优选蓖麻油酸；所用多乙烯多胺为乙二胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺或3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵中的一种或其任意组合的混合物，优选3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵；所用催化剂为三氧化二铝、磷酸或硼酸中的任意一种。

上述制备方法中，不饱和脂肪酸、二乙烯三胺与多乙烯多胺的摩尔比为1.5-2∶0.8-1∶0.8-1，催化剂与不饱和脂肪酸的摩尔比为0.05-0.1∶0.08-1.2。步骤1)中，二乙烯三胺与不饱和脂肪酸、二甲苯及催化剂进行反应时，反应温度必须控制在180-220℃之间，低于180-220℃会发生其它类型的反应，高于这一温度原料药品会分解；该步骤的反应时间为1.5-2.5h；步骤2)中，反应时间为2-4h。

另外，利用本发明提供的制备方法得到的反相乳液聚合有机-无机复合亲水性纳米微球、该纳米微球在制备油藏调驱材料中的应用及以本发明提供的反相乳液聚合有机-无机复合亲水性纳米微球为活性成分的油藏深部调驱材料，也属于本发明的保护范围。