[发明专利]一种长链脂肪酸改性的石英材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于硅酸盐材料改性技术领域，具体涉及一种长链脂肪酸改性的石英材料及其制备方法。

背景技术

石英是一种廉价的天然矿物原料，常常将其与橡塑材料结合成为复合材料。张凌燕、管俊芳等在2008年9月出版的《非金属矿》上发表了名为“超细粉石英补强顺丁橡胶的实验研究”的论文，文中指出，硅烷偶联剂改性石英粉对橡胶的补强效果优于硬脂酸改性石英粉。硅烷偶联剂价格一般在50元/Kg以上，硬脂酸价格一般在9元/Kg以下。人们希望提高硬脂酸对石英改性的效果以便在更多需要憎水亲油的使用场合替代硅烷偶联剂。我们的实验表明：硅烷偶联剂改性石英粉在水中煮沸15分钟，干燥后仍具有很强的憎水亲油能力；硬脂酸改性石英粉在水中煮沸15分钟，干燥后基本不具备憎水亲油能力了。由此表明硬脂酸在石英表面的结合强度很低，如果能够提高硬脂酸在石英表面的结合强度，就能够提高硬脂酸对石英改性的效果并降低石英改性的成本。

压裂技术是提高油井产量的常用措施之一。为了使压裂后的地层仅提高对油的流通能力而尽可能不提高对水的流通能力，业界提出使用憎水亲油的压裂支撑剂，由此支撑的裂缝可让原油大量透过，但阻止水的透过，从而实现选择性渗透，提高原油生产效率，进而提高原油产量。申请号为200580018342.5的发明专利申请文件中记载：采用硅酮、硅氧烷、聚四氟乙烯、植物油、烃、共聚合聚偏氯乙烯之中至少一种疏水物质，涂覆石英砂或陶粒以制备憎水亲油的压裂支撑剂。我们的试验结果表明，硅酮、硅氧烷在石英砂或陶粒表面可形成牢固、憎水亲油的涂覆层，但此类疏水物质的成本很高；聚四氟乙烯、植物油、烃、共聚合聚偏氯乙烯在石英砂或陶粒表面形成的憎水亲油涂覆层很不牢固，在正常的筛选、包装等操作会因相互摩擦而脱除该涂覆层。

申请号为200910203464.1的中国发明专利申请文件中记载：透油阻水的表面涂覆膜为由亲油疏水性环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯树脂及硅树脂中的一种或多种形成的薄膜。然而这里所用树脂的制备和使用都需要较高的成本，而且所制备产品具有抗压能力差的特点。

申请号为201110098274.5的中国发明专利申请文件中记载：在石英砂或陶粒表面涂覆由苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等单体共聚成的疏水树脂而制备憎水亲油支撑剂。显然这里所用的疏水树脂也有成本较高的缺点。

申请号为03117576.7的中国发明专利申请文件中记载：以含甲基硅醇钠的溶液或浆料涂覆建筑用陶粒，制备表面憎水的建筑用陶粒。这里所用的疏水物质-甲基硅醇钠的成本仍然高于长链脂肪酸。

发明内容

 本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种长链脂肪酸改性的石英材料及其制备方法，使其成本低廉，而且憎水亲油涂覆层与石英材料的结合牢固。

 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种长链脂肪酸改性的石英材料，包括石英颗粒，所述的石英颗粒外表面涂覆有碱土金属脂肪酸盐层。

优选的，所述的长链脂肪酸改性的石英材料以质量百分比表示的组成为：石英颗粒95.0～99.5%，碱土金属脂肪酸盐0.3～5.0%。

优选的，所述的碱土金属脂肪酸盐是在石英颗粒外表面涂覆碱土金属化合物之后再涂覆长链脂肪酸而形成的，所述的碱土金属化合物选自元素周期表IIA族元素的氧化物或氢氧化物。

优选的，所述碱土金属化合物选自镁、钙、锶和钡的氧化物中的至少一种；和/或镁、钙、锶和钡的氢氧化物中的至少一种。

优选的，所述的长链脂肪酸选自硬脂酸、油酸、羟基硬脂酸和蓖麻油酸中的至少一种。

优选的，所述的长链脂肪酸改性的石英材料的制备方法，包括用碱土金属化合物的水分散液润湿石英颗粒，并将润湿均匀的石英颗粒烘干，以及用长链脂肪酸涂覆所述的涂覆有碱土金属化合物的石英颗粒。

优选的，所述的长链脂肪酸的涂覆方法可以是以下方法中的任意一种：

1）将长链脂肪酸熔融到涂覆有碱土金属化合物的石英颗粒上；

2）将长链脂肪酸与有机溶剂混合配成溶液，将涂覆有碱土金属化合物的石英颗粒浸泡于所述溶液内；

3）将长链脂肪酸与水混合配成分散液，将涂覆有碱土金属化合物的石英颗粒浸泡于所述的分散液内。

优选的，方法2）中所述的有机溶剂选自乙醇、丙醇、异丙醇、甲醇、丙酮和乙酸乙酯中的至少一种。

优选的，方法2）中还包括过滤，在加热抽空条件下使所述的有机溶剂挥发。

优选的，方法3）中还包括过滤，在90℃～130℃之间的温度下使水分挥发。 

与现有技术相比，本发明的有益效果是：