[发明专利]一种植物纤维改性菌子粉及其制备方法

说明书

本发明涉及油田钻井液处理剂技术领域，公开了一种植物纤维改性菌子粉及其制备方法，该制备方法包括三个步骤：（1）植物纤维的预处理：植物纤维粉加入润胀剂充分润胀；（2）菌子粉的预处理：菌子粉加入强氧化性物质进行反应；（3）植物纤维改性菌子粉的制备：预处理的植物纤维加入反应溶剂中，升温后加入预处理的菌子粉，再加入催化剂。本发明植物纤维改性菌子粉是由预处理植物纤维素与经过氧化处理的菌子粉多糖发生反应制得的，其不仅具有纤维素刚性结构，还可引入具有多个活性官能团的菌子粉多糖，具有较好的抗温抗盐、润滑、增粘、降滤失等性能，可作为钻井液领域优异的环保型原材料。

技术领域

本发明涉及油田钻井液处理剂技术领域，具体涉及一种植物纤维改性菌子粉及其制备方法。

背景技术

近年来，大量高分子聚合污染物进入生态系统，给生态环境带来极大挑战。基于此，可再生的天然原材料持续受到关注。发明人通过查阅大量资料发现纤维素是一种具有活性官能团但不溶于水及多数有机溶剂的天然环保材料，这些纤维材料来源丰富、价格低廉，具有独特的化学组成，是制备各种性能产品的可行性再生材料。纤维素纤维主要由纤维素、半纤维素、木质素等组成，具有大量活性羟基，分子内氢键及分子间氢键使得纤维素刚性很强，难以旋转。为了发挥纤维素大分子结构的优异性能，可对纤维素在一定条件下进行改性，如：醚化反应、酯化反应，氧化反应、酯交换反应，但由于纤维素纤维结构复杂，致密，使其活性羟基难以被充分触及，致使改性纤维素转化率、取代度过低。因此可以通过对植物纤维材料进行充分预处理，打破木质素屏障，打开纤维素顽固结晶区，较大程度提高羟基可及性及反应活性，对纤维素的改性提供有利条件。有些论文、书籍中提到：用魔芋多糖与植物纤维醚化纤维素进行物理混合，两者在粘度效应上不再是单纯的物理混合溶液粘度，可解释为植物纤维醚化纤维素会破坏魔芋多糖分子内氢键以及与水的结合力，导致两种混合液产生降粘效应，而且植物纤维醚化纤维素与魔芋多糖可形成疏水缔合区域，但此结构不够稳定，高温下只能缓解碳链断裂速度，失去缔合作用，抗温性有待增强，基于此可以通过化学反应将植物纤维纤维素与多糖结合起来。菌子粉多糖与植物纤维一样大量存在于自然界中，是一种环保材料，其多数应用于医药、保健领域；由于其具有活性基团羟基、少量游离长碳链脂肪酸、脂等，由此赋予菌子粉多糖极大改性应用空间。如果将植物纤维与菌子粉多糖结合起来，目标产物可同时兼具菌子粉多糖本身的润滑性、抗盐性和粘度效应以及纤维素的大分子刚性、吸水成膜性。纤维素纤维通过活性羟基与处理菌子粉羧基在一定条件下发生酯化反应，形成的酯基具有优异的吸附能力，反应后纤维素纤维大分子基团可与菌子粉多糖环抱缠绕，增加产品抗温性能，目标产物形成新的分子间、分子内氢键作用，通过酯基结合后亦可增加产品吸附性能及水溶性，可作为钻井液领域新原材料使用。

发明内容

基于以上考虑，本发明提供一种植物纤维改性菌子粉及其制备方法，其技术方案如下：

一种植物纤维改性菌子粉的制备方法，其包括以下步骤：

（1）植物纤维的预处理：取50-150质量份植物纤维粉，加入5-10质量份润胀剂1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐，在55-95℃条件下搅拌0.5-2.5h，充分润胀；

（2）菌子粉的预处理：取150-500质量份菌子粉，升温至45-80℃，加入20-75质量份强氧化性物质，加入pH值调节剂控制pH值为9.5-10.8，反应时间为0.5-4.2h；

（3）植物纤维改性菌子粉的制备：将100-200质量份步骤（1）预处理的植物纤维加入50-125质量份反应溶剂中，升温至70-115℃，加入150-350质量份步骤（2）预处理的菌子粉，再加入催化剂钛酸四丁酯0.01-0.07质量份，充氮排空，反应时间为6-12h，蒸出溶剂，洗涤目标产物，烘干，即可得到植物纤维改性菌子粉。

所述步骤（1）植物纤维为杨树皮纤维、木棉花纤维、麦秸秆纤维中的一种或多种。

所述步骤（2）菌子粉可以为平菇粉、猴菇粉、香菇粉中的一种或多种。