[发明专利]一种纳米纤维素改性的高耐温松香基表面活性剂粘弹液的制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米纤维素改性的高耐温松香基表面活性剂粘弹液的制备方法，包括以下步骤：1)通过超声分散制备纳米纤维素分散液；2)将纳米纤维素分散液、松香基表面活性剂粘弹液的母液和超纯水，混合均匀，超声分散2～5min，制得纳米纤维素改性的高耐温松香基表面活性剂粘弹液；其中，松香基表面活性剂粘弹液的母液由松香基阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂复配制备，其中，松香基阴离子表面活性剂为马来海松酸基十二酰胺二钠、马来海松酸基十四酰胺二钠、马来海松酸基十六酰胺二钠和马来海松酸基十八酰胺二钠中的至少一种。本发明通过改性，使松香基表面活性剂粘弹溶液的粘性至少增加67倍，弹性至少增加15倍，耐温性能显著增强。

技术领域

本发明涉及一种纳米纤维素改性的高耐温松香基表面活性剂粘弹液的制备方法，属于松脂化学利用和纤维素化学利用研究领域。

背景技术

蠕虫胶束是表面活性剂在水中自组装形成的聚集体，其截面直径约几纳米，长度可达微米，蠕虫胶束进一步相互缠绕形成的动态可逆的三维网状结构赋予了表面活性剂溶液独特的粘弹性，在工业洗涤、洗化、石油开采(浮选、压裂、减阻、钻井和沙量控制等)等领域具有广泛的应用。特别是用作石油压裂液时，表面活性剂粘弹溶液具有独特的优势。由于蠕虫胶束的动态可逆性，容易调控，无残留、对底层破坏小，被称为清洁压裂液。但是蠕虫胶束在高温或高剪切下，粘度迅速降低，存在滤失严重的问题，从而大大限制了其应用。近年来，针对这一问题，科研工作者提出了应用纳米颗粒改性表面活性剂粘弹溶液的方法。纳米颗粒会在蠕虫胶束的帽端链接，促进蠕虫胶束的进一步交联或生长，从而增强体系的粘弹性。这种方法对表面活性剂粘弹溶液的粘度和热稳定性有一定的提高，但效果不是很理想。高粘弹性和高耐温的纳米颗粒改性的表面活性剂粘弹溶液有待开发。

随着石化资源的日趋枯竭，生物质基表面活性剂粘弹溶液更受青睐。松香是我国重要的林业特色资源，产量非常可观。纤维素是自然界中储量最大的可再生资源，纳米纤维素是指某一维度尺寸小于100nm的纤维素材料，具有无毒、无污染、良好的生物相容性和生物降解性等特点。本发明利用松香基表面活性剂制备了一类生物质基表面活性剂粘弹液，并且应用可再生的纳米纤维素改性，显著增强粘弹液的粘弹性和耐温性，创制了一类高粘弹性和高耐温的纳米纤维素改性的生物质基的表面活性剂粘弹溶液。

发明内容

针对现有技术中石油基表面活性剂粘弹溶液不可降解、污染环境的问题，以及纳米颗粒增强表面活性剂粘弹溶液的粘弹性和耐温性不明显的不足，本发明提供一种纳米纤维素改性的高耐温松香基表面活性剂粘弹液的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种纳米纤维素改性的高耐温松香基表面活性剂粘弹液的制备方法，包括以下步骤：

1)通过超声分散制备纳米纤维素分散液；

2)将纳米纤维素分散液、松香基表面活性剂粘弹液的母液和超纯水，混合均匀，超声分散2～5min，制得纳米纤维素改性的高耐温松香基表面活性剂粘弹液；其中，松香基表面活性剂粘弹液的母液由松香基阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂复配制备，其中，松香基阴离子表面活性剂为马来海松酸基十二酰胺二钠(C₁₂-MPA-2Na)、马来海松酸基十四酰胺二钠(C₁₄-MPA-2Na)、马来海松酸基十六酰胺二钠(C₁₆-MPA-2Na)和马来海松酸基十八酰胺二钠(C₁₈-MPA-2Na)中的至少一种；纳米纤维素改性的高耐温松香基表面活性剂粘弹液中，松香基阴离子表面活性剂的浓度为8～25mmol·L^-1，阳离子表面活性剂的浓度为50～150mmol·L^-1。

上述松香基阴离子表面活性剂的浓度和阳离子表面活性剂的浓度任意搭配，均可形成松香基表面活性剂粘弹液。优选，纳米纤维素改性的高耐温松香基表面活性剂粘弹液中，松香基阴离子表面活性剂的浓度为12～18mmol·L^-1，阳离子表面活性剂的浓度为80～120mmol·L^-1。