本發(fā)明涉及納米表面活性劑，尤其涉及一種納米表面活性劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、石油是世界上的主要能源之一，在對(duì)能源的需求日益增長的當(dāng)下，石油的開采和生產(chǎn)技術(shù)對(duì)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展尤為重要。為了提高油田的采收率，通常采用的方法是在采油過程中使用驅(qū)油劑。目前，常用的驅(qū)油劑包括聚合物、表面活性劑和納米材料等。聚合物和表面活性劑驅(qū)油劑往往存在對(duì)高溫、高鹽條件敏感的問題，而且這些驅(qū)油劑還存在使用量大、容易造成油田地下水化學(xué)污染等問題。納米材料具有尺寸小、比表面積大的特點(diǎn)，能夠改變巖石的潤濕性，降低油水界面張力，降低原油在巖石表面和內(nèi)部微小孔隙的吸附，使得油田采油注入過程中，原油易于剝落而被驅(qū)替出來，從而大大提高油田的采收率。其中，具有優(yōu)良兩親性的納米表面活性劑能夠顯著增強(qiáng)乳狀液的穩(wěn)定性，從而更好地提升驅(qū)油效果。因此，開發(fā)新型的納米表面活性劑，進(jìn)一步提高原油采收率，成為驅(qū)油技術(shù)的一個(gè)重要的研究方向。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于背景技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種納米表面活性劑及其制備方法。

2、本發(fā)明提出的一種納米表面活性劑的制備方法，包括以下步驟：

3、s1、向氧化石墨烯水分散液中加入氫氧化鈉，于70～90℃加熱3～5h，然后冷卻，離心，將收集到的固體物質(zhì)用去離子水洗滌至中性，干燥后得到中間產(chǎn)物a；將所述中間產(chǎn)物a加入濃度為0.1～0.2mol/l的鹽酸水溶液中，于70～90℃加熱1～2h，然后冷卻，離心，將收集到的固體物質(zhì)用去離子水洗滌至中性，干燥后得到預(yù)處理氧化石墨烯；

4、s2、將所述預(yù)處理氧化石墨烯加入氨基硅烷偶聯(lián)劑水解液中超聲分散均勻，然后于70～80℃加熱反應(yīng)3～5h，冷卻后離心，干燥，得到氨基化氧化石墨烯材料；

5、s3、將所述氨基化氧化石墨烯材料加入去離子水中超聲分散均勻，得到氨基化氧化石墨烯水分散液，將所述氨基化氧化石墨烯水分散液在75～80℃下與液態(tài)石蠟混合均勻，高速剪切乳化，乳化結(jié)束后將得到的乳狀液置于冰水浴中固化，經(jīng)過洗滌、干燥，得到石蠟小球；將環(huán)氧硅烷偶聯(lián)劑改性的納米sio2加入無水乙醇中分散均勻，然后加入所述石蠟小球，在40～45℃下攪拌反應(yīng)6～10h，然后加入十二烷基縮水甘油醚，在40～45℃下繼續(xù)攪拌反應(yīng)1～2h，反應(yīng)結(jié)束后過濾，將收集到的固體物質(zhì)用無水乙醇清洗后，加入三氯甲烷中使石蠟溶解，收集得到所述納米表面活性劑。

6、優(yōu)選地，s1中，氧化石墨烯水分散液的固含量為0.05～0.2％，氧化石墨烯水分散液與氫氧化鈉的質(zhì)量比為100:0.2～0.5。

7、優(yōu)選地，所述氧化石墨烯的粒徑為50～200nm。

8、優(yōu)選地，s1中，所述中間產(chǎn)物a與鹽酸水溶液的質(zhì)量比為1:100～200。

9、優(yōu)選地，s2中，所述預(yù)處理氧化石墨烯與氨基硅烷偶聯(lián)劑水解液的質(zhì)量比為0.03～0.05：100，所述氨基硅烷偶聯(lián)劑水解液是由氨基硅烷偶聯(lián)劑、無水乙醇、去離子水按質(zhì)量比為2～3：70～90：10～30制得。

10、在本發(fā)明中，氨基硅烷偶聯(lián)劑水解液通過常規(guī)方法制得，例如：將氨基硅烷偶聯(lián)劑加入無水乙醇和去離子水中混合均勻，水解10～15min后即得。

11、優(yōu)選地，所述氨基硅烷偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑kh-550、kh-602、kh-792中的至少一種。

12、優(yōu)選地，s3中，所述氨基化氧化石墨烯材料與去離子水、石蠟的質(zhì)量比為1:50～100：5～10。

13、優(yōu)選地，s3中，所述石蠟小球與環(huán)氧硅烷偶聯(lián)劑改性的納米sio2、十二烷基縮水甘油醚的質(zhì)量比為10:0.2～0.5:1～2。

14、優(yōu)選地，s3中，將環(huán)氧硅烷偶聯(lián)劑改性的納米sio2加入相當(dāng)于環(huán)氧硅烷偶聯(lián)劑改性的納米sio2質(zhì)量200～500倍的無水乙醇中分散均勻。

15、優(yōu)選地，所述環(huán)氧硅烷偶聯(lián)劑改性的納米sio2的制備方法為：將親水納米sio2加入環(huán)氧硅烷偶聯(lián)劑水解液中超聲分散均勻，然后于70～80℃加熱反應(yīng)3～5h，冷卻后離心，干燥，即得。

16、優(yōu)選地，所述親水納米sio2與環(huán)氧硅烷偶聯(lián)劑水解液的質(zhì)量比為0.1～0.5：100，所述環(huán)氧硅烷偶聯(lián)劑水解液是由環(huán)氧硅烷偶聯(lián)劑、無水乙醇、去離子水按質(zhì)量比為2～3：70～90：10～30制得。

17、在本發(fā)明中，環(huán)氧硅烷偶聯(lián)劑水解液通過常規(guī)方法制得，例如：將環(huán)氧硅烷偶聯(lián)劑加入無水乙醇和去離子水中混合均勻，水解10～15min后即得。

18、優(yōu)選地，所述親水納米sio2的粒徑為10～20nm。

19、優(yōu)選地，所述環(huán)氧基硅烷偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑kh-560。

20、優(yōu)選地，s3中，所述高速剪切乳化的轉(zhuǎn)速為2000～3000r/min，時(shí)間為1～2h。

21、本發(fā)明還提出一種納米表面活性劑，由所述的制備方法制得。

22、本發(fā)明的有益效果如下：

23、本發(fā)明中，先通過對(duì)氧化石墨烯進(jìn)行堿洗預(yù)處理充分去除其表面的含氧基團(tuán)，然后用氨基硅烷偶聯(lián)劑對(duì)其進(jìn)行改性，得到表面含氨基基團(tuán)的氧化石墨烯材料；在此基礎(chǔ)上，通過與石蠟混合乳化，得到含氨基基團(tuán)的氧化石墨烯材料包覆的石蠟小球，對(duì)未暴露在石蠟小球表面的那部分氧化石墨烯的氨基形成半面保護(hù)，再將石蠟小球與環(huán)氧硅烷偶聯(lián)劑改性的納米sio2的無水乙醇分散液混合反應(yīng)，通過暴露在石蠟小球表面的那部分氧化石墨烯的氨基與納米sio2的環(huán)氧基進(jìn)行反應(yīng)，使納米sio2負(fù)載在氧化石墨烯上，并接下來通過繼續(xù)與具有疏水長鏈的十二烷基縮水甘油醚進(jìn)行反應(yīng)，從而使暴露的氧化石墨烯表面成為疏水表面，此時(shí)在用三氯甲烷洗去石蠟，從而得到一面具有氨基親水基團(tuán)，另一面包覆有疏水性納米sio2和疏水性長鏈的兩親型納米表面活性劑。本發(fā)明的納米表面活性劑不僅具有表面活性劑兩親的特性，能夠起到降低體系表面張力、乳化增溶的效果，從而提高在高溫、高鹽下的驅(qū)油效果；而且由于具有氧化石墨烯-納米sio2的復(fù)合結(jié)構(gòu)，不僅通過位阻效應(yīng)提高了納米表面活性劑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，從而改善納米表面活性劑在高溫、高鹽下的穩(wěn)定性，從而更好地發(fā)揮其在高溫、高鹽環(huán)境下的驅(qū)油性能，而且還能在片狀氧化石墨烯對(duì)附著在巖石上的原油的剝離效應(yīng)的基礎(chǔ)上，結(jié)合納米sio2的高比表面積和優(yōu)良的界面活性，從而起到協(xié)同作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)油效果的極大提升。本發(fā)明的納米表面活性劑可以作為石油開采中的驅(qū)油劑使用，能夠有效改善在高溫、高鹽下的驅(qū)油效果，明顯提升原油的采收率。

技術(shù)特征：

1.一種納米表面活性劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米表面活性劑的制備方法，其特征在于，s1中，氧化石墨烯水分散液的固含量為0.05～0.2％，氧化石墨烯水分散液與氫氧化鈉的質(zhì)量比為100:0.2～0.5。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米表面活性劑的制備方法，其特征在于，所述氧化石墨烯的粒徑為50～200nm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米表面活性劑的制備方法，其特征在于，s2中，所述預(yù)處理氧化石墨烯與氨基硅烷偶聯(lián)劑水解液的質(zhì)量比為0.03～0.05：100，所述氨基硅烷偶聯(lián)劑水解液是由氨基硅烷偶聯(lián)劑、無水乙醇、去離子水按質(zhì)量比為2～3：70～90：10～30制得。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米表面活性劑的制備方法，其特征在于，s3中，所述氨基化氧化石墨烯材料與去離子水、石蠟的質(zhì)量比為1:50～100：5～10。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米表面活性劑的制備方法，其特征在于，s3中，所述石蠟小球與環(huán)氧硅烷偶聯(lián)劑改性的納米sio2、十二烷基縮水甘油醚的質(zhì)量比為10:0.2～0.5:1～2。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米表面活性劑的制備方法，其特征在于，所述環(huán)氧硅烷偶聯(lián)劑改性的納米sio2的制備方法為：將親水納米sio2加入環(huán)氧硅烷偶聯(lián)劑的水解液中超聲分散均勻，然后于70～80℃加熱反應(yīng)3～5h，冷卻后離心，干燥，即得。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的納米表面活性劑的制備方法，其特征在于，所述親水納米sio2與環(huán)氧硅烷偶聯(lián)劑水解液的質(zhì)量比為0.1～0.5：100，所述環(huán)氧硅烷偶聯(lián)劑的水解液是由環(huán)氧硅烷偶聯(lián)劑、無水乙醇、去離子水按質(zhì)量比為2～3：70～90：10～30制得。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的納米表面活性劑的制備方法，其特征在于，所述親水納米sio2的粒徑為10～20nm。

10.一種納米表面活性劑，其特征在于，由權(quán)利要求1～9任一項(xiàng)所述的制備方法制得。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種納米表面活性劑及其制備方法，包括：將氨基化氧化石墨烯水分散液與石蠟混合、乳化，將制備的乳狀液冷卻得到石蠟小球，再將石蠟小球在無水乙醇中依次與環(huán)氧硅烷偶聯(lián)劑改性的納米SiO2、十二烷基縮水甘油醚反應(yīng)，加入三氯甲烷中使石蠟溶解后收集得到納米表面活性劑。本發(fā)明的納米表面活性劑可以作為石油開采中的驅(qū)油劑使用，能夠有效改善高溫、高鹽下的驅(qū)油效果，明顯提升原油的采收率。

技術(shù)研發(fā)人員：韓國井
受保護(hù)的技術(shù)使用者：合肥全景化工科技有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19