[发明专利]一种两亲Janus石墨粒子及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种两亲Janus微纳米级石墨粒子，在所述两亲Janus微纳米级石墨粒子FITR光谱中，在3100-3200cm^-1、3030-3050cm^-1、1600-1700cm^-1和1550-1580cm^-1的区间处有振动峰。

2.根据权利要求1所述的粒子，其中，所述的两亲Janus微纳米级石墨粒子的粒径为500nm～500μm。

3.一种两亲Janus微纳米级石墨粒子的制备方法，包括如下步骤：

(1)将微纳米级的石墨粉以及碳酸镁与浓度为75％～98％的硫酸混合搅拌；

(2)在步骤(1)得到的溶液中加入浓度为1％～15％的高锰酸钾溶液，升高温度至120～160℃，反应150～180min后得到反应产物；

(3)将步骤(2)得到的反应产物与无水乙醇混合，用氨水进行中和，再用丙酮清洗，真空干燥后得到氧化石墨产物；

(4)将步骤(3)得到的氧化石墨产物与浓度为20～30％的氢氧化钠溶液混合，充分搅拌后升温至100℃，反应130～160min，离心分离得到亲水性石墨产物；

(5)将所述亲水性石墨粒子加至水中，然后添加石蜡，搅拌形成石蜡/水乳液，待所述石蜡/水乳液冷却固化后收集石蜡；

在该步骤中，经过常温干燥后的石蜡上的石墨粒子一半嵌入在石蜡中、另一半暴露在空气中；

(6)将石蜡与烷基胺混合，在常温下搅拌反应，暴露在所述石蜡表面的石墨粒子与烷基胺发生化学反应，每1～10g石墨粒子对应100mL烷基胺溶液，反应完成后分离并融化石蜡，得到所述两亲Janus石墨粒子。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，在所述步骤(1)中，所述石墨粉与所述碳酸镁的质量比为10-20:2(优选10:2)，石墨粉与浓硫酸的质量体积比为0.05-0.2g/mL。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其中，在所述步骤(2)中，所述高锰酸钾溶液与所述硫酸的体积比为1:10-15。

6.根据权利要求3-5中任一项所述的方法，其中，在所述步骤(3)中，所述氨水的浓度为30-50％。

7.根据权利要求3-6中任一项所述的方法，其中，在所述步骤(4)中，所述氧化石墨产物与所述氢氧化钠溶液的质量体积比为0.1-0.5g/mL。

8.根据权利要求3-7中任一项所述的方法，其中，在所述步骤(5)中，所述水与所述石蜡体积比为5-7:3。

9.一种根据权利要求1或2所述的两亲Janus微纳米级石墨粒子在提高钻井液润滑性中的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其中，所述应用包括：

(1)将浓度为10000～50000mg/L的所述两亲Janus石墨粒子加入至水基钻井液中，形成两亲Janus石墨粒子钻井液；

(2)将所述两亲Janus石墨粒子钻井液与岩石和管壁接触，两亲Janus石墨粒子在岩石表面和管柱表面自发吸附，形成保护膜，同时还可以将滑动摩擦转变为滚动摩擦，由此改善钻井液的润滑性。