[发明专利]具有CO2

说明书

本发明公开了一种具有CO₂/双响应型表面活性剂的Pickering乳状液及制备方法，属于油气田化学剂技术领域。制备方法包括：首先制备羧基改性的纳米二氧化硅颗粒，然后制备CO₂/氧化还原双重响应性型表面活性剂，最后将羧基改性的纳米二氧化硅颗粒与CO₂/氧化还原双重响应性型表面活性剂按照一定比例混合，加入到一定比例的油水两相中，通过涡旋震荡仪在一定转速下乳化，即得。本发明乳状液不仅具有良好的稳定性，当乳状液不再需要保持稳定状态时，仅向乳液体系中通入CO₂或加入氧化剂就可以打破乳液的稳定状态，实现破乳，另一方面，向该乳状液中通入N₂或加入还原剂可实现乳化的可逆过程，重新得到稳定的乳液。

技术领域

本发明属于油气田化学剂技术领域，具体涉及一种具有CO₂/双响应型表面活性剂的 Pickering乳状液及制备方法。

背景技术

乳液在生产生活中应用广泛，但有时乳液只需要在某一阶段保持稳定，随后的阶段又需要将这些乳液破乳，避免带来不良影响。如原油开采中，特定阶段需要加入表面活性剂形成稳定的乳液，在随后的过程中又要求这些稳定的乳液破乳。在这些情况下，必须在系统中引入额外的物理或化学破坏机制，以使乳化液不稳定，这大大增加资本和运营成本。为了满足生产生活的需要，近年来研究人员对开关响应型的乳化剂展开了广泛的研究。Pickering乳液由于是由纳米颗粒稳定的乳状液相对于传统表面活性剂稳定的乳液具有极高的抗聚结性和稳定性、良好生物相容性和环境友好性等优点，同时，易实现乳化剂的分离回收和再利用，易于实现可持续利用，另一方面，Pickering乳液的破乳更为困难。因此，制备一种开关响应型的Pickering乳液更有挑战性和应用价值。近年来研究者已经开发了一系列的具备开关响应性能的胶体颗粒，然而这些纳米颗粒大多为被响应基团功能化的有机高分子颗粒，其化学合成过程复杂，制备繁琐不适应工业化应用的前景。

已有研究表明，通过在一些无机纳米颗粒上修饰具备开关响应性能的表面活性剂，可以制备刺激响应型的Pickering乳状液，其原理是通过物理吸附或者化学接枝的方法，将表面活性剂修饰在亲水性的纳米颗粒表面，使其原位疏水化，提高纳米颗粒表面的亲油性，从而使颗粒具备双亲性，可以用来稳定Pickering乳状液。同时，修饰在纳米颗粒上的响应基团，可以通过外界的刺激来改变纳米颗粒的亲疏水性，来实现乳状液的响应性乳化/破乳过程。

目前刺激响应的方式包括：pH、CO₂、磁场、光和氧化还原反应等以及同时具备两种或多种形式的响应，与单响应性Pickering乳液相比，多重响应Pickering乳液的破乳可以通过多个不同刺激同时触发或单一最佳刺激来实现，可控制范围将大大拓宽。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种具有CO₂/双响应型表面活性剂的Pickering乳状液的制备方法，其通过在无机纳米颗粒上修饰一种具备CO₂和氧化还原双重响应性的表面活性剂，来稳定Pickering乳状液，为稠油集输、乳液聚合、泡沫排水、提高采收率等化工领域提供一定的借鉴作用。

其采用了以下技术方案：

一种具有CO₂/双响应型表面活性剂的Pickering乳状液的制备方法，依次包括以下步骤：

S1、制备羧基改性的纳米二氧化硅颗粒；

S2、制备CO₂/氧化还原双重响应性型表面活性剂，其是利用二茂铁和氨基酸在有机溶剂中发生傅－克反应所合成，以水相基准的使用浓度为0.1～2.0×10^-3mol·L^-1；

S3、将步骤S1所得羧基改性的纳米二氧化硅颗粒与步骤S2所得CO₂/氧化还原双重响应性型表面活性剂按照一定比例混合，加入到一定比例的油水两相中，通过涡旋震荡仪在一定转速下乳化，即得。