一种纳米颗粒表面活性剂稳定的乳状液及其制备方法

本发明属于乳状液制备领域，尤其是一种纳米颗粒表面活性剂稳定的乳状液及其制备方法。

背景技术：

1、乳状液驱油是具有广阔前景的新型提高原油采收率技术，制备具有耐受油藏高温高盐恶劣环境能力的乳状液非常关键。乳状液是一种油水两相分散体系，其中油相或者水相以液滴形态均匀分散在另一相中，以水相为连续相、油相为分散相时为水包油乳状液，油相为连续相、水相为分散相时为油包水乳状液。目前，乳状液通常通过分子类表面活性剂吸附液滴表面提高稳定性，然而表面活性剂分子在油藏高温高盐环境中容易失效，导致乳状液稳定性显著降低。利用纳米颗粒吸附油水界面同样可以稳定乳状液，并且可以克服传统分子类表面活性剂耐温抗盐能力差的缺点。然而，吸附于油水界面的纳米颗粒在流场等外力作用下容易脱附，提高纳米颗粒吸附稳定性是提高乳状液稳定性的关键。利用功能化纳米颗粒与功能化聚合物生成的纳米颗粒表面活性剂可以稳定吸附于油水界面，可显著提升颗粒吸附稳定性，克服传统分子类表面活性剂稳定的乳状液体系耐温抗盐能力差的缺陷以及传统纳米颗粒稳定的乳状液体系颗粒吸附稳定性差的缺陷，在乳状液驱油等提高原油采收率工程应用中具有广阔前景。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种纳米颗粒表面活性剂稳定的乳状液及其制备方法。

2、作为本发明的目的之一，本发明提供了一种纳米颗粒表面活性剂稳定的乳状液，该乳液由表面功能化纳米颗粒水溶液、含功能化基团聚合物的二甲基硅油溶液发生脱水缩合反应得到纳米颗粒表面活性剂，并通过两种方法制备得到：

3、利用鼓泡法制备的水包油乳状液粒径为100～1000nm，多分散性指数pdi＜0.2；

4、利用微流体芯片制备的油包水乳状液为粒径20～200μm的单分散乳液；

5、所用的表面功能化纳米颗粒为羧基功能化聚苯乙烯纳米颗粒或者羧基功能化二氧化硅纳米颗粒；

6、所用的纳米颗粒粒径为15～50nm；

7、所用的纳米颗粒水溶液浓度为0.002～2.5wt.％；

8、所用的功能化基团聚合物为单氨基端封聚二甲基硅氧烷或双氨基端封聚二甲基硅氧烷；

9、所用的二甲基硅油粘度为10～200mpa·s；

10、所用的功能化基团聚合物浓度为1～10wt.％；

11、作为本发明的目的之一，本发明提供了利用鼓泡法制备上述乳状液的方法，该制备方法包括：

12、在羧基功能化聚苯乙烯纳米颗粒的水溶液上层覆盖厚度0.1～2mm左右含氨基端封二甲基硅氧烷的二甲基硅油溶液，通过注射器在含有羧基功能化聚苯乙烯纳米颗粒的水相内通气产生直径1～10mm、频率0.1～1hz由下向上的气泡，气泡在浮力作用下在水-油-空气多重复合界面破裂，撕裂油相溶液薄层从而产生纳米尺度液滴，持续通气直至水相呈半透明状，得到峰值粒径100～1000nm，、多分散性指数pdi＜0.2的纳米颗粒表面活性剂稳定的水包油乳状液。

13、作为本发明的目的之一，本发明提供了利用微流体技术制备上述乳状液的方法，该制备方法包括：

14、利用共聚焦型微流体芯片，氨基端封聚合物油溶液为连续相，羧基功能化纳米颗粒水溶液为分散相，通过控制油水流量比和通道结构尺寸，在芯片中生成油滴粒径在20～200μm范围可控的单分散油包水乳状液。

15、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

16、本发明公开了一种乳状液，通过水相中表面功能化纳米颗粒与油相中功能化基团聚合物在油水界面发生脱水缩合反应生成纳米颗粒表面活性剂稳定的乳状液，纳米颗粒表面活性剂可以稳定吸附于油水界面，显著提升颗粒吸附稳定性，克服传统分子类表面活性剂稳定的乳状液体系耐温抗盐能力差的缺陷，以及传统纳米颗粒稳定的乳状液体系颗粒吸附稳定性差的缺陷。

17、本发明公开了一种利用鼓泡法制备乳状液的方法，在羧基功能化聚苯乙烯纳米颗粒水溶液上覆盖厚度0.1～2mm的氨基端封聚合物的油相溶液。羧基功能化纳米颗粒和氨基封端聚合物在油水界面发生脱水缩合反应，生成纳米颗粒表面活性剂。气泡在水-油-空气的多重界面处破裂时产生低界面张力状态撕裂油相薄层，产生纳米尺度液滴分散在下层水相中。本发明中鼓泡法制备乳状液具有大规模生产的可行性。

18、本发明公开了一种利用微流控技术制备乳状液的方法，利用共聚焦型微流体芯片，氨基端封聚合物油溶液为连续相，羧基功能化纳米颗粒水溶液为分散相，通过控制油水流量比和通道结构尺寸，在芯片中生成油滴粒径可控的单分散油包水乳状液。本发明中利用微流控技术制备乳状液可有效控制乳状液单分散性。

技术特征：

1.一种纳米颗粒表面活性剂稳定的乳状液，其特征在于：通过水相中表面功能化纳米颗粒与油相中功能化基团聚合物在油水界面发生脱水缩合反应生成纳米颗粒表面活性剂稳定乳状液；

2.一种利用鼓泡法制备纳米颗粒表面活性剂稳定乳状液的方法，其特征在于：在羧基功能化纳米颗粒水溶液上覆盖厚度0.1～2mm的氨基端封聚合物油相溶液，通过针管在水相内通气产生直径1～10mm的气泡，气泡在浮力作用下持续上升并在水-油-空气多重界面破裂，撕裂油相溶液薄层从而产生纳米尺度液滴，持续通气直至水相呈半透明状，得到峰值粒径100～1000nm、多分散性指数pdi＜0.2的纳米颗粒表面活性剂稳定的水包油乳状液。

3.一种利用微流控技术制备纳米颗粒表面活性剂稳定乳状液的方法，其特征在于：利用共聚焦型微流体芯片，氨基端封聚合物油相溶液为连续相，羧基功能化纳米颗粒水溶液为分散相，通过控制油水流量比和通道结构尺寸，生成粒径在20～200μm范围可控的单分散油包水乳状液。

技术总结
本发明涉及乳状液制备领域，公开了一种纳米颗粒表面活性剂稳定的乳状液及其制备方法。本发明中，水相中的羧基功能化纳米颗粒和油相中的氨基端封聚二甲基硅氧烷在油水界面反应生成纳米颗粒表面活性剂，稳定乳状液。采用鼓泡法利用气泡在水‑油‑空气复合界面破裂过程将纳米级别的油滴分散在水相中形成水包油乳状液；微流控技术利用共聚焦型微流体芯片中将水滴分散在油相中形成单分散油包水乳状液。利用纳米颗粒表面活性剂稳定的乳状液体系可以克服传统分子类表面活性剂稳定的乳状液体系耐温抗盐能力差的缺陷以及传统纳米颗粒稳定的乳状液体系颗粒吸附稳定性差的缺陷，在乳状液驱油等提高原油采收率工程应用中具有广阔前景。

技术研发人员：骆政园,王兴成,温伯尧,白博峰
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14