疏水型SiO_2纳米颗粒的稳泡性研究

针对泡沫驱油技术中存在的泡沫稳定性问题,对纳米颗粒部分取代表面活性剂发泡和稳泡,以提高泡沫稳定性进行了研究。将不同型号的亲水性和疏水性SiO_2纳米颗粒分别与表面活性剂α-烯基磺酸钠(AOS)溶液复配,进行泡沫观察试验,考察了SiO_2纳米颗粒与AOS复配后对N_2泡沫稳定性的影响。结果表明:单独的亲水性纳米二氧化硅颗粒不能发泡稳泡,能在较低浓度的AOS溶液中起到一定的稳泡作用,但效果不理想;而疏水性纳米SiO_2颗粒虽不能单独发泡,但可以部分取代AOS表面活性剂,大大提高泡沫的稳定性。通过对不同浓度的纳米颗粒与AOS表面活性剂复配后的稳泡性能对比,得到泡沫驱油稳泡剂的最佳配比(质量分数)为0.04%AOS+0.10%SiO_2。研究结果对于泡沫驱油稳泡剂的优选具有一定的指导意义。     

改性SiO2/聚硅氧烷无氟超疏水涂层的制备及性能

为了提高基体材料的防污能力,在基体表面制备了一种无氟超疏水复合涂层。首先,使用十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS)对二氧化硅(SiO_2)微纳米颗粒进行疏水改性,其次,将改性后的SiO_2颗粒与有机硅烷混合,利用硅烷的水解、聚合在基体材料的表面得到一层稳定的无氟超疏水复合涂层。采用FTIR、TGA、SEM、AFM和接触角测量仪对涂层的化学组成、表面微观结构和疏水性能进行表征。结果表明:复合涂层表面具有微纳米尺度的粗糙结构,并具有优异的自清洁性和耐磨损性;未磨损前接触角达151°,磨损100周次后接触角进一步提高至161°。     

两亲二氧化硅纳米颗粒的制备及性能研究

通过Pickering乳液模板法对硅烷化的SiO_2纳米颗粒的部分表面进行氟化改性,制备出两亲SiO_2纳米颗粒,并研究其在气/液表面上的自组装行为和泡沫性能。采用粒径分析仪、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、表面张力仪、扫描电镜(SEM)和动态泡沫分析仪对两亲SiO_2纳米颗粒的粒径分布、化学组成、界面活性、石蜡乳滴的表面形貌和泡沫性能进行分析表征。结果表明:采用Stber方法合成的SiO_2纳米颗粒的平均粒径为104 nm;氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)处理后的SiO_2纳米颗粒在石蜡乳滴上排列的更加紧密有序,提高了改性效率;当两亲SiO_2纳米颗粒浓度达到0.6%时,两亲SiO_2纳米颗粒在界面上的吸附达到饱和,此时表面张力平衡值下降到32.7 m N/m,展现出良好的界面活性;泡沫性能测试结果表明,两亲颗粒有效地抑制了气泡合并、歧化作用和液膜排液,制备的泡沫具有良好的稳定性。     

基于纳米二氧化硅的防冰疏水涂层的制备及性能研究

采用HTPS(端羟基聚二甲基硅氧烷)和APTES(氨基丙基三乙氧基硅烷)改性纳米SiO_2,并制备了改性纳米SiO_2/氟硅树脂-环氧树脂(M-SR)复合涂料。采用傅里叶变换红外光谱仪和扫描电镜对改性前后纳米SiO_2颗粒,以及M-SR复合涂料的结构和表面微观形貌进行了表征,并通过水接触角、水滴结冰时间和覆冰层的剪切附着强度评估了M-SR复合涂层的防覆冰效果。结果表明,经过HTPS和APTES改性后,纳米SiO_2颗粒表面的亲水基团被HTPS和APTES中低表面能的甲基取代,纳米SiO_2表面能更小,疏水性能更佳。随着改性纳米SiO_2颗粒含量的增加,M-SR复合涂层的疏水性增强,纳米SiO_2颗粒含量为50%的M-SR复合涂层综合性能最优,水接触角168.1°,水滴结冰时间279 s,覆冰剪切粘附强度小于5 kPa,是较为理想的防覆冰材料。     

自组装法制备PVDF-SiO_2/PVSQ超疏水复合膜及膜蒸馏抗污染性能

采用乙烯基三甲氧基硅烷(VTMOS)对SiO_2疏水改性,通过自组装法,将改性SiO_2接枝在商业PVDF (聚偏氟乙烯)膜表面,使其表面达到超疏水。利用场发射电子显微镜、红外光谱仪、接触角测量仪及毛细流孔径分析仪等仪器对改性前后膜的表面形貌、化学组成、接触角及孔径变化等性能参数进行表征。结果表明,VTMOS不仅对SiO_2疏水改性,还通过自身的水解缩聚反应,生成了规整圆球状的聚乙烯基倍半硅氧烷(PVSQ)微粒,纳米级SiO_2分布于微米级PVSQ表面,在改性膜表面构造了多层次微/纳米粗糙表面,在低表面能疏水基团乙烯基和甲氧基的共同作用下,成功实现了超疏水改性,改性膜水接触角达到159.5°,滚动角降至8.1°。以NaCl、HA和CaCl2混合溶液为进料液,对商业PVDF膜和改性膜进行了长期直接接触式膜蒸馏(DCMD)实验,探究其抗污染性能。结果表明,改性膜适用于长期DCMD实验,并表现出比商业PVDF膜更稳定的通量,截盐率始终大于99.99%,具有良好的稳定性和抗污染性能。     

纳米二氧化硅改性聚偏氟乙烯膜的研究进展

叙述了普通纳米二氧化硅(SiO_2)、疏水性气相纳米二氧化硅(SiNPS)、氟化二氧化硅(f SiO_2)以及离子液体接枝改性纳米二氧化硅(IL-SiO_2)对聚偏氟乙烯(PVDF)杂化膜的微观结构、化学性能及力学性能产生的影响及其机理,总结了纳米SiO_2在PVDF膜改性中的研究现状。通过分析目前纳米SiO_2改性所存在的问题,认为研发功能良好,成本低廉的改性纳米SiO_2成为未来的研究热点,探索与PVDF膜的制备方法及用途相对应的最佳的纳米SiO_2改性方法,是未来的发展趋势。     

合成纳米SiO_2及其复合材料

武汉现代工业技术研究院选用某大型企业副产品成功合成了纳米二氧化硅(SiO_2),并对其进行了表面疏水改性。这种具有疏水性的纳米SiO_2微粒能均匀地分散到塑料用增塑剂或橡胶用操作油中,从而可制得纳米复合塑料或纳米复     

SCL@SiO_2纳米颗粒的制备及其稳定的Pickering乳液

用共轭亚油酸钠(SCL)在SiO_2纳米颗粒表面吸附,得到表面改性的SiO_2纳米颗粒,然后在80℃下通过热聚合引发SCL分子自交联,从而稳定SCL@SiO2纳米颗粒的SCL层并改善其表面润湿性。通过Zeta电位、FTIR、DLS、TG和DTG对材料进行了表征。结果显示:SCL物理吸附在SiO_2纳米颗粒表面。以SCL@SiO2纳米颗粒作为单一乳化剂制备液体石蜡的Pickering乳液,结果表明:该Pickering乳液在制备一个月后外观基本不发生变化,而传统乳液出现明显破乳现象。热重分析结果显示:SCL@SiO2纳米颗粒的SCL层比简单吸附脂肪酸的SiO_2改性颗粒更稳定,且粒径会随着pH的减小而增大(11～16 nm),因此,由SCL@SiO2纳米颗粒稳定的Pickering乳液粒径(15～29μm)也具有一定的pH响应性。     

毛竹NFC/SiO_2气凝胶的制备和疏水改性

以毛竹为原料,高压均质法制备纳米纤丝化纤维素(NFC),再采用溶胶―凝胶法制备NFC/二氧化硅(SiO_2)气凝胶。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)等对其进行表征,通过改变正硅酸乙酯/无水乙醇的体积比获得样品微观形貌较佳的反应工艺条件,并采用十八烷基三氯硅烷的正己烷溶液对NFC/SiO_2气凝胶进行疏水改性,用接触角测量仪测试改性NFC/SiO_2气凝胶的疏水性能。研究结果表明NFC/SiO_2气凝胶在正硅酸乙酯/无水乙醇体积比为1.25%时,二氧化硅复合效率高,且所获得的气凝胶形貌较好,二氧化硅以颗粒的形式附着在纳米纤丝化纤维素表面。改性NFC/SiO_2气凝胶接触角为132°,达到疏水状态。     

深冷粉碎制备尼龙粉末流动性的改善及选择性激光烧结性能

研究了不同表面性质的二氧化硅(SiO_2)纳米粒子流动助剂对选择性激光烧结(SLS)尼龙6(PA6)粉末流动性能及烧结性能的影响。相比亲水性SiO_2粒子(A200),疏水性SiO_2粒子(R974)具有较低的吸湿性、分散性好,在降低PA6粉末颗粒间的黏附力的同时,不会提高粉末颗粒间的摩擦力。R974粒子最佳添加量为0.5%,复合粉末具有优异的流动性能,在激光功率为35 W时,改性PA6粒子的SLS零件力学性能可达到最佳。     

纳米SiO_2对聚乳酸薄膜阻隔性的影响

采用熔融共混法,向聚左旋乳酸(PLLA)分别加入亲水性和疏水性SiO_2对其进行改性。采用差示扫描量热分析仪(DSC)、透氧仪和透湿仪对PLLA/SiO_2薄膜的热学性能和阻隔性能进行了研究。结果表明,亲水SiO_2或疏水SiO_2的加入,使PLLA薄膜的结晶度有所提高,同时阻氧性有所降低,说明虽然SiO_2分散相使PLLA薄膜的结晶度提高,但团聚状态的SiO_2使PLLA薄膜缺陷增多,当后者占优时薄膜阻隔性就会降低。此外,只有加入较高含量的疏水性SiO_2时才能使PLLA薄膜的阻湿性能有所提高。     

超疏水纳米海绵制备及其二甲苯吸附性能

利用聚氯乙烯（PVC）及疏水性气相纳米SiO₂颗粒建立了一种简易、快速的超疏水纳米海绵材料的制备方法，并在开展超疏水纳米海绵材料的表面基团分析（IR）、疏水性能测定、表面形貌（SEM）观察的基础上，探究其吸附性能及循环使用性能。为验证超疏水纳米海绵材料的工业应用性能，采用实验室搭载回收设备，对比考察了负载超疏水纳米海绵/未改性海绵/商用金属盘片对间二甲苯的回收性能。结果表明：改性后超疏水纳米海绵材料表面负载涂层整体均匀完整，涂层上接枝的纳米颗粒稳定致密，且表面粗糙度有明显提高。IR谱图中新增有O—Si—O的特征峰，充分证明疏水性SiO₂颗粒已负载在材料表面，使其表面疏水角可达150°，具有超疏水亲油特性。改性海绵材料间二甲苯吸附容量可达41.45g/g，且在循环500次后吸附容量仍能达到其初始值的93%，负载该海绵的回收设备则具有良好间二甲苯回收速率（152.83L/h）及效率（99%），运行58h后仍保持良好间二甲苯回收性能。     

改性二氧化硅气凝胶/硅橡胶超疏水涂层的制备及其性能

利用具有低表面能的疏水硅橡胶RTV-1做成膜基料,甲基三乙氧基硅烷改性的具有网络结构的SiO_2气凝胶作为填料,运用一种简便的方法制备了超疏水改性SiO_2气凝胶/RTV-1涂层:混合→搅拌→超声分散→提拉法→室温下干燥。在同样条件下制备了未改性SiO_2气凝胶/RTV-1涂层、纯RTV-1涂层、改性SiO_2颗粒/RTV-1涂层和纯SiO_2颗粒/RTV-1涂层。采用扫描电镜观察所制涂层的微观形貌,并测量了它们的静态水接触角和滚动角。结果显示,改性增强了涂层的疏水性。改性SiO_2气凝胶/RTV-1涂层的水接触角达到157°,滚动角2°,表现出显著的超疏水特性,其机械性能也较好,附着力为3B,邵氏硬度为34 HA。     

SiO_2/水性聚氨酯疏水涂层的制备及性能研究

以纳米二氧化硅(SiO_2)和水性聚氨酯(WPU)为原料,以水为分散剂,KH560和KH550为改性剂,采用喷涂工艺制备出SiO_2/WPU纳米复合涂层。研究了SiO_2粒度、SiO_2/WPU质量比、KH560改性SiO_2、及KH550改性WPU等因素对复合涂层疏水性能的影响。结果表明:采用粒度为30 nm的SiO_2、SiO_2/WPU质量比为1∶5、WPU与KH550质量比为10.6∶1时制备的SiO_2/WPU纳米复合涂层疏水效果最好,接触角达138°,从扫描电镜照片可以看出所制备的SiO_2/WPU涂层具有了与荷叶表面相似的微一纳米粗糙结构。     

纳米颗粒稳定泡沫在油气开采中的研究进展

近年来纳米技术使得传统油气开采方法悄然转型,针对泡沫流体稳定性差等问题,研究者们提出加入纳米颗粒对泡沫系统进行稳定。本文详细介绍了部分疏水型和亲水型两种类型纳米颗粒稳定泡沫机理的异同,阐述了纳米颗粒在气液界面的不可逆吸附是稳定泡沫的主要机理;综述了纳米颗粒稳定的泡沫在提高采收率和泡沫压裂液中的最新应用,分析表明纳米颗粒不仅大幅度增加了泡沫的稳定性,并且能提高泡沫驱和压裂液的液体效率;指出了纳米颗粒稳定泡沫的问题在于纳米颗粒与泡沫流体作用复杂、改性的纳米颗粒成本较高、对低孔低渗地层的潜在伤害、缺乏工业化应用等;提出了用亲水纳米颗粒与表面活性剂协同稳泡降低成本、针对不同泡沫性能来优化纳米颗粒与表面活性剂的浓度、将纳米颗粒稳定泡沫应用到非常规油气藏等研究方向,最后展望了纳米技术在石油领域的发展潜力。     

纳米SiO_2复合材料新工艺

武汉现代工业技术研究院选用某大型企业的副产品成功地合成纳米 Si O2 材料 ,并进行表面疏水改性 (D=1 6nm)。这种具有疏水性的纳米 Si O2 微粒能均匀地分散到塑料用增塑剂中或橡胶用操作油中而制得纳米复合塑料和纳米复合橡胶。纳米 Si O2 材料表面能高 ,为热力学不稳定系统 ,该系统表面吉布斯函数导致纳米粒子易二次集聚成微米粒子。该院打破常规将具有疏水 (亲油 )性的纳米粒子分散在烃及其衍生物中 ,有效防止了纳米 Si O2 的二次集聚 ,为纳米复合材料提供了一种新的制作方法 ,并为有机高分子材料升级换代创造了条件。纳米SiO_2复…     

PBS/纳米SiO_2改性聚乳酸

为了提高聚乳酸(PLA)的综合性能,采用聚丁二酸丁二酯(PBS)、经过改性的纳米SiO_2对PLA进行共混改性。并通过γ―氨丙基三乙氧基硅烷(TPA)对纳米SiO_2进行表面改性。然后采用物理共混法,以PBS、改性后的纳米SiO_2为改性剂,聚乙烯蜡(PEW)为润滑剂,聚乙二醇(PEG)为增塑剂改性PLA,对改性后共混物的耐热性、力学性能和流变性能进行分析。结果表明,改性的纳米SiO_2加入量为1.5份时,PLA的综合力学性能最好,其拉伸强度为62.2MPa,冲击强度为14.2 kJ/m~2。PBS和纳米SiO_2的加入并未使PLA复合物的热性能和加工性能降低,反而使PLA复合物的熔点略有升高,其平衡转矩均在10 N·m左右。     

静电辅助多孔液体的制备及特性研究

以硬模法制备的纳米中空SiO_2颗粒为腔洞结构,利用聚合咪唑阳离子与SiO_2的静电作用使SiO_2颗粒表面带正电荷,在外表面冠以磺化聚乙二醇赋予中空SiO_2颗粒流动性,制备得到静电辅助的中空二氧化硅多孔液体。性能表征表明多孔液体具有大小约为10 nm的孔径均一的球形腔洞,多孔液体的中空SiO_2含量约为13%(质量),室温条件下多孔液体的黏度为2.25 Pa·s,表现出良好的流动性。模拟结果得到聚合咪唑阳离子与中空SiO_2的吸附能为279.55 kJ/mol,证实聚合咪唑阳离子可以紧密黏附在中空SiO_2表面。采用的静电辅助表面修饰的方法为设计与制备多孔液体提供了一条新思路。     

SiO_2/环氧树脂纳米超疏水材料的制备及其性能研究

利用十六烷基三甲氧基硅烷为改性剂直接对SiO_2进行改性,使硅烷中的甲氧基和带亲水性羟基的SiO_2反应,破坏纳米SiO_2中的羟基,改变其亲水性,使其同时具备亲油性和疏水性,同时以环氧树脂作为复合材料的骨架,使其成为可以有固定形状且具有涂抹性和吸附性的超疏水材料。     

武汉合成纳米SiO2 复合材料

武汉现代工业技术研究院选用某大型企业副产品成功合成纳米二氧化硅材料 ,并进行了表面疏水改性。这种具有疏水性的纳米二氧化硅微粒能均匀地分散到塑料用增塑剂中或橡胶用操作油中而制得纳米复合塑料或纳米复合橡胶。纳米二氧化硅材料表面能高 ,为热力学不稳定系统 ,该系统表面吉布斯函数导致纳米粒子易二次集聚成微米粒子。该研究院打破常规将具有疏水 (亲油 )性的纳米粒子分散在烃及其衍生物中 ,有效防止了纳米二氧化硅的二次集聚 ,为纳米复合材料提供了一种新的制作方法 ,并为有机高分子材料升级换代创造了条件。武汉合成纳米SiO_2复合…