改性纳米颗粒稳定的可逆乳化钻井液的制备与性能

可逆乳化钻井液可集中水基钻井液与油基钻井液的优势。现有可逆乳化钻井液所用乳化剂为表面活性剂,考虑用改性纳米颗粒制备可逆乳化钻井液提高其耐温性能和稳定性。本文优选可制备可逆乳状液的改性纳米颗粒,在此基础上制备可逆乳化钻井液,并进行性能评价。经研究,改性纳米颗粒3可制备可逆乳状液,在此基础上制备可逆乳化钻井液,与表面活性剂HRW稳定的可逆乳化钻井液(乳化剂用量1.4%)相比,所制备可逆乳化钻井液在乳化剂用量较少(0.8%)的情况下,保持良好的可逆转相性能、滤饼清除和含油钻屑处理性能,且在耐温性能(180℃)和稳定性(1000VW/O乳状液破乳电压)方面明显优于表面活性剂HRW稳定的可逆乳化钻井液(耐温120℃,550VW/O乳状液破乳电压650V)。     

表面活性剂-纳米颗粒相互作用与智能体系的构建（Ⅵ）相同电荷表面活性剂-纳米颗粒相互作用（ⅱ）——新型乳状液的稳定机制和智能化

超低浓度的离子型表面活性剂和带相同电荷的纳米颗粒能够协同稳定一种新型O/W型乳状液,其中微量表面活性剂吸附于油/水界面,使油滴表面带电,而纳米颗粒分布于连续相水膜中,增加了油滴间的距离,进而显著降低了油滴间的范德华引力作用。纳米颗粒和油滴都存在一个临界Zeta电位,高于这一Zeta电位,才能确保乳状液的稳定。对纳米颗粒而言,这一临界Zeta电位约为±18 mV,而油滴的临界Zeta电位尚待确定。使用CO_2/N_2开关型表面活性剂DDMA与纳米氧化铝颗粒组合,可以获得开关性新型乳状液。向乳状液中通入N_2,使DDMA转变为中性的烷基脒,即能解除其表面活性和油滴的Zeta电位,导致乳状液破乳;而向体系中通入CO_2使DDMA转变为阳离子,则油滴的Zeta电位恢复,又能获得稳定的新型乳状液。对用常规离子型表面活性剂构建的新型乳状液,加入带相反电荷的离子型表面活性剂,与体系中已有的离子型表面活性剂形成离子对,即可消除油滴的Zeta电位,导致乳状液破乳,而再加入微量原有的离子型表面活性剂,则油滴的Zeta电位恢复,又能得到稳定的新型乳状液。由此得到刺激-响应性新型乳状液。本讲座将介绍有关最新的研究进展。     

不同类型的固体颗粒与石油磺酸盐协同稳定乳状液的研究

选用不同类型的固体颗粒与石油磺盐(DPS)复配,形成不同类型的油水乳状液,对二者协同作用稳定乳液的机理进行了探讨。研究表明,亲水性纳米二氧化硅与DPS组合不能形成稳定的乳液;氧化铝改性的纳米二氧化硅、疏水性纳米二氧化硅、碳纳米管、膨润土均可以与DPS发生协同作用,形成稳定的Pickering乳状液,这是因为这些固体颗粒满足以下特征之一:表面带有正电荷或者具有较长的疏水链;固体颗粒的形貌为层状结构,且具有一定的吸附性;具有C纳米管的管状结构,且侧壁含有高度离域的π电子。上述研究也为该体系在化学驱中的应用奠定了基础。     

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。     

表面活性剂在FePt纳米颗粒形貌控制中的应用

采用湿化学还原法制备FePt纳米颗粒,选择复配型表面活性剂柠檬酸和聚乙二醇(PEG)、油酸和油胺,以及单一型表面活性剂十二烷基苯磺酸钠对FePt纳米颗粒进行修饰,比较了三者在FePt纳米颗粒形貌及磁性能上的作用区别。XRD、TEM以及振动样品磁强计表征结果显示,表面活性剂的选择对制备FePt纳米颗粒的结构没有影响,均显示化学无序的面心立方结构;复配型表面活性剂有利于诱导生成各向异性纳米结构,聚合物表面活性剂PEG诱导生成了棒状和米粒状纳米结构;室温下颗粒均显示超顺磁性,但饱和磁化强度M s差别很大,球形颗粒M s相对最大,而棒状颗粒M s相对较小。     

纳米TiN粉末在水溶液和无水乙醇中的分散行为

通过粒径和颗粒表面电性质的测定,探讨了纳米TiN粉末在水溶液和无水乙醇中的分散特性及表面活性剂对分散的影响. 实验结果表明,纳米TiN颗粒在水中分散,溶液的pH值对颗粒的分散性有很大的影响,在pH 8处,能得到最好的分散效果. 随pH值变化,颗粒表面的荷电性质从正变化为负,等电点为3.7. 其分散行为遵循双电层静电稳定机制. 纳米TiN颗粒在无水乙醇中的分散行为受pH值的影响相对较小. 在整个pH范围内,颗粒表面荷正电,颗粒表面的溶剂化作用对分散起主导作用. 表面活性剂聚氧乙烯十二烷基醚可作为纳米TiN颗粒在水溶液中分散的分散剂,聚乙二醇可作为在水溶液和无水乙醇中分散的分散剂.     

智能响应型Pickering乳液的制备及在物质分离中的应用进展

Pickering乳液是指由微纳米固体粒子代替传统表面活性剂作为乳化剂而稳定的乳液,具有较强的稳定性和超高油/水界面,能够为多相界面反应和物质传输提供高效稳定的场所。Pickering乳液的乳滴结构和性质与固体颗粒的尺寸形貌及表面性质密不可分,通过调控固体颗粒本身或表面的性质可以赋予Pickering乳液特定的响应性功能,拓宽其应用领域。本文对近年来不同响应型（磁性、CO₂、pH、光、温度等响应型）的Pickering乳液的主要研究成果进行了综述,重点介绍了Pickering乳液的稳定性原理、响应型Pickering乳液的制备方法和结构调控策略,以及近年来Pickering乳液在物质分离提取中的应用研究进展,最后对智能响应型Pickering乳液应用研究的发展趋势进行了展望。     

刺激响应型过氧化氢凝胶的制备与性能

通过低温震荡方法制备了过氧化氢凝胶。研究了微米和纳米级颗粒状二氧化硅对过氧化氢的胶凝行为及其所形成凝胶的刺激响应性。用R／S软物质测定仪研究了某过氧化氢凝胶配方的触变性能。结果表明，二氧化硅的粒度与表面性质直接影响其胶凝能力，亲水性纳米二氧化硅比亲水性微米二氧化硅具有更好的胶凝能力，而疏水性微米和纳米二氧化硅不能胶凝过氧化氢。亲水性纳米二氧化硅的过氧化氢凝胶具有显著的温度／剪切双重刺激响应性，并随过氧化氢浓度的增加而增强。在实验的基础上，提出了凝胶形成和刺激触变的可能机理。实验发现，加入微量表面活性剂与氢氟酸，能够有效提高凝胶的稳定性。     

分散剂对纳米四氧化三铁磁流体稳定性的影响

通过球磨手段,经表面活性剂表面处理颗粒,制备稳定分散纳米四氧化三铁磁性液体。选择表面活性剂GD-01、GD-02和GD-03,研究了溶液pH、球磨时间和表面活性剂用量对磁性液体分散性的影响,采用红外光谱分析仪（FT-IR）和高分辨透射电子显微镜（HRTEM）表征磁性液体中的颗粒。结果表明： GD-02的最佳pH为4.5,GD-01和GD-03的最佳pH为2.5,最佳球磨时间皆为5 h,最佳表面活性剂为GD-02,其最佳用量为0.5 g左右,此时颗粒表面形成稳定的吸附双电层结构,通过静电位阻和空间位阻作用,阻止颗粒团聚,制得分散性能很好的纳米磁性液体。     

颗粒稳定乳液和泡沫体系的原理和应用(Ⅳ)——颗粒与表面活性剂的协同作用对泡沫稳定性的影响

综述了颗粒和表面活性剂复配体系对气/水界面稳定性的影响。重点阐述了纳米颗粒与不同类型表面活性剂之间的协同效应及其对分散液发泡性和泡沫稳定性的影响,并且简要介绍了气/水界面上蛋白质和表面活性剂的竞争吸附效应,最后对颗粒和表面活性剂复配体系的优点进行了概括总结。