一种制备纳米颗粒基水凝胶的方法及应用与流程

本发明涉及水凝胶领域，特别涉及一种制备纳米颗粒基水凝胶的方法及应用。

背景技术：

1、水凝胶材料由于其具备特殊的多功能性，应用领域广泛，水凝胶的多功能性取决于其在的高分子网格结构以及网格内部之间的作用力。因此，在设计水凝胶材料是应从网格内部着手，需要在水凝胶网格中引入特殊的作用力。在水凝胶网格中引入大量的疏水官能团可以提高水凝胶的功能性与力学特性(如自修复性、可挤出性和耐高温性)，以满足工程应用中的实际需求。

2、疏水纳米颗粒广泛应用于材料制备领域，可以考虑通过将疏水纳米颗粒引入凝胶网格中，同时会引入大量的疏水作用力。由于疏水纳米颗粒具备其超强的疏水性，难以与水相溶液互溶从而直接将其引入到传统水凝胶网格中。

技术实现思路

1、本发明之一提供了一种制备纳米颗粒基水凝胶的方法，其包括如下步骤：

2、1)将纳米颗粒、光引发剂、交联剂、单体和水混合，得到水凝胶预聚液；

3、2)将水凝胶预聚液进行紫外光照射，得到所述纳米颗粒基水凝胶。

4、在一个具体实施方式中，所述纳米颗粒为聚乙烯亚胺改性的疏水纳米颗粒。

5、在一个具体实施方式中，将聚乙烯亚胺的水溶液与疏水纳米颗粒混合并超声，得到所述聚乙烯亚胺改性的疏水纳米颗粒。其中的所述聚乙烯亚胺改性的疏水纳米颗粒均匀分散于所形成的膏状物中。

6、在一个具体实施方式中，所述聚乙烯亚胺为分子量600至75000的支链状聚乙烯亚胺。

7、在一个具体实施方式中，所述聚乙烯亚胺为分子量60000至75000的支链状聚乙烯亚胺。

8、在一个具体实施方式中，所述聚乙烯亚胺为分子量70000的支链状聚乙烯亚胺。

9、在一个具体实施方式中，所述的疏水纳米颗粒为疏水纳米二氧化硅、疏水纳米氧化铝、疏水纳米氧化铁、疏水纳米四氧化三铁和疏水纳米聚四氟乙烯颗粒中的至少一种。

10、在一个具体实施方式中，所述聚乙烯亚胺与所述疏水纳米颗粒的质量比为1:1至4:1。

11、在一个具体实施方式中，在步骤1)中使用的所述纳米颗粒的粒径大小为20至500nm。

12、在一个具体实施方式中，所述光引发剂为引发剂2960和/或光引发剂2959，所述交联剂为n,n-亚甲基双丙烯酰胺，所述单体为丙烯酰胺。

13、在一个具体实施方式中，以所述水凝胶预聚液的总质量计作100％，所述纳米颗粒的含量为2％至7.3％，所述单体的含量为12.3％至12.7％。

14、在一个具体实施方式中，以所述单体的量计作100％，所述光引发剂的含量为2％至3.5％，所述交联剂的含量为0.6％至2.4％。

15、在一个具体实施方式中，在步骤2)中，所述紫外光的波长为360至370nm，进行紫外光照射的时间为3至5h。

16、在一个具体实施方式中，在步骤2)中，可以使用功率10至20w的紫外灯进行紫外光照射。本发明之二提供了根据本发明之一中任意一项所述的方法制备得到的纳米颗粒基水凝胶。

17、本发明之三提供了根据本发明之一中任意一项所述的方法制备得到的纳米颗粒基水凝胶或本发明之二所述的纳米颗粒基水凝胶在作为冻胶、油田调剖和油田封堵中的一种的应用。

18、本发明的有益效果：

19、1)采用本发明的方法制备得到的纳米颗粒基水凝胶能够将疏水纳米颗粒引入水凝胶网格，从而使水凝胶网格内部具备一定疏水作用力。

20、2)采用本发明的方法制备得到的纳米颗粒基水凝胶还具备快速的自修复性，即将该水凝胶剪断，然后接触能实现自修复。

21、3)采用本发明的方法制备得到的纳米颗粒基水凝胶能够承受100℃的高温环境，因此能够用于油田驱油以在高温下保持粘度。

22、4)本发明制备得到的纳米颗粒基水凝胶具有良好的弹性，在承受80％的压应变后完全恢复，具有良好的压缩恢复能力，可以适应与周期性压力使用场合。

技术特征：

1.一种制备纳米颗粒基水凝胶的方法，其包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纳米颗粒为聚乙烯亚胺改性的疏水纳米颗粒；

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述聚乙烯亚胺为分子量600至75000的支链状聚乙烯亚胺；和/或

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述聚乙烯亚胺与所述疏水纳米颗粒的质量比为1:1至4:1。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的方法，其特征在于，在步骤1)中使用的所述纳米颗粒的粒径大小为20至500nm。

6.根据权利要求1至4中任意一项所述的方法，其特征在于，所述光引发剂为引发剂2960和/或光引发剂2959，所述交联剂为n,n-亚甲基双丙烯酰胺，所述单体为丙烯酰胺。

7.根据权利要求1至4中任意一项所述的方法，其特征在于，以所述水凝胶预聚液的总质量计作100％，所述纳米颗粒的含量为2％至7.3％，所述单体的含量为12.3％至12.7％；和/或

8.根据权利要求1至4中任意一项所述的方法，其特征在于，在步骤2)中，所述紫外光的波长为360至370nm，进行紫外光照射的时间为2至5h。

9.根据权利要求1至8中任意一项所述的方法制备得到的纳米颗粒基水凝胶。

10.根据权利要求1至8中任意一项所述的方法制备得到的纳米颗粒基水凝胶或权利要求9所述的纳米颗粒基水凝胶在作为冻胶、油田调剖和油田封堵中的一种的应用。

技术总结本发明提供了一种制备纳米颗粒基水凝胶的方法，其包括如下步骤：1)将纳米颗粒、光引发剂、交联剂、单体和水混合，得到水凝胶预聚液；2)将水凝胶预聚液进行紫外光照射，得到所述纳米颗粒基水凝胶。其中，所述纳米颗粒为聚乙烯亚胺改性的疏水纳米颗粒，所述单体为丙烯酰胺。技术研发人员：刘平,马涛,王锐,王友启,黄俊,吕成远受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/12