一種長鏈脂肪酸改性的石英材料及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種長鏈脂肪酸改性的石英材料及其制備方法，屬于硅酸鹽材料改性技術領域。該種石英材料包括石英顆粒以及包覆在石英顆粒外表面的堿土金屬脂肪酸鹽層，其中，堿土金屬脂肪酸鹽層質量百分比為0.3～5.0%。該種石英材料通過在石英顆粒外表面涂覆堿土金屬化合物之后再涂覆長鏈脂肪酸而形成。該發明專利技術通過在石英外表面涂覆堿土金屬化合物層，能夠增強石英與長鏈脂肪酸的結合度，采用長鏈脂肪酸代替同類產品現有技術采用的硅烷偶聯劑、硅酮等材料，可以顯著降低生產成本。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于硅酸鹽材料改性
，具體涉及。
技術介紹
石英是一種廉價的天然礦物原料，常常將其與橡塑材料結合成為復合材料。張凌燕、管俊芳等在2008年9月出版的《非金屬礦》上發表了名為“超細粉石英補強順丁橡膠的實驗研究”的論文，文中指出，硅烷偶聯劑改性石英粉對橡膠的補強效果優于硬脂酸改性石英粉。硅烷偶聯劑價格一般在50元/Kg以上，硬脂酸價格一般在9元/Kg以下。人們希望提高硬脂酸對石英改性的效果以便在更多需要憎水親油的使用場合替代硅烷偶聯劑。我們 的實驗表明硅烷偶聯劑改性石英粉在水中煮沸15分鐘，干燥后仍具有很強的憎水親油能力；硬脂酸改性石英粉在水中煮沸15分鐘，干燥后基本不具備憎水親油能力了。由此表明硬脂酸在石英表面的結合強度很低，如果能夠提高硬脂酸在石英表面的結合強度，就能夠提高硬脂酸對石英改性的效果并降低石英改性的成本。壓裂技術是提高油井產量的常用措施之一。為了使壓裂后的地層僅提高對油的流通能力而盡可能不提高對水的流通能力，業界提出使用憎水親油的壓裂支撐劑，由此支撐的裂縫可讓原油大量透過，但阻止水的透過，從而實現選擇性滲透，提高原油生產效率，進而提高原油產量。申請號為200580018342. 5的專利技術專利申請文件中記載采用硅酮、硅氧烷、聚四氟乙烯、植物油、烴、共聚合聚偏氯乙烯之中至少一種疏水物質，涂覆石英砂或陶粒以制備憎水親油的壓裂支撐劑。我們的試驗結果表明，硅酮、硅氧烷在石英砂或陶粒表面可形成牢固、憎水親油的涂覆層，但此類疏水物質的成本很高；聚四氟乙烯、植物油、烴、共聚合聚偏氯乙烯在石英砂或陶粒表面形成的憎水親油涂覆層很不牢固，在正常的篩選、包裝等操作會因相互摩擦而脫除該涂覆層。申請號為200910203464.1的中國專利技術專利申請文件中記載透油阻水的表面涂覆膜為由親油疏水性環氧樹脂、酚醛樹脂、聚氨酯樹脂及硅樹脂中的一種或多種形成的薄膜。然而這里所用樹脂的制備和使用都需要較高的成本，而且所制備產品具有抗壓能力差的特點。申請號為201110098274. 5的中國專利技術專利申請文件中記載在石英砂或陶粒表面涂覆由苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等單體共聚成的疏水樹脂而制備憎水親油支撐劑。顯然這里所用的疏水樹脂也有成本較高的缺點。申請號為03117576. 7的中國專利技術專利申請文件中記載以含甲基硅醇鈉的溶液或漿料涂覆建筑用陶粒，制備表面憎水的建筑用陶粒。這里所用的疏水物質-甲基硅醇鈉的成本仍然高于長鏈脂肪酸。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供，使其成本低廉，而且憎水親油涂覆層與石英材料的結合牢固。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是一種長鏈脂肪酸改性的石英材料，包括石英顆粒，所述的石英顆粒外表面涂覆有堿土金屬脂肪酸鹽層。優選的，所述的長鏈脂肪酸改性的石英材料以質量百分比表示的組成為石英顆粒95. O 99. 5%，堿土金屬脂肪酸鹽O. 3 5. 0%。優選的，所述的堿土金屬脂肪酸鹽是在石英顆粒外表面涂覆堿土金屬化合物之后再涂覆長鏈脂肪酸而形成的，所述的堿土金屬化合物選自元素周期表IIA族元素的氧化物或氫氧化物。優選的，所述堿土金屬化合物選自鎂、鈣、鍶和鋇的氧化物中的至少一種；和/或鎂、鈣、鍶和鋇的氫氧化物中的至少一種。 優選的，所述的長鏈脂肪酸選自硬脂酸、油酸、羥基硬脂酸和蓖麻油酸中的至少一種。優選的，所述的長鏈脂肪酸改性的石英材料的制備方法，包括用堿土金屬化合物的水分散液潤濕石英顆粒，并將潤濕均勻的石英顆粒烘干，以及用長鏈脂肪酸涂覆所述的涂覆有堿土金屬化合物的石英顆粒。優選的，所述的長鏈脂肪酸的涂覆方法可以是以下方法中的任意一種 1)將長鏈脂肪酸熔融到涂覆有堿土金屬化合物的石英顆粒上； 2)將長鏈脂肪酸與有機溶劑混合配成溶液，將涂覆有堿土金屬化合物的石英顆粒浸泡于所述溶液內； 3)將長鏈脂肪酸與水混合配成分散液，將涂覆有堿土金屬化合物的石英顆粒浸泡于所述的分散液內。優選的，方法2)中所述的有機溶劑選自乙醇、丙醇、異丙醇、甲醇、丙酮和乙酸乙酯中的至少一種。優選的，方法2)中還包括過濾，在加熱抽空條件下使所述的有機溶劑揮發。優選的，方法3)中還包括過濾，在90°C 130°C之間的溫度下使水分揮發。與現有技術相比，本專利技術的有益效果是 1，采用長鏈脂肪酸改性石英材料，與硅烷偶聯劑、硅酮等材料相比，具有改性成本低廉的優點； 2，石英材料主要含氧化硅，其固體表面對脂肪酸的親和力很差，難以形成牢固的脂肪酸涂覆層；本專利技術先用含堿土金屬離子的堿性溶液潤濕石英材料，烘干后涂覆長鏈脂肪酸，即可在石英表面形成結合牢固的憎水親油涂覆層。具體實施例方式下面結合實施例，對本專利技術做進一步描述。其中，所用的石英顆粒是含氧化硅98. 3wt%的海沙，以下稱為石英砂，粒度范圍在20目篩和80目篩之間。 實施例1 長鏈脂肪酸改性石英材料的制備方法包括以下步驟 1)向100克水中加入6克八水合氫氧化鋇,攪拌至八水合氫氧化鋇完全溶解； 2)向步驟I)中制得的八水合氫氧化鋇溶液中加入200克石英砂，攪拌使石英砂表面潤濕均勻； 3)將步驟2)中潤濕的石英砂置于烘箱內干燥2小時，烘箱溫度設置為160°C； 4)將步驟3)中烘干后的涂覆有堿土金屬化合物層的石英砂轉入氧化鋁坩堝內，并加入4克硬脂酸，將坩堝置于電熱套上，在攪拌狀態下加熱，加熱溫度設定為150°C，此處的電熱套溫度還可設定在70 190°C之間的任一溫度； 5)30分鐘后停止加熱，冷卻制得憎水親油的石英材料。取四支試管，編號分別為A、B、C、D汸與B內各加入未改性石英60克，其中A內加入20mL 7jC，B內加20mL煤油(黃色液體)；C與D內各加入本實施例改性的石英60克，其中C內加入20mL水，D內加20mL煤油，觀察液體滲透狀況，初步確定其油水滲透性。實驗結果表明，水在未改性石英中滲透速度很快，但在本實施例的石英中滲透速度慢且量少，砂上方剩余水量多，比煤油液面高15mL。由此可見，采用本專利技術技術方案所制得的改性石英材 料具有憎水親油特性。稱取50g本實施例制備的憎水親油石英材料，倒入巖心夾持器膠筒內，加圍壓4. OMPa，在不同流速下分別驅替清水、煤油和水混合液以及煤油，記錄驅替壓力。流速為8mL/min時測得的驅替壓力如表I所示，油水同驅壓力穩定時，接取IOmL流出液，測得油水體積比為6. 4:3.6 ;流速為15mL/min時測得的驅替壓力如表2所示，油水同驅壓力穩定時，接取IOmL流出液，測得油水體積比為6. 2:3. 8。從表I和表2可見，本專利技術的憎水性石英材料，在水流過時需要較高的驅替壓力；油流過時只需要很小的驅替壓力，這樣的作用稱為阻水透油的作用。對比例I 氧化鋁坩堝內加入未經過堿性溶液處理的石英砂200克，再加4克硬脂酸，置于電熱套上在140°C攪拌30分鐘，冷卻后制得對比處理的石英砂。采用實施例1中的測試方法，取對比處理的石英砂兩份各40mL于試管中，分別加入20mL水(無色液體)及煤油(黃色液體)，觀察液體滲透狀況表明，水在對比處理石英砂中滲透稍慢于在未處理的石英砂中，但顯著快于在實施例1所制備的憎水親油石英材料中。由此可見對比例I的改性效果很差。稱取50g對比處理的石英砂，倒入巖心夾持器膠筒內，加圍本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種長鏈脂肪酸改性的石英材料，包括石英顆粒，所述的石英顆粒外表面涂覆有堿土金屬脂肪酸鹽層。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：李軍遠，丁銳，劉衛東，楊為振，趙亮，
申請(專利權)人：山東鯤鵬新材料科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：