一种覆膜二氧化硅微球及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种覆膜二氧化硅微球及其制备方法，本发明专利技术提供的方法方法简单，并且在3～4h内即可制备得到覆膜二氧化硅微球。在本发明专利技术中，羟基化合物通过羟基化作用包覆在二氧化硅表面，再在乳化过程中通过分散剂有效避免包覆二氧化硅之间的相互粘结，提高分散性；并结合乳化剂降低包覆二氧化硅得表面张力，并且能够在包覆二氧化硅表面形成保护层，进一步防止包覆二氧化硅的凝聚。本发明专利技术在所述催化剂的作用下，使得包覆于二氧化硅表面的羟基化合物和醛基交联剂发生缩醛反应，实现醛基交联剂和羟基化合物的交联，进而在二氧化硅表面形成醛基交联剂和羟基化合物通过缩醛化反应得到的产物。

【技术实现步骤摘要】
一种覆膜二氧化硅微球及其制备方法
本专利技术属于水利压裂支撑剂的
，特别涉及一种覆膜二氧化硅微球及其制备方法。
技术介绍
随着石油开采业的发展，水力压裂技术是油田增产的一种有效技术，例如端部脱砂压裂技术、重复压裂技术、裂缝检测技术、压裂过程中缝高控制技术和高渗层防砂压裂技术，而用来支撑裂缝的固体颗粒被称为石油压裂支撑剂(也叫做水利压裂支撑剂)，简称支撑剂。支撑剂作为油气井开采增产工程中压裂增产施工的关键材料，其性能直接影响了整个油井的增产能力。起初支撑剂材料是以石英和玻璃珠为主，但由于其性能会在地层热盐液和高闭合应力的作用下而发生很多的改变，进而极易容易破裂。当支撑剂发生破裂，裂缝的导流能力就会严重下降，导致压裂施工结束后的排液或后续采油过程中，出现支撑剂返吐现象，严重影响采油效率。树脂覆膜支撑剂以其优异的抗破碎能力，受到广泛关注。现有技术中，树脂覆膜支撑剂主要通过烷基硅烷与卤代硅烃经复合反应制备得到。但是这些方法制备流程繁琐，用时一般长于4h的时间，限制了树脂覆膜支撑剂的广泛应用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种覆膜二氧化硅微球及其制备方法。本专利技术提供的方法简单，制备时间短，经3～4h时间即可得到覆膜二氧化硅微球。为了实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：本专利技术提供了一种覆膜二氧化硅微球的制备方法，包含以下步骤：(1)将二氧化硅、羟基化合物和水混合，得到混合料液；(2)对所述步骤(1)得到的混合料液进行升温，羟基化合物在水中对二氧化硅进行包覆，得到包覆二氧化硅；(3)将所述步骤(2)得到的包覆二氧化硅与分散剂和乳化剂混合，进行分散乳化，得到乳化液；(4)在酸性催化剂作用下，将所述步骤(3)得到的乳化液进行交联反应，得到覆膜二氧化硅；所述交联反应用交联剂为醛基交联剂。优选的，所述步骤(1)中羟基化合物包括聚乙烯醇或羟基酚醛树脂。优选的，所述步骤(1)中二氧化硅、羟基化合物和水的质量比为1.5～2.0：4.0～5.40：40～50。优选的，所述步骤(2)中升温的终止温度为90～100℃；在所述终止温度保温的时间为30min～1h。优选的，所述步骤(3)中分散剂为石蜡、聚乙烯蜡、硅油和硬脂酸钙中的一种或多种；所述乳化剂为十二烷基硫酸钠和/或司盘-80；所述步骤(3)中包覆二氧化硅中二氧化硅的质量、分散剂的体积和乳化剂的质量比为1.5～2g：80～100mL：2～5g。优选的，所述步骤(3)中分散乳化的温度为50～60℃；所述分散乳化在搅拌条件下进行，所述分散乳化包括依次进行的初级分散和深度分散；所述初级分散的搅拌速率为700～750r/min，初级分散的时间为1～1.5h；所述深度分散的搅拌速率为300～400r/min，深度分散的时间为30min～1h。优选的，所述步骤(4)中酸性催化剂为盐酸和/或硫酸；所述步骤(4)中醛基交联剂为戊二醛和/或丙二醛。优选的，所述步骤(4)中催化剂和醛基交联剂的用量以所述步骤(1)中二氧化硅的质量计，所述二氧化硅的质量、酸性催化剂的体积和醛基交联剂的体积比为1.5g：0.6mL：8～16mL。优选的，所述交联反应后，还包括对所述交联产物的后处理；所述后处理包括：将所述交联产物进行过滤，得到交联颗粒；采用有机溶剂去除所述交联颗粒中的残余分散剂后干燥，得到覆膜二氧化硅微球。本专利技术还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的覆膜二氧化硅微球，包括基体微球二氧化硅和包覆在所述微球二氧化硅表面的覆膜；所述覆膜为醛基交联剂和羟基化合物的缩醛化产物；所述覆膜二氧化硅微球的粒径为8～10μm。本专利技术提供了一种覆膜二氧化硅微球的制备方法，首先将二氧化硅、羟基化合物和水混合，得到混合料液；对所述得到的混合料液进行升温，羟基化合物在水中对二氧化硅进行包覆，得到包覆二氧化硅后，与分散剂和乳化剂混合，进行分散乳化，得到乳化液；随后在催化剂作用下，将所得到的乳化液通过醛基交联剂进行交联反应，得到覆膜二氧化硅。在本专利技术中，羟基化合物通过羟基化作用包覆在二氧化硅表面，再在乳化过程中通过分散剂有效避免包覆二氧化硅之间的相互粘结，提高分散性；并结合乳化剂降低包覆二氧化硅得表面张力，避免发生凝聚，从而获得表面较为分散和均匀的颗粒且具有较好的导油和输水能力；并且乳化剂能够在包覆二氧化硅表面形成保护层，进一步防止包覆二氧化硅的凝聚。本专利技术在所述催化剂的作用下，使得包覆于二氧化硅表面的羟基化合物和醛基交联剂发生缩醛反应，实现醛基交联剂和羟基化合物的交联，进而在二氧化硅表面形成醛基交联剂和羟基化合物通过缩醛化反应得到的产物。由实施例的结果可知，本专利技术提供的方法简单，并且在3～4h时间内即可制备得到覆膜二氧化硅微球。附图说明图1为实施例1制备得到的覆膜二氧化硅微球的SEM图；图2为实施例1制备得到的覆膜二氧化硅微球的红外光谱图。具体实施方式本专利技术提供了一种覆膜二氧化硅微球的制备方法，包含以下步骤：(1)将二氧化硅、羟基化合物和水混合，得到混合料液；(2)对所述步骤(1)得到的混合料液进行升温，羟基化合物在水中对二氧化硅进行包覆，得到包覆二氧化硅；(3)将所述步骤(2)得到的包覆二氧化硅与分散剂和乳化剂混合，进行分散乳化，得到乳化液；(4)在酸性催化剂作用下，将所述步骤(3)得到的乳化液进行交联反应，得到覆膜二氧化硅；所述交联反应用交联剂为醛基交联剂。在本专利技术中，如无特殊说明，所述覆膜二氧化硅微球的制备方法中采用的原料均采用本领域技术人员所熟知的市售商品，下文将不再赘述。本专利技术将二氧化硅、羟基化合物和水混合，得到混合料液。在本专利技术中，所述羟基化合物优选包括聚乙烯醇或羟基酚醛树脂。在本专利技术中，所述二氧化硅优选为二氧化硅颗粒，所述二氧化硅颗粒的粒径优选为1.70～0.15mm，进一步优选为0.85～0.25mm；在本专利技术的实施例中，所述二氧化硅优选以陶粒的形式提供。在本专利技术中，所述二氧化硅、羟基化合物和水的质量比优选为1.5～2.0：4.0～5.40：40～50，最优选为1.5:4.0:40。在本专利技术中，所述二氧化硅、羟基化合物和水的混合优选在搅拌条件下进行；本专利技术对所述搅拌的速率和时间没有特殊要求，以能实现均匀混合即可。得到混合料液后，本专利技术对所述得到的混合料液进行升温，羟基化合物在水中对二氧化硅进行包覆，得到包覆二氧化硅。在本专利技术中，所述升温的终止温度优选为90～100℃，进一步优选为95℃；在所述终止温度保温的时间优选为30min～1h，进一步优选为40～50min。在本专利技术中，所述包覆优选为：将所述混合料液在90℃温度条件下静置；所述混合料液中羟基化合物通过羟基化作用包覆在二氧化硅表面，得到包覆二氧化硅。本专利技术在所述包覆过程中混合料液逐渐澄清。在本专利技术中，所述包覆二氧化硅优选为球状，所述球状的包覆二氧化硅的粒径优选为0.85～0.25mm，进一步优选为0.7～0.5mm。所述包覆反应后，本专利技术优选将所述包覆反应产物进行降温，得到包覆二氧化硅。在本专利技术中，所述降温的终止温度优选与后续分散乳化过程中的温度一致。得到包覆二氧化硅后，本专利技术将所述得到的包覆二氧化硅与分散剂和乳化剂混合，进行分散乳化，得到乳化液。本专利技术对所述包覆二氧化硅与分散剂和乳化剂的混合方式没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的即本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种覆膜二氧化硅微球的制备方法，包含以下步骤：(1)将二氧化硅、羟基化合物和水混合，得到混合料液；(2)对所述步骤(1)得到的混合料液进行升温，羟基化合物在水中对二氧化硅进行包覆，得到包覆二氧化硅；(3)将所述步骤(2)得到的包覆二氧化硅与分散剂和乳化剂混合，进行分散乳化，得到乳化液；(4)在酸性催化剂作用下，将所述步骤(3)得到的乳化液进行交联反应，得到覆膜二氧化硅；所述交联反应用交联剂为醛基交联剂。

【技术特征摘要】
1.一种覆膜二氧化硅微球的制备方法，包含以下步骤：(1)将二氧化硅、羟基化合物和水混合，得到混合料液；(2)对所述步骤(1)得到的混合料液进行升温，羟基化合物在水中对二氧化硅进行包覆，得到包覆二氧化硅；(3)将所述步骤(2)得到的包覆二氧化硅与分散剂和乳化剂混合，进行分散乳化，得到乳化液；(4)在酸性催化剂作用下，将所述步骤(3)得到的乳化液进行交联反应，得到覆膜二氧化硅；所述交联反应用交联剂为醛基交联剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中羟基化合物包括聚乙烯醇或羟基酚醛树脂。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中二氧化硅、羟基化合物和水的质量比为1.5～2.0：4.0～5.40：40～50。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中升温的终止温度为90～100℃；在所述终止温度保温的时间为30min～1h。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中分散剂为石蜡、聚乙烯蜡、硅油和硬脂酸钙中的一种或多种；所述乳化剂为十二烷基硫酸钠和/或司盘-80；所述步骤(3)中包覆二氧化硅中二氧化硅的质量、分散剂的体积和乳化剂的质量比为1.5～2g：80～100mL：2～5g。6.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张定军，赵文锦，吴彦飞，张国庆，马应霞，陈振斌，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：甘肃,62