纳米SiO_(2)在乳化沥青中的不同形态及对乳液存储稳定性的影响

乳化沥青存储性能不足一直是影响其应用的较大问题,中国已有将纳米SiO_(2)粒子作为添加剂来改善乳化沥青稳定性的研究,但其效果不明显。该文基于Pickering乳液原理将表面改性后的纳米SiO_(2)作为乳化剂直接乳化基质沥青,探究是否比纳米SiO_(2)作为改性添加剂对乳化沥青的稳定性改善效果更佳。首先分别制备了普通改性乳化沥青A、纳米SiO_(2)做改性添加剂的乳化沥青B和基于新型纳米SiO_(2)Pickering乳液乳化的乳化沥青C共3种乳化沥青,然后通过光学显微镜与SEM,探究纳米SiO_(2)粒子分别作为乳化剂和改性剂时乳化沥青表面结构的微观形貌差异,分析3种乳化沥青中乳液颗粒的不同形态;最后通过室内乳化沥青试验和乳液颗粒粒径分析,进一步论证纳米SiO_(2)分别作为乳化剂与改性剂对于乳化沥青存储稳定性的差异及差异机理。微观与宏观试验均表明纳米SiO_(2)作为乳化剂比作改性剂能使乳化沥青具备更好的稳定性。该文的研究说明纳米SiO_(2)用作乳化剂能更好地解决乳化沥青稳定性不足的问题,具有很好的应用前景。

纳米SiO_(2)Pickering乳化沥青机械稳定性分析

乳化沥青稳定性的研究应用大多关注静置状态下的物理稳定性,却忽视了其在运送搅拌振动后的机械稳定性,而机械稳定性不足是乳化沥青出现质量问题的一个重要因素。为了提升乳化沥青的机械稳定性,本文分别将纳米SiO_(2)作为乳化剂和添加剂得到纳米SiO_(2)Pickering乳化沥青和纳米SiO_(2)改性乳化沥青,进行物理和机械稳定性的分析,并以SBR改性乳化沥青作为对比参照。通过测试静置和机械振荡后3种乳化沥青在不同储存时间下的筛余量和蒸发残留物差异,以及微观观测乳化沥青液滴分布及粒径变化,试验结果表明经过机械振荡后纳米SiO_(2)Pickering乳化沥青仍保持了较好的稳定性,而另外两种乳化沥青的稳定性则衰减较多。对3种乳化沥青的液滴进行了电镜观测,分析了乳化沥青碰撞过程电荷变化,观测发现纳米SiO_(2)Pickering乳化沥青液滴表面均匀镶嵌着固体纳米SiO_(2)形成一层密实的固体界面膜,普通改性乳化沥青界面膜薄且光滑,而添加纳米SiO_(2)的乳化沥青液滴表面的纳米SiO_(2)分散且不均匀。因此拥有更强界面膜强度的纳米SiO_(2)Pickering乳化沥青具有更佳的机械稳定性。

纳米SiO_2表面接枝及其在原位乳液聚合体系中的分散稳定性

用湿法改性方法将硅烷偶联剂接枝在纳米SiO2表面上，并分析了pH值、反应时间、反应温度及硅烷偶联剂的加入量对接枝效果的影响，继而讨论了接枝后的纳米SiO2在原位乳液聚合过程中的分散稳定性．结果表明，较佳的改性工艺条件为：pH值为3～4，反应温度为80℃，反应时问为120min，硅烷偶联剂的加入量为纳米SiO2重量的10％左右．接枝了硅烷偶联剂的纳米SiO2，能够使乳化剂聚集在其表面上，形成“胶束”区域，从而提高了在乳液聚合体系中的分散性和稳定性．

基于Pickering乳液的纳米SiO_(2)乳化沥青稳定性研究

依托筛上剩余量、储存稳定性2个宏观指标和颗粒粒度分析这一微观指标,分别对基于Pickering乳液的稳定机理开发的新型纳米SiO_(2)乳化沥青(Pickering乳化沥青)与传统普通乳化沥青的物理稳定性、机械稳定性和化学稳定性进行深入研究和对比。试验结果表明:在乳化沥青储存初期,Pickering乳化沥青和传统普通乳化沥青差距不大,超过5 d后传统普通乳化沥青储存稳定性急剧下降,而Pickering乳化沥青仍保持良好的稳定性,优势明显。因此,实际工程应用中一旦出现乳化沥青需要储存5d以上的情况,传统普通乳化沥青难以满足要求,而Pickering乳化沥青则解决了传统普通乳化沥青长期储存稳定性不足的难题。

纳米SiO2防气窜乳液制备及分散稳定性研究

针对高温高压超深油气井防气窜固井技术难题,以纳米SiO2作为原材料制备的防气窜乳液具有良好的抗温性和防气窜效果,但超细纳米材料颗粒表面存在非常多的硅羟基,极易团聚在一起,乳液里的固相材料会沉淀、结块,造成产品失效。本文以搅拌分散为实验手段,研制了纳米SiO2防气窜乳液,通过Zeta电位、表观黏度、粒径分析、稳定性分析等表征方法,研究了影响乳液分散稳定性的化学因素。结果表明:纳米SiO2乳液的pH值应在11~12,颗粒间的静电斥力强,乳液的平均粒径小、表观黏度低,分散效果好;电解质存在压缩双电层效应,可大幅度降低纳米颗粒间的静电斥力,制备纳米SiO2防窜乳液应避免引入电解质;电位阻型分散剂SCNF加量达到5%时就接近饱和吸附量,当分散剂加量过大后,只能对外相水产生增黏作用;加入稳定剂增加了纳米SiO2颗粒的布朗运动阻力,可以大幅度提高纳米SiO2防窜乳液的稳定性,所制得的乳液平均粒径小于200 nm,固含量可达45%,室温下可储存一年以上,底部无析水沉淀现象。

硅烷偶联剂KH570对纳米SiO_2的表面改性及其分散稳定性

采用硅烷偶联剂KH570对纳米SiO2实现表面改性,并利用透射电镜(TEM)、粒径分析、Zeta电位、红外光谱(FTIR)等方法对改性后纳米SiO2的表面结构和在有机介质中的分散稳定性进行分析表征。结果表明,通过硅烷偶联剂KH570表面改性后,颗粒表面覆盖了硅烷偶联剂的有机官能团,提高了SiO2纳米颗粒在水溶液中的Zeta电位,降低了颗粒团聚程度。改性后的纳米SiO2粉体在有机溶剂中的团聚块体尺寸明显减小,从200nm降低到不足100nm。

纳米SiO_2分散稳定性能影响因素及作用机理研究

通过测定纳米SiO2水悬浮液的Z eta电位和吸光度,探讨了不同pH值、不同表面活性剂种类及浓度对纳米SiO2水相体系分散稳定性的影响,并分析其作用机理。结果表明:Z eta电位与吸光度有良好的对应关系,Z eta电位绝对值越高,吸光度越大,则体系分散稳定越好;pH值、表面活性剂种类及加入量是影响纳米SiO2水相体系分散稳定性的主要因素。pH为9～11之间时,体系Z eta电位绝对值较高,相应分散稳定性较好;非离子、阳离子和阴离子型表面活性剂随浓度变化均可改变体系Z eta电位,从而影响其分散稳定;加入适宜用量3种类型表面活性剂能得到分散稳定的悬浮液体系;若加入阴/非离子表面活性剂复配物,则能进一步提高和改善体系的分散稳定性能。

利用W/O微乳液制备具有规则介孔结构的单分散球形纳米SiO_2

用氨水、环己烷、壬基酚聚氧乙烯(10)醚和正构醇制备了稳定的W/O微乳液.在该微乳液中,使正硅酸乙酯在碱性条件下水解制备得到了纳米级SiO2.SiO2粒径为60～90 nm,并且为单分散的球形颗粒;其粒径随微乳液中H2O与表面活性剂摩尔比的增加而增加.考察了影响SiO2孔径分布的因素,当W/O微乳液中H2O与表面活性剂的摩尔比为5以及采用正辛醇为助表面活性剂时,可以制得孔分布较窄且主要位于介孔范围的纳米SiO2.

改性海藻酸钠活化SiO_2纳米粒子稳定载药Pickering乳液及释药性

以胆固醇疏水改性两亲性海藻酸钠衍生物表面,活化SiO2纳米粒子,再制得负载氯氟氰菊酯的O/W型Pickering乳液.通过傅里叶变换红外光谱(FTIR),氢核磁共振波谱(1H NMR)、荧光光谱、动态光散射、光学显微镜和释药实验分别对海藻酸钠衍生物和Pickering乳液的性能进行了表征.结果表明,胆固醇基接枝到了海藻酸钠分子链上,改性后的海藻酸钠临界聚集浓度由1.26 mg/L降为0.28 mg/L,表现出了良好的两亲性.将海藻酸钠衍生物(CSAD)和表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)吸附于SiO2纳米粒子表面,得到活化SiO2纳米粒子,其Zeta电位分别为-30.7和16.4 mV,粒径分别增大到583.3和438.4 nm.由CSAD活化SiO2粒子制备的乳液释药速率更缓慢.CSAD的交联作用使吸附于油水界面的活化SiO2粒子形成了比较稳定的网络结构或界面膜.

纳米SiO_2粒子表面改性对其在绝缘油中分散稳定性的影响

采用六甲基二硅氮烷对纳米SiO_2粒子进行表面改性,通过XRD、FTIR、SEM、XPS等方法对改性前后纳米SiO_2的微观形貌和组成及其在绝缘油中的分散稳定性进行研究,并对改性前后绝缘油的理化及电气性能进行对比。结果表明:改性后纳米SiO_2粒子在绝缘油中的团聚现象明显减少,改善了其在绝缘油中的分散稳定性,纳米SiO_2粒子表面的疏水改性成功,改性后纳米绝缘油的击穿电压和热导率明显提高。

超声预处理对纳米SiO_2的分散稳定性影响

通过超声预处理法对纳米SiO2在水中分散稳定性影响因素进行了研究,获得了较佳的超声条件(超声功率180W,t为30min,θ为35℃);并在此超声条件下得出了分散剂硅烷偶联剂(KH570)与六偏磷酸钠在纳米SiO2悬浮液中的最佳配比,对不同条件下纳米SiO2在水中的分散稳定性进行了评价。扫描电子显微镜分析结果表明,KH570与六偏磷酸钠复配与超声波预处理相结合的方法对纳米SiO2有较好的改性效果。

纳米SiO_2在水性介质中的分散稳定性研究

纳米SiO2特殊的性能使其在很多领域都得到了广泛的应用,而纳米SiO2能否在水性介质中稳定分散将会影响产品的最终质量。本实验选择了九水合硅酸钠和聚丙烯酰胺作为分散剂,并通过激光粒度分析仪和沉降实验对纳米颗粒的分散稳定性进行评价。发现高速研磨能够使聚丙烯酰胺充分地吸附到纳米颗粒表面,聚丙烯酰胺能使纳米SiO2颗粒在水溶液中保持良好的分散稳定性,但是,聚丙烯酰胺的加入量过饱和反而会引起纳米SiO2颗粒的团聚,九水合硅酸钠和聚丙烯酰胺结合起来使用可以发挥协同效应,从而显著改善纳米SiO2颗粒在水溶液中的分散稳定性。

聚丙烯酸钠对纳米SiO_2分散稳定性能的影响

选择了聚丙烯酸钠(PAAS)作为分散剂,并通过激光粒度分析仪对纳米颗粒的分散稳定性进行评价,通过红外光谱仪对分散剂在颗粒表面的吸附状态进行识别.发现聚丙烯酸钠能够显著提高纳米SiO2颗粒的分散稳定性,但是,当聚丙烯酸钠的添加量过大而达到过饱和时,反而会造成体系中纳米颗粒分散稳定性的降低;对于相同质量分数的聚丙烯酸钠,低pH值增加了纳米SiO2颗粒与聚丙烯酸钠形成氢键的几率,促进了聚丙烯酸钠在纳米SiO2颗粒表面上的吸附,纳米颗粒的分散稳定性提高.

亲油型纳米SiO_2的制备及其分散稳定性研究

以硅酸盐为主要原料 ,通过离子交换制备了纳米SiO2 水分散液 .研究了原料浓度、表面改性时间、温度、加料方式、改性剂用量等因素对纳米粒子粒径、粒径分布及分散稳定性的影响 ;该制备方法简便易行 ,价格便宜 ,经表面改性后的纳米SiO2 粒径小、粒径分布窄 (Φ为 8～ 15nm) ,耐酸及耐温性能好 ,有效解决了纳米SiO2 在水相中的稳定分散问题 。

聚甲基丙烯酸甲酯改性纳米SiO2及其Pickering乳液稳定性

采用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPS)对亲水型纳米SiO2改性得到了MPS-SiO2纳米粒子,将MPS-SiO2纳米粒子进一步通过甲基丙烯酸甲酯(MMA)改性得到了PMMA-SiO2纳米粒子。傅里叶转换红外光谱分析(FT-IR)和接触角测试表明纳米SiO2改性成功。以亲水型纳米SiO2、MPS-SiO2、PMMA-SiO2、疏水型纳米SiO24种粒子作为乳化剂制备Pickering乳液,研究了油水比(体积比,全文同)、纳米SiO2浓度、pH值、盐浓度对Pickering乳液稳定性的影响。结果显示:静置24h后,油水比为1∶1时,质量分数为1%的亲水型纳米SiO2、MPS-SiO2、PMMA-SiO2制备的乳液剩余体积分数依次为48%、80%、76%,表明2种改性后的纳米SiO2的乳化性能显著增强;亲水型纳米SiO2、MPS-SiO2、PMMA-SiO2制备的Pickering乳液最佳油水比为1∶1,疏水型纳米SiO2制备的Pickering乳液最佳油水比为1∶2;4种纳米SiO2粒子的乳化性能均随着其浓度的增加而增强;与其他3种粒子相比,PMMA-SiO2制备的Pickering乳液受pH、盐浓度的影响较小。

纳米Al_2O_3颗粒的制备及其悬浮液的分散稳定

以异丙醇铝为原料,甲苯为溶剂,氨水为pH值调节剂,采用溶胶 凝胶法制备了含有α和θ2种晶型的高纯纳米Al2O3颗粒.产物经XRD,TEM以及BET测定和杂质含量分析,研究了不同pH值、分散剂种类及其用量对Al2O3悬浮液分散稳定性的影响.研究结果表明:产物的主晶相是θ,次晶相是α;Al2O3颗粒粒径为10～20nm,粒子呈球形或类球形,粒子尺寸分布较均匀,比表面积为82.31m2/g;纯度≥99.95%;配制稳定的Al2O3CMP浆料的合适工艺条件为:在Al2O3固含量为6%的浆料中,加入质量分数为10%的H2O2作为氧化剂,体积分数为0.99%的异丙醇胺作为分散剂,同时将浆料的pH值控制在3～4,能得到长时间不沉降的稳定浆料.

纳米SiO2/HPAM/NaCl分散体系的稳定性、流变性及驱油性能研究

利用纳米粒度及Zeta电位分析仪、流变仪和悬滴法对纳米SiO2/HPAM/NaCl体系60℃的稳定性、流变性及油水界面张力进行了研究。结果表明,HPAM的加入使SiO2悬浮液的Zeta电位更负、粒径明显增加,静置10 d无明显浑浊现象。加入纳米SiO2后,HPAM溶液的黏度增加,耐温、耐盐和耐剪切性能得到改善。对于质量分数为0.18%的HPAM溶液,SiO2质量分数小于0.5%时,随SiO2质量分数的增加,体系的黏度、储能模量和损耗模量增加,临界线性应变减小,蠕变回复能力增强;SiO2质量分数大于0.5%时,出现了相反的现象;这是因为SiO2质量分数不同时,HPAM在SiO2表面的吸附量、吸附构型及两者之间形成的网状结构不同。纳米SiO2的加入同时强化了HPAM降低油水界面张力的性能,加入质量分数为0.2%和0.5%的SiO2后,HPAM的采收率分别提高了4.5%和6.0%。

附载CeO_2的纳米γ-Al_2O_3合成及其悬浮液的分散稳定研究

以异丙醇铝和六水硝酸亚铈为铈源和铝源,采用溶胶 凝胶法制备了前驱体,并将前驱体在800℃下空气中焙烧2h得到附载CeO2的高纯纳米γ Al2O3。样品经X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、比表面积(BET)、化学成分和杂质含量分析,结果表明:合成的粉末为由γ Al2O3和CeO2组成的混合物相,两者均属立方晶系,其中γ Al2O3空间群为O7H-FD3M,CeO2空间群为Fm3m;晶粒平均粒径为15.7nm,颗粒平均粒径约60～80nm,粒子呈类球形,比表面积为159.01m2·g-1;粒子纯度不低于99.97%,CeO2含量为24.22%。红外光谱(IR)测试结果显示,有Al-O-Ce键生成,表明CeO2与Al2O3并非简单混合。进一步通过对其悬浮液体系Zeta电位和吸光度的测定,研究了不同pH值条件、分散剂种类和用量以及氧化剂对其悬浮液分散稳定性的影响;采用超声波分散法,选择硝酸、氢氧化钾溶液作为pH调节剂,异丙醇胺作为分散剂,过氧化氢作为氧化剂,成功制备了长期存放不沉降的附载CeO2的纳米γ Al2O3CMP浆料,确定了配制的优化工艺条件。

纳米SiO2/HPAM/SDS分散体系稳定性的改进及其对驱油性能的影响

分析了60℃、1.0×10^4mg/L氯化钠盐水和模拟地层水中纳米SiO2/HPAM/SDS分散体系的浊度实验及Zeta电位,发现Ca^2+、Mg^2+离子是体系失去稳定性的主要原因。根据沉降实验及Zeta电位分析仪探讨了降低pH值和添加络合剂对模拟地层水中纳米SiO2/HPAM/SDS体系稳定性的改善效果及机理,同时利用流变仪及界面张力仪分析了两种方法对体系驱油性能的影响。结果表明,pH值降低,体系的Zeta电位绝对值降低,但SiO2周围H^+保护层的形成及水化作用力的增强改善了体系的稳定性;络合剂Na2EDTA、ATMP和Na4EDTA均能增强体系的稳定性,Na2EDTA和ATMP络合Ca^2+、Mg^2+的同时降低了体系的pH值,而体系的黏度随pH值的降低急剧下降;Na4EDTA加入后,体系的pH值增大,稳定配位化合物的形成使体系的Zeta电位绝对值、黏度、储能模量和损耗模量增加,降低界面张力的能力增强。因此,在SiO2质量分数为0.5%的体系中加入质量分数为0.4%的Na4EDTA(最佳质量分数),采收率提高了3.1%。

纳米SiO_2在紫外光固化体系中的分散稳定性

将纳米SiO_2分散到紫外光固化体系,通过紫外光原位固化制得纳米SiO_2/聚丙烯酸酯复合涂层。纳米SiO_2的分散稳定性受活性稀释单体、齐聚物和纳米SiO_2含量等因素影响。红外光谱测试表明,纳米SiO_2与有机基料产生相互作用。TEM表明,复合涂层中纳米SiO_2呈有效的分散状态。