一种小粒径油包水纳米乳液及其制备方法

摘要

本发明公开了一种小粒径油包水纳米乳液及其制备方法，其特征在于：重量分数为30%-55%的烷烃作为油相，重量分数为30%-45%的乳化剂，乳化剂为非离子表面活性剂与助表面活性剂混合物，其余部分为水，在5-40℃下，通过磁力搅拌器，在100-500rpm的搅拌速度将烷烃和乳化剂混合均匀，再向体系中滴加水，同时保持100-500rpm搅拌速度搅拌5-60min，即可得到外观透明，液滴平均直径小于20纳米的油包水纳米乳液。本发明制备纳米乳液的方法操作简单，所制的纳米乳液具有粒径小、分布窄等特点。

说明书

技术领域

    本发明涉及到一种小粒径油包水纳米乳液及其制备方法。

背景技术

纳米乳液可定义为一种乳液类型，其中分散\不连续相的平均液滴尺寸小于1000nm，连续相和分散\不连续相的组分必须足够不相混溶，使得能形成各自的相，这些乳液包括非极性相（通常称为油相）、极性相（通常含水且称之为水性相或水相）、表面活性剂和助表面活性剂，根据制备方法，可能有窄的液滴尺寸分布。

    通常存在着两种制备纳米乳液的方法。第一种最常见的方法是在高压下使用高压均质器进行制备，先是粗乳液的制备，通常按照工艺配比将油、水、表面活性剂及其他稳定剂成分混合，利用搅拌器得到一定粒度分布的常规乳液，然后利用动态超高压微射流均质机或超声波与高压均质机联用对粗乳液进行特定条件下的均质处理得到纳米乳液，该法只适合小批量制备，且设备昂贵；第二种方法是相转变法，即在恒定组成的条件下，调节温度到目标乳化体系，然后快速冷却，即可制得纳米乳液，该法最大的不足就是制备过程中的升降温使得该方法的能耗较高。

纳米乳液与普通乳液有相似之处，但也有根本的区别：（1）普通乳液的形成一般需要外界提供能量，如需搅拌、超声波振荡等处理才能形成，而纳米乳液则自动形成，无需外界提供能量；（2）普通乳液是热力学不稳定体系，存放过程中会发生聚结而最终分离成油、水相，而纳米乳液是热力学稳定体系，不会发生聚结，即使在超离心作用下出现暂时分层，一旦取消离心力场，分层现象立即消失，又自动恢复到原来的稳定体系。

纳米乳液与普通乳液相比液滴粒径小、分散均匀，有一定的动力学稳定性，其集中应用在一些高附加值领域，如医药、食品、化妆品等领域。近年来随着研究的进一步深入，纳米乳液在石油开采，特别是针对地层孔道细小的低渗透油藏的开发方面，展现了巨大的应用潜力。目前，固体纳米聚硅粉体在油田降压注水方面已经有着成功的应用，但低渗透油藏地层孔道细小的特点要求所用纳米聚硅粉体粒径小且均匀，因为大粒径的颗粒容易堵塞低渗透油藏地层孔道，造成注水困难。目前还没有纳米乳液用于油田注水方面的报道，但纳米乳液具有的粒径小、分散均匀的特性使得其在注水方面有着独特的优势，一方面小且分布均匀的粒径可以避免堵塞低渗透油藏地层孔道的现象发生，另一方面纳米乳液的纳米特性还可以降低体系在地层孔道中流动阻力，防止粘土的水化膨胀，有利于油田注水的正常进行。

发明内容

本发明提供了一种小粒径油包水纳米乳液及其制备方法。

本发明所采取的技术方案为：提供一种小粒径油包水纳米乳液，该纳米乳液包含以下几种组分，重量分数为30%-55%的烷烃作为油相，重量分数为30%-45%的乳化剂，乳化剂为非离子表面活性剂与助表面活性剂的混合物，其余部分为水。

所述制备方法是：在5-40℃下，首先将油相和乳化剂通过磁力搅拌器，以100-500rpm的搅拌速度搅拌均匀，再向体系中滴加水，同时保持100-500rpm的搅拌速度搅拌5-60min，即可得到外观透明，水滴直径小于20nm的油包水纳米乳液。

    所述烷烃是正构烷烃与异构烷烃的混合物或直链烷烃，所述乳化剂是由作为主表面活性剂的非离子表面活性剂聚氧乙烯醚脂肪醇和作为助表面活性剂的低碳醇混合而成，其中聚氧乙烯醚脂肪醇与低碳醇的重量比为12:1至1:1;

所述直链烷烃为己烷、庚烷、辛烷、癸烷、正十二烷、正十四烷正十六烷，所述正构烷烃与异构烷烃混合物是液体石蜡或白油。

所述作为主表面活性剂的非离子表面活性剂聚氧乙烯醚脂肪醇的结构为R-(O-C-C)_x-OH，其中R为碳数为12-15的直链烷基，x为2-11；所述作为助表面活性剂的低碳醇为乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、仲丁醇、叔丁醇、1-戊醇、2-戊醇、3-戊醇、2-甲基-1-丁醇、2-甲基-2-丁醇、3-甲基-2-丁醇、3-甲基-1-丁醇、2，2-二甲基-1-丙醇、1-己醇、2-己醇、3-己醇、4-甲基-2-戊醇、正庚醇、正辛醇及其混合物。

   本发明制备的油包水纳米乳液，其制备方法简单，所制的纳米乳液具有粒径小、粒径分布窄等特点。

具体实施方式

实施例1

称取4.00g聚氧乙烯醚脂肪醇MOA-3和3.00g正丁醇于烧杯中，再加入10.00g 白油，控制体系温度保持在25℃，在磁力搅拌器上以200rpm搅拌15 min得到澄清溶液，此时滴加2.0g水，保持磁力搅拌器搅拌速度200rpm，水滴加完全后，在200rpm的搅拌速度继续搅拌40min，即可得到外观澄清透明的纳米乳液。采用美国布鲁克海文仪器公司的ZetaPlus测定纳米乳液的液滴粒径，所制得的纳米乳液平均粒径及粒径分布如表1所示。

 

表1 聚氧乙烯醚脂肪醇/正丁醇/白油/水纳米乳液体系粒径分布

 实施例2

称取11.0g聚氧乙烯醚脂肪醇MOA-3和1.0g正丁醇于烧杯中，再加入11.0g 正己烷，控制体系温度保持在10℃，在磁力搅拌器上以200rpm搅拌15 min得到澄清溶液，此时滴加7.0g水，保持磁力搅拌器搅拌速度450rpm，水滴加完全后，在450rpm的搅拌速度继续搅拌60min，即可得到外观澄清透明的纳米乳液。采用美国布鲁克海文仪器公司的ZetaPlus测定纳米乳液的液滴粒径，所制得的纳米乳液平均粒径及粒径分布如表2所示。

 

表2 聚氧乙烯醚脂肪醇/正丁醇/正己烷/水纳米乳液体系粒径分布

实施例3

称取8.5g聚氧乙烯醚脂肪醇MOA-3和2.0g 4-甲基-2-戊醇于烧杯中，再加入8.0g 正己烷，控制体系温度保持在10℃，在磁力搅拌器上以200rpm搅拌15 min得到澄清溶液，此时滴加4.5g水，保持磁力搅拌器搅拌速度450rpm，水滴加完全后，在450rpm的搅拌速度继续搅拌60min，即可得到外观澄清透明的纳米乳液。采用美国布鲁克海文仪器公司的ZetaPlus测定纳米乳液的液滴粒径，所制得的纳米乳液平均粒径及粒径分布如表3所示。

 

表3 聚氧乙烯醚脂肪醇/4-甲基-2-戊醇/正己烷/水纳米乳液体系

粒径分布

 实施例4

称取9.5g聚氧乙烯醚脂肪醇MOA-3和1.0g 2，2-二甲基-1-丙醇于烧杯中，再加入6.5g白油，控制体系温度保持在10℃，在磁力搅拌器上以200rpm搅拌15 min得到澄清溶液，此时滴加2.0g水，保持磁力搅拌器搅拌速度450rpm，水滴加完全后，在450rpm的搅拌速度继续搅拌60min，即可得到外观澄清透明的纳米乳液。采用美国布鲁克海文仪器公司的ZetaPlus测定纳米乳液的液滴粒径，所制得的纳米乳液平均粒径及粒径分布如表4所示。

 表4 聚氧乙烯醚脂肪醇/2，2-二甲基-1-丙醇/白油/水纳米乳液

体系粒径分布

根据上述具体实施例的结果，本发明所制得的纳米乳液具有粒径小、分布窄等优点。

 实施例5

按照《SY/T5971-94注水用粘土稳定剂性能评价方法》对制备的几种纳米乳液的防膨率进行了测定。

 表5 几种纳米乳液的防膨率

1.> 2.>例1样3.>例2样4.>例3样5.>例4样6.>防膨率，%7.>95.61%8.>86.37%9.>83.49%10.>91.64%

从上述结果可以看出，本发明所制得的纳米乳液有着良好的防膨性能。

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