Page 201 - 《精细化工》2023年第1期

第 1 期 严 涵，等: 干水法制备核壳聚合物微球及其性能评价 ·193·

Key words: dry water method; core-shell polymer microspheres; profile control and displacement;
enhanced oil recovery; microreactor; oil field chemicals

随着长期的注水开发，国内主力老油田已相继 烷基酚与环氧乙烷的缩合物（OP-10），AR，天津市
进入高含水阶段，存在油藏非均质性加剧、水窜严 科密欧化学试剂有限公司；白油，工业品，四川迈
重、采收率低等问题 [1-2] ，常规调驱技术难以达到稳 斯拓石油化工科技有限公司；脱水原油，长庆油田
[3]
油控水的目的。聚合物微球因具有尺寸可控 、弹 某区块；模拟水为根据油田现场水质配制的模拟地
[6]
[5]
[4]
性变形 、抗温抗盐 、深部调剖 等优势，已成为 层水，矿化度为 37000 mg/L；去离子水，自制。
[5]
国内外调剖堵水领域的研究热点。余昊等 、刘祥
[6]
[7]
等 、WANG 等 分别采用反相乳液法、反相微乳 表 1 疏水 SiO 2 的理化性质
Table 1 Physicochemical properties of hydrophobic SiO 2
液法和反相悬浮法合成了交联聚合物微球并进行了
2
名称 水接触角 比表面积/(m /g) 质量分数/%
深入研究。这些制备方法中聚合物微球的聚合体系 /(°)
组成较为复杂，除了必须的单体、引发剂、交联剂、 SiO 2-YJ-1 115.1 135±15 98
水等，还需要大量有机溶剂和乳化剂 [8-11] ，且多数 SiO 2-NYS2-N2 137.6 200±20 98
有机溶剂和乳化剂对水体环境、大气环境以及人体 SiO 2-R812S 164.2 220±25 ≥99.8

健康有较大危害。因此，探索工艺简单、绿色环保
WQF-520 傅里叶变换红外光谱仪，北京瑞利分
的制备方法，成为调驱用聚合物微球研制领域亟需
析仪器公司；FD-1A-50 冷冻干燥机，湖北思昊科学
解决的关键问题。 仪器有限公司；STA449F5 同步热分析仪，德国
以胶体颗粒稳定的干水 [12] 、液体弹珠 [13] 等在微
Netzsch 公司；Leica DM2500P 光学显微镜，江西凤
反应器方面的应用引起了国内外学者的关注。干水
凰光学集团有限公司；TESCAN-MIRA3 型扫描电子
是以疏水性纳米颗粒和水溶液为基本原料，在高速
显微镜，泰斯肯贸易有限公司；HT7800 型透射电子
剪切力的作用下形成疏水性颗粒包裹液体的新型材 显微镜，日立科学仪器有限公司；Microtrac S3500
料 [12-15] 。其内核溶液独立包封不与外界基质接触，
激光粒度仪，美国麦奇克仪器有限公司；TG16-WS
这使得干水可作为一个独立的反应器来使用。但目
台式高速离心机，湖南湘仪实验室仪器开发有限公
前关于干水的应用研究主要集中在存储气体、催化基 司；ZND-3 型多功能岩心驱替装置，湖北创联石油
质、光敏剂载体、血液检测等 [16-17] ，少有报道将干水
科技有限公司。
作为微反应器用于制备调驱用聚合物微球。
1.2 实验方法
基于上述背景，本研究利用干水独特的固包液
1.2.1 核壳聚合物微球 PMS@SiO 2 的制备
核壳结构，将其内核微小液滴作为化学反应场所，
称取 18 g AM 和 2 g AMPS 溶于 77.2 g 去离水
制备了核壳聚合物微球。通过单因素实验，探究了 中，用质量分数为 20% NaOH 溶液将体系 pH 调至
SiO 2 疏水性、硅水质量比、搅拌速度和搅拌时间对
7~8，依次向其中加入 1 mL MBA 质量分数为 2%的水
形成稳定干水微反应器的影响，并对其内核水相发
溶液、0.8 mL APS 质量分数为 3%的水溶液和 0.6 mL
生聚合反应形成核壳聚合物微球的条件进行了优
SHS 质量分数为 1%的水溶液搅拌均匀，作为水相。
化。表征了核壳聚合物微球的化学结构、热稳定性
称取 10 g 疏水 SiO 2 与水相混合，选择搅拌速度
及微观形貌，评价了其吸水膨胀性能和调驱性能， 12000 r/min 和搅拌时间 120 s，搅拌结束即得干水微
以期为调驱用核壳聚合物微球的制备提供新思路。
反应器。将干水微反应器均匀铺放在玻璃皿中，置
于 50 ℃烘箱中 4 h，即可得到核壳聚合物微球
1 实验部分
PMS@SiO 2 ，将其密封保存，制备过程如图 1 所示。
1.1 试剂与仪器
疏水 SiO 2 -R812S，德国赢创德固赛公司；疏水
SiO 2 -NYS2-N2，江西纳宇纳米新材料有限公司；疏
水 SiO 2 -YJ-1，上海缘江化工有限公司，所用疏水
SiO 2 的理化性质见表 1。丙烯酰胺（AM）、2-丙烯
酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、N,N'-亚甲基双丙烯
图 1 干水法制备核壳聚合物微球示意图
酰胺（MBA）、过硫酸铵（APS）、亚硫酸氢钠（SHS）、
Fig. 1 Schematic diagram of preparation of core-shell polymer
氢氧化钠，AR，上海阿拉丁生化科技股份有限公司； microspheres by dry water method