[发明专利]一种超疏水表面的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及利用一般疏水纳米颗粒制备超疏水表面的新方法，其对研究纳米颗粒吸附微孔道表面的降阻机理具有十分重要的指导作用。

技术背景

石油工程中降低岩心孔道内的水流(渗流)阻力的方法主要有两种：一是通过对地层的进攻性处理，扩大地层的孔道，提高泄流面积，如酸化、酸压和水力压裂等措施；二是降低流体与孔道的摩阻，提高流速。疏水性纳米颗粒突破孔道表面水膜的排斥力，与孔道表面进行强力吸附，并使孔道表面产生具有纳米效应的超疏水机制，从而实现降低水流阻力的目的。

为了研究纳米吸附颗粒吸附后岩石微孔道孔壁的润湿性特征，可采用在岩心薄片表面吸附纳米颗粒，随后测试接触角的方法。利用本发明的方法则可构造出同种纳米颗粒可能形成的最大超疏水表面。

现有的超疏水微观界面的形成方法是借用高端精密仪器、采用人工雕琢的方法来对具有疏水特征的整体材料进行加工，形成超疏水表面，具有加工难度大、成本高的特点，而且加工的数量很小。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的缺陷，提供一种超疏水表面的制备方法，制备具有超疏水表面的压片，这种压片具有超过120°的表观接触角，方法简单，成本低。

为了达到上述目的，本发明的构思是：

将含有特殊结构的疏水纳米颗粒(5nm～800nm)粉体放入NYL-300D型压力试验机的压力容器内，并对疏水纳米颗粒粉体进行自动加压和减压，得到表面平整光滑的压片。为尽量减少其他成分的干扰，纳米颗粒粉体压片在制备过程中，不添加任何固化剂，这种情况下使用手动机械压片机制片就无法得到粉体压片，因为人工加压和减压的速度很难均匀，会造成内部应力不均，压片容易脆裂，很难成型。为消除应力不均的影响，借用了NYL-300D型压力试验机，因为该设备整个加压、保压和卸压过程完全由计算机控制，应力均匀。将粉体装入压模，振荡摇匀，放入加压平台，设置好实验参数，启动装置，匀速加压到50MPa，保载2min，卸压20s，成功得到了直径为25mm的纳米颗粒压片样品。采用OCA15光学接触角测试仪测试接触角；用SEM扫描电镜观测薄片的表面，得到表面微观结构照片。

根据上述的发明构思，本发明采用下述技术方案：

一种超疏水表面的制备方法，其特征在于把纳米疏水粉体材料放入压制设备，经加压、保压和卸压过程，制备成具有超疏水表面的压片，这种压片具有超过120°的表观接触角。制备的具体过程如下：将粉体装入压模，振荡摇匀，放入加压平台，设置好实验参数，启动压制设备，匀速加压到50MPa，保载2min，卸压20s，成功得到纳米颗粒压片样品。

上述疏水纳米粉体材料的纳米颗粒为SiO₂或TiO₂纳米颗粒，其粒径为5nm～800nm。

上述超疏水表面为一厚度为1mm-2mm、直径为10mm-20mm的圆形压片。

上述压制设备为NYL-300D型压力试验机，其加压、保压和卸压过程完全由计算机控制，应力均匀。

一种测试上述超疏水表面表观接触角的方法，其特征在于利用OCA15光学接触角测试仪测试超疏水表面的表观接触角；

一种压片表面微观结构照片拍摄方法，其特征在于用Quanta Inspect型的SEM观测压片的表面，得到压片表面微观结构照片。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：本发明利用疏水纳米粉体直接制备压片，使其具有超疏水表面，方法简单，成本低，难度低等特点，而且具有统计意义，代表性好。更主要的是这种方法制备的纳米压片具有与纳米颗粒吸附方法形成的岩石微孔道表面相似的特征，可被用来评价纳米吸附法形成的微纳结构表面的疏水性。

附图说明

图1是制备的压片。

图2是压片表面的扫描电镜图。

图3是水滴在纳米SiO₂压片表面的接触角测试结果图。

图4是水滴在纳米TiO₂压片表面的接触角测试结果图。

具体的实施方式：

本发明的一个优选实施例详述如下：