[发明专利]一种亲水性包裹的吸水树脂微球及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种吸水树脂微球，具体涉及一种亲水性包裹的吸水树脂微球及其制备方法。属于功能高分子微球包裹技术领域。

背景技术

将吸水树脂作为添加剂加入到水泥砂浆中，当水泥石内部产生微裂缝或微间隙而导致层间封隔失效时，就会有地层水渗入，这时树脂就吸水膨胀，堵塞裂缝，从而在水泥环失效层起到物理封隔的作用。但吸水树脂在水泥浆中初始吸水速率快，且吸水量大，对水泥浆性能具有较大影响，不能满足固井现场需要，所以要实现吸水树脂在水泥浆中的应用，如何控制树脂吸水速率是一个关键问题。

针对延缓树脂吸水，常采用包裹法，即微胶囊技术。将吸水树脂微球用特殊的材料进行包裹，然后加入到水泥浆中，实现在泵注过程中不吸水或缓慢吸水。以往采用聚乙烯或其它亲油性聚合物对吸水树脂包裹，但是这种包裹方法容易使包裹后的吸水树脂在水泥浆中不分散，影响水泥浆的性能。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种亲水性包裹的吸水树脂微球及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种亲水性包裹的吸水树脂微球的制备方法，是将吸水树脂微球加入溶有壳聚糖的乙酸水溶液中，搅拌分散均匀后加入碳酸钙（CaCO₃），然后缓慢滴加无水乙醇，滴加结束后，过滤出初步处理后的吸水树脂微球，并将其加入到溶有分散剂的甲苯中，滴加质量浓度为5%～15%的戊二醛溶液，在50℃～80℃水浴中加热反应3～6小时，过滤烘干，即得亲水性包裹的吸水树脂微球；其中，所述吸水树脂微球为聚丙烯酰胺或聚丙烯酸吸水树脂微球，所述壳聚糖的脱乙酰度为85%～95%，分子量为15～20万，吸水树脂微球与壳聚糖的质量比为1～4:1，所述溶有壳聚糖的乙酸水溶液中，壳聚糖和乙酸的质量浓度分别为1%～5%和1%～6%，碳酸钙与乙酸的物质的量之比为1:4～2，无水乙醇与溶有壳聚糖的乙酸水溶液中的水的质量比为3～8:20，甲苯与吸水树脂微球的质量比为20～30:1，戊二醛溶液中的戊二醛与壳聚糖的质量比为1:6～2，所述分散剂为Span-80、Span-60或Tween-80，其质量浓度为0.5%～1.0%。

所述溶有壳聚糖的乙酸水溶液的制备方法是：用100mL容量瓶配制质量浓度为1%～6%的乙酸水溶液，倒入500mL三口瓶中，缓慢加入壳聚糖粉末，搅拌，直至壳聚糖溶解，使其质量浓度为1%～5%。

将初步处理后的吸水树脂微球加入到溶有分散剂的甲苯后，先搅拌5分钟，再滴加质量浓度为5%～15%的戊二醛溶液。

所述的烘干是指置于50℃恒温箱中烘干。

一种亲水性包裹的吸水树脂微球，是利用上述制备方法制备得到的。

本发明的有益效果：

本发明采用亲水性材料，经过特殊工艺对吸水树脂微球进行包裹，实现在泵注过程中微球均匀分散且吸水速率缓慢，对吸水树脂在水泥浆中的应用及实现水泥石裂缝遇水自封堵具有重要意义。由于壳聚糖具有亲水基团，该种亲水性包裹的吸水树脂微球在水相环境中易于分散。

本发明的制备方法工艺简单，易于操作。本发明可以有效控制吸水树脂微球的初始吸水速率，可将亲水性包裹的吸水树脂微球用于水泥浆中，以实现当水泥石内部产生微裂缝或微间隙而导致层间封隔失效造成地层水渗入时，树脂吸水膨胀，堵塞裂缝。

附图说明

图1是包裹前的聚丙烯酰胺吸水树脂微球的显微图；

图2是包裹前的聚丙烯酸吸水树脂微球的显微图；

图3是样品1的显微图；

图4是样品2的显微图；

图5是样品3的显微图；

图6是在室温条件下，包裹前后聚丙烯酰胺吸水树脂微球在蒸馏水中的吸水倍数对比图；

图7是在室温条件下，包裹前后聚丙烯酸吸水树脂微球在蒸馏水中的吸水倍数对比图；

图8是在75℃条件下，包裹前后聚丙烯酰胺吸水树脂微球在pH=13碱液中的吸水倍数对比图；

图9是在75℃条件下，包裹前后聚丙烯酸吸水树脂微球在pH=13碱液中的吸水倍数对比图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步的阐述，应该说明的是，下述说明仅是为了解释本发明，并不对其内容进行限定。

本发明涉及的聚丙烯酰胺吸水树脂微球按照专利CN103145887A公开的一种双分散反相悬浮聚合制备微球的方法制备得到（具体采用实施例1的方法），聚丙烯酸吸水树脂微球亦采用类似的方法制备得到，将专利CN103145887A中实施例1的原料丙烯酰胺更换为丙烯酸即可。