[发明专利]一种改性氧化石墨烯的制备方法及应用

说明书

本发明提供了一种改性氧化石墨烯的制备方法,包括GO的制备、APTES‑GO的制备、大分子引发剂GO‑APTES‑Br的制备和氧化石墨烯表面接枝聚合物的制备。本发明提供的改性氧化石墨烯的制备方法制备的改性氧化石墨烯，能够提高氧化石墨烯在极端环境(高温、高盐及弱碱性等)下的分散性。本发明还提供了一种用本发明的制备方法制备的改性氧化石墨烯的应用，将本发明提供的改性氧化石墨烯用于在高温、高盐及弱碱性的溶液中稳定分散，尤其是用于在油气开采时的工作液中稳定分散。

技术领域

本发明属于材料化学领域，具体地说，涉及一种改性氧化石墨烯的制备方法及应用。

背景技术

氧化石墨烯(GO)是一种二维纳米材料，因其独特的片层结构、纳米尺度效应及良好的阻隔性等特点，被大量研究表明其在油气开采领域，尤其是在对页岩地层纳微米级孔隙的有效封堵方面具有非常好的应用前景。

然而，虽然氧化石墨烯具有良好的水分散性，但其在含电解质的溶液中极易发生层层堆叠、絮凝团聚等现象，不能在电解质溶液中稳定存在，而油气开采领域中，地层环境复杂，大多数油井工作液体系均面临含有高浓度电解质(氯化钠、氯化钙等)、高温及碱性等极端环境，氧化石墨烯在极端条件下不能稳定分散成为氧化石墨烯应用于油气开采领域的最大阻碍。因此，将氧化石墨烯应用于油气开采领域的前提是解决氧化石墨烯在体系中的均匀分散问题,特别是在电解质溶液中的稳定分散。

目前，提高氧化石墨烯在盐水中稳定分散的主要方法是加入聚合物稳定剂和表面活性剂，但所需加入聚合物稳定剂及表面活性剂的量较大，且大量的稳定剂往往会对工作液体系产生副作用。

因此，提供一种有效改善氧化石墨烯在高浓度电解质溶液中的分散性能的方法对油气田开采领域的进一步发展具有重大意义。

发明内容

针对现有技术中上述的不足，本发明的目的在于提供一种改性氧化石墨烯的制备方法，用于提高氧化石墨烯在极端环境(高温、高盐及弱碱性等)下的分散性。

本发明的另一目的是提供一种本发明的制备方法制备的改性氧化石墨烯的应用。

为了达到上述目的，本发明采用的解决方案是：一种改性氧化石墨烯的制备方法,包括如下步骤：

(1)GO的制备，采用Hummers方法制备GO；

(2)APTES-GO的制备，APTES与GO进行反应，制得APTES-GO；

(3)大分子引发剂GO-APTES-Br的制备，将含溴引发剂在催化剂的作用下与步骤(2)制得的APTES-GO进行反应，制得GO-APTES-Br；

(4)氧化石墨烯表面接枝聚合物的制备，选择具有亲水基团的单体，将该单体与步骤(3)制得的GO-APTES-Br在催化剂的作用下进行表面引发原子转移自由基聚合,获得氧化石墨烯表面接枝聚合物。

作为优选的，步骤(4)中的单体为含有磺酸基团的阴离子聚合物。

作为优选的，步骤(4)中的单体为聚3-磺酸丙基甲基丙烯酸钾盐和对苯乙烯磺酸钠中的一种。

作为优选的，含溴引发剂为2-溴异丁酰溴和2-溴丙酸甲酯中的一种。

作为优选的，含溴引发剂与单体的摩尔比满足1:180-1:220。

作为优选的，步骤(4)中的催化剂为溴化亚铜。