这篇文档属于类型a，即报告了一项原创研究的学术论文。以下是对该研究的详细报告：
作者及机构
本文由户乔伟、张诗宜、杨冬芝共同完成，作者单位均为北京化工大学材料科学与工程学院。该研究发表于《石油化工》2020年第49卷第5期。
学术背景
研究领域为石油化工中的阻垢技术。随着三元复合驱采油技术的推广，油田井水结垢现象日益严重，导致设备堵塞腐蚀，采油效率降低。传统液体阻垢剂直接注入井下的方法存在阻垢剂黏附管壁或随采出液流失的问题，无法发挥长效作用。为解决这一问题，研究者通常采用高分子基体与小分子阻垢剂混合制备固体缓释阻垢剂。然而，现有研究多基于现场施工效果，关于材料制备及工艺的研究较少。本研究旨在通过硅藻土与高岭土作为无机载体，与阻垢剂2-磷酸基-1,2,4-三羧酸丁烷（PBTCA）自组装，并与聚乙烯醇（PVA）复合，制备长效缓释阻垢颗粒，以实现阻垢剂的长效缓释效果。
研究流程
研究分为以下几个步骤：
1. 制备方法
- 称取硅藻土和高岭土，与50%（w）PBTCA水溶液均匀混合，真空负压吸附24小时，80℃烘干24小时。
- 将烘干后的试样粉碎成300～500目粉末，与15%（w）的PVA水溶液、50%（w）戊二醛溶液按比例加入捏合机中充分捏合，经压片、切条、造粒制备成直径3 mm左右的颗粒，60℃加热2小时，最终得到长效缓释阻垢颗粒。
结构表征
性能测定
主要结果
1. 阻垢机理
通过氢键自组装将PBTCA负载到硅藻土上，与PVA共混并交联形成凝胶颗粒。PVA凝胶缓慢溶胀和溶解，释放部分阻垢剂（一级释放）；无机载体暴露后，阻垢剂解吸附并向水中扩散（二级释放）。双重控释过程使阻垢颗粒实现60天长效缓释效果。
SEM表征结果
硅藻土呈圆盘多孔结构，孔径为0.5～1.0 μm。缓释阻垢颗粒内部无机载体密集堆积，硅藻土孔隙被部分填充。高岭土作为增重剂，调节颗粒密度并提高负载量。
结构分析
FTIR谱图显示，缓释阻垢颗粒中各特征峰相比原材料有微小偏移，表明材料间氢键的形成。TGA曲线显示，无机载体含量为43.7%（w）。EDS谱图显示，硅藻土与高岭土的质量比为1∶3，PBTCA含量为41.47%（w）。
缓释效果的影响因素
长效缓释性能
缓释初期日均释放量为20 mg/L，第10天至第60天日均释放量为24 mg/L，60天后释放速率降低。投放量为20,000 mg/L时，PBTCA释放量稳定在110～120 mg/L之间，对钙离子含量为1,000 mg/L的水样阻垢率达到95%以上。
结论
本研究成功制备了长效缓释阻垢颗粒，其适宜的制备条件为：PBTCA负载量40%（w）左右，无机载体含量25%～40%（w），硅藻土与高岭土质量比1∶3.5～1∶4，交联剂含量0.5%～2.0%（w）。有机和无机载体双重控释过程使阻垢颗粒实现60天长效缓释效果，对钙离子的阻垢率达到95%以上。该研究为油田井水结垢问题提供了高效解决方案，具有重要的科学和应用价值。
研究亮点
1. 创新性地采用硅藻土与高岭土作为无机载体，通过氢键自组装负载PBTCA，并与PVA复合，实现了阻垢剂的长效缓释。
2. 通过SEM、FTIR、TGA、EDS等多种表征手段，系统分析了缓释阻垢颗粒的结构与性能。
3. 研究了PBTCA负载量、无机载体比例、交联剂用量及使用条件对缓释效果的影响，优化了制备工艺。
4. 实现了60天的长效缓释效果，对钙离子的阻垢率达到95%以上，显著提升了阻垢剂的性能和应用价值。
其他价值
该研究不仅为油田井水结垢问题提供了高效解决方案，还为缓释材料的制备与应用提供了新的思路和方法，具有广泛的推广价值。