CN102329553A - 油井管防偏磨粉末涂料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了油井管防偏磨粉末涂料，其原料组成的质量百分比为：环氧树脂5～60%、硼改性酚醛树脂1～40%、硅微粉10～20%、磷酸锌1～5%、聚醚醚酮2～10%、填料、颜料和催化剂0.01～55%；该涂层具有优异的耐磨性和耐腐蚀性，TABER磨耗（5000转/1000g）小于30mg，用接箍带负载800N，在油田污水浸泡环境往复摩擦测试40万次，涂层厚度损失小于60μm。涂层表面光滑，可有效提高石油的流动效率达25%以上。由于涂层的玻璃化温度高，因此可以适用于5000米的井深，并能有效防止腐蚀的发生。

Description

油井管防偏磨粉末涂料

技术领域

本发明涉及一种用于油井管防偏磨粉末涂料，具体地，涉及一种用于油田采油方式中带抽油杆采油的油管防偏磨防腐蚀涂装处理的粉末涂料。

背景技术

我国大部分的油田已经进入采油开发的中后期，油田含水升高，单井采液量增加。为了提高采收率，油田油井一般采用带抽油杆的方法。在正常的斜井生产作业当中，抽油杆与油管经过40万次的摩擦，油管已经被磨穿（严重时20万次就会磨穿），从而导致油管报废。同时，由于注水水质中含有腐蚀介质和细菌，将进一步加速油管的腐蚀。因此，油井管的内壁防偏磨和防腐蚀是当前油田开采采油过程中人们十分关心的问题。

中国专利CN87100920A公开了“一种防腐耐磨粉末涂料及其该涂料的涂覆方法”，该涂料各组份的重量比为：环氧E12为100，铸石粉20～200、双氰胺3～5、尼龙粉10～30、聚乙烯醇缩丁醛5～8，在160～200℃温度下固化反应1小时；该涂料具有较好的耐磨性。

中国专利CN1056510A公开了“一种油田井下注水钢管防腐涂料”，其各组份的重量比为：E12为100、癸二酸二酰肼5～7、聚四氟乙烯1～2.5、金红石钛白粉10～17、二硫化钼1.5～3.5、聚乙烯醇缩丁醛3.5～5.5、流平剂0.5～1.2。

中国专利CN1202508A公开了“一种弹性防腐耐磨粉末涂料及其涂覆方法”，其各组份的重量比为：E12、E08或E06为100、癸二酸二酰肼3.6～6、铸石粉30～100、多元尼龙和聚乙烯醇缩丁醛15，在170～190℃温度下固化反应1小时。 

中国专利CN1283660A公开了“一种高强防腐耐磨粉末涂料及其涂覆方法”， 其各组份的重量比为：环氧E10为100、铸石粉80～120、双氰胺1.8～2.8、癸二酸二酰肼0.3～0.8、聚乙烯粉10～30、石墨2～5，在160～200℃温度下固化反应1小时，在180～220℃温度下固化反应0.5小时。

中国专利CN1483778A公开了“一种新型金属防腐耐磨涂料”，该涂料以石油发酵尼龙1212为基料，加入环氧树脂、固化剂、抗磨剂、润滑剂、流平剂等，涂层的弹性和柔韧性突出。

上述专利公开的粉末涂料在耐磨性能、冲击性能和柔韧性方面均较好。但是，上述专利公开的粉末涂料在水煮、耐腐蚀等方面不能满足实际应用要求，而且基本上是采用双酚A型环氧树脂为主体原料，双氰胺或癸二酸二酰肼为固化剂，经过固化后，上述环氧粉末涂料的玻璃化温度Tg均在100℃左右。这样，当该涂层遇到高于其玻璃化温度（Tg）的温度时，涂层就会变软并在干燥条件或潮湿条件下失去对底材的粘附力，出现涂层起泡和脱落等现象，从而影响涂层的防腐性能。因此，以上专利所述的粉末涂料根本无法用到用于井深5000米的油井管上起到防偏磨防腐蚀作用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种油井管防偏磨粉末涂料，其耐温和粘附性能更好，可对用于井深5000米的油井管进行涂装。

为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案是：

一种油井管防偏磨粉末涂料，以环氧树脂为主要原料，采用硼改性酚醛树脂作为固化剂，其特征在于，其原料组成的质量百分比为：

环氧树脂                5～60%； 

硼改性酚醛树脂                  1～40%；

硅微粉                  10～20%；

磷酸锌系化合物           1～5%；

聚醚醚酮系聚合物                  2～10%；

填料、颜料和催化剂     0.01～55%。

所述环氧树脂为双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、酚醛环氧树脂或邻甲酚醛环氧树脂。

双酚A环氧树脂的环氧当量在450～900，软化点在64～110℃；双酚F环氧树脂的环氧当量在450～1000，软化点在50～90℃；酚醛环氧树脂或邻甲酚醛环氧树脂的环氧当量在190～220，软化点在50～100℃。

所述硼改性酚醛树脂的酚羟基当量在110～160，游离酚含量小于1%，软化点在80～110℃。

所述磷酸锌系化合物选自磷酸锌化合物、钼酸锌化合物、三聚磷酸铝的一种或多种。它提供涂层良好的耐腐蚀性和附着力，特别是在长期高温和潮湿的环境，以使本发明的环氧粉末涂料组合物对底材的粘附力得到提高。

所述聚醚醚酮系聚合物包括聚醚醚酮、聚醚醚酮的改性聚合物，粒径为1～5μm。它提供涂层良好的耐磨性和柔韧性。

所述硅微粉的粒径为1～5μm。

所述填料包括滑石、氧化铝、硅酸钙、偏硅酸钙、硫酸钡、硅酸铝、重晶石、云母、硅微粉、铸石粉的一种或多种；所述颜料包括二氧化钛、氧化铁、铝、铜、酞菁蓝、酞菁绿的一种或多种；所述的催化剂是鎓化合物、咪唑、咪唑啉、叔胺或膦。

上述的油井管防偏磨粉末涂料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

（a）将原料中的各组分共混；

（b）将经共混的组分加热至体系的熔融温度；

（c）挤出熔融混合物；

（d）熔融混合物冷却后，破碎和研磨成粉末。随后筛选磨碎粉末以达到所需的粒径，例如，平均粒径为20～150μm。

上述的油井管防偏磨粉末涂料的应用，将所述油井管防偏磨粉末涂料涂布到底材表面并使所产生的涂层固化，该固化后涂层可对油井管起防偏磨和防腐蚀作用。

本发明的粉末涂料组合物能够容易地应用到金属底材，例如钢铁管道的内表面和/或外表面、用于混凝土或海洋环境的钢结构、储罐、阀和油田生产用管和套管。

所述底材表面是金属管道的内表面和/或外表面。

本发明的粉末涂料组合物可通过，例如静电喷涂、静电刷涂、热喷涂或火焰喷涂、流化床涂装方法、摩擦静电喷涂法等。

通过使用本领域喷涂技术人员所熟悉的方法来使用本发明的涂料组合物，例如将底材预热到160～260℃的温度。然后将本发明的粉末涂料通过喷涂设备进行涂装。然后对涂布在底材上的组合物进行后固化。

被固化后，经涂布的底材通常经过例如空气冷却来使温度降低至例如35～90℃之间。

将底材涂布有效量所述粉末涂料组合物以产生厚度范围如下的干膜：例如25～800μm、优选50～700μm。

本发明的油井管防偏磨粉末涂料的积极效果是：

（1）当涂于金属或塑料底材，尤其是金属和塑料管道时，涂层能为管道提供高的玻璃化温度和高耐磨性，具有在湿热条件下提高粘附力以及最佳短期和长期高温、高湿的保护效果；

（2）玻璃化温度高于120℃，涂层具有可接受的韧性，尤其是在金属和塑料管道上的涂层；

（3）可使用现有的涂装方法进行涂装，涂层的干膜厚度可达700μm。

具体实施方式

下面，用实施例来进一步说明本发明内容，但本发明的保护范围并不仅限于实施例。对本领域的技术人员在不背离本发明精神和保护范围的情况下做出的其它变化和修改，仍包括在本发明保护范围之内。

测试方法

水浸泡后粘附力测试方法：采用CSA Z245.20-98评价涂料的粘附力。

TABER磨耗测试方法：采用ASTM D4060标准中描述的方法，使用CS17摩擦

轮，5000转/1000g，以评价涂料的耐磨性。

 涂层磨损测试方法：采用日本协和科学株式会社生产的RFT-III往复式摩擦

磨损试验机，往复行程为50mm，往复速度0.83 m/s，有效载荷为800N，共计往

复运行40万次。通过涂层磨损掉的平均厚度来评价。

柔韧性测试方法：采用API 5L7-2004标准中描述的方法，评价涂料的柔韧性。

玻璃化转变温度（Tg）：采用ISO11357-1999标准中描述的方法，测试涂料的Tg。

各实施例及对比例中粉末涂料组合物的配比如表1所示。

表1中数字1～7代表的产品如下：

1、双酚A型环氧树脂（广州宏昌电子材料股份有限公司）

2、特殊酚醛环氧树脂（Hexion Specialty Chemicals Inc.） 

3、酚醛环氧树脂（Nippon Kagaku Co., Ltd.）

4、邻甲酚酚醛树脂（Nippon Kagaku Co., Ltd.）

5、硼改性酚醛树脂（蚌埠市天宇高温树脂材料有限公司）

6、聚醚醚酮（Victrex Plc.）

7、气相二氧化硅（Degussa Co., Ltd.）

填料除了硫酸钡外，还可以选用滑石、氧化铝、硅酸钙、偏硅酸钙、硅酸铝、重晶石、云母、硅微粉、铸石粉的一种或多种。

颜料除了气相二氧化硅外，还可以选用二氧化钛、氧化铁、铝、铜、酞菁蓝、酞菁绿的一种或多种。

催化剂除了咪唑外，还可以选用鎓化合物、咪唑啉、叔胺或膦。

从以上的实施例可以看出，本发明采用的硼改性酚醛树脂的粉末组合物，具

有较高的Tg，优异的耐磨性和可接受的涂层柔韧性。

Claims (10)

1.一种油井管防偏磨粉末涂料，以环氧树脂为主要原料，采用硼改性酚醛树脂作为固化剂，其特征在于，其原料组成的质量百分比为：

环氧树脂                5～60%； 

硼改性酚醛树脂                  1～40%；

硅微粉                  10～20%；

磷酸锌系化合物           1～5%；

聚醚醚酮系聚合物                  2～10%；

填料、颜料和催化剂     0.01～55%。

2.根据权利1所述的油井管防偏磨粉末涂料，其特征在于，所述环氧树脂为双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、酚醛环氧树脂或邻甲酚醛环氧树脂。

3.根据权利2所述的油井管防偏磨粉末涂料，其特征在于，所述双酚A环氧树脂的环氧当量在450～900，软化点在64～110℃；所述双酚F环氧树脂的环氧当量在450～1000，软化点在50～90℃；所述酚醛环氧树脂或邻甲酚醛环氧树脂的环氧当量在190～220，软化点在50～100℃。

4.根据权利1所述的油井管防偏磨粉末涂料，其特征在于，所述硼改性酚醛树脂的酚羟基当量在110～160，游离酚含量小于1%，软化点在80～110℃。

5.根据权利1所述的油井管防偏磨粉末涂料，其特征在于，所述磷酸锌系化合物选自磷酸锌化合物、钼酸锌化合物、三聚磷酸铝中的一种或多种。

6.根据权利1所述的油井管防偏磨粉末涂料，其特征在于，所述聚醚醚酮系聚合物包括聚醚醚酮、聚醚醚酮的改性聚合物，粒径为1～5μm。

7.根据权利1所述的油井管防偏磨粉末涂料，其特征在于，所述硅微粉的粒径为1～5μm。

8.根据权利1所述的油井管防偏磨粉末涂料，其特征在于，所述填料包括滑石、氧化铝、硅酸钙、偏硅酸钙、硫酸钡、硅酸铝、重晶石、云母、硅微粉、铸石粉中的一种或多种；

所述颜料包括二氧化钛、气相二氧化硅、氧化铁、铝、铜、酞菁蓝、酞菁绿的一种或多种；

所述的催化剂是鎓化合物、咪唑、咪唑啉、双氰胺、叔胺或膦。

9.权利要求1～8任一项所述的油井管防偏磨粉末涂料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

（a）将原料中的各组分共混；

（b）将经共混的组分加热至体系的熔融温度；

（c）挤出熔融混合物；

（d）熔融混合物冷却后，破碎和研磨成粉末。

10.权利要求1～8任一项所述的油井管防偏磨粉末涂料的应用，其特征在于，将所述油井管防偏磨粉末涂料涂布到底材表面并使所产生的涂层固化，该固化后涂层可对油井管起防偏磨和防腐蚀作用。