CN102382524A - 氟碳环氧树脂复合油管内壁防垢防腐涂料 - Google Patents

Abstract

一种氟碳环氧树脂复合油管内壁防垢防腐涂料。该氟碳环氧树脂复合油管内壁防垢防腐涂料包括下列组分，各组分按质量百分比计：树脂58-62%、钛白粉13-16%、分散剂BYK-161 0.05-0.2%、流平剂十七氟癸基三乙氧基硅烷4-7%、固化促进剂DMP30 0.5-1.5%，润湿剂EFKA-4340 0.02-0.1%、溶剂11-16%、固化剂六亚甲基二异氰酸酯三聚体9-10%；其中溶剂是由二甲苯和醋酸丁酯按质量比1:1混合面成；树脂由四氟乙烯基树脂GK570和环氧树脂Ｅ-51按质量比6.5:3.5混合而成。该涂料在油管内壁涂装后，有效防止垢质的附着沉积，从而延长油井作业周期。

Description

氟碳环氧树脂复合油管内壁防垢防腐涂料

技术领域

本发明涉及油田采油领域一种氟碳环氧树脂复合油管内壁防垢防腐涂料。 

背景技术

国内油田油水井管柱涂层以液态环氧－酚醛涂料、环氧粉末涂料、聚氨酯涂料使用最为普遍，它能基本满足各种防腐要求，但仍存在如下几个问题。一是涂料配方设计的不合理，使得涂料在加工、施涂、固化过程中产生流平性不佳，涂层表面有针孔、鱼眼等弊病，造成涂层表面有缺陷易于结垢；二是由于涂层的耐磨性及硬度不够，使得涂膜表面磨损，造成大量垢质附着在缺陷处；三是涂料生产及油管加工过程中涂料涂膜的固化温度高达180－200℃，需要专用涂料加热烘干线，能源消耗很大。由于油田复合驱的应用，使注入水质、采出液中成垢的离子越来越多，油水井因结垢而作业的周期也越来越短，现用的油管涂层技术不能满足油管防垢要求。 

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明提供一种氟碳环氧树脂复合油管内壁防垢防腐涂料，该涂料在油管内壁涂装后，有效防止垢质的附着沉积，从而延长油井作业周期。 

本发明的技术方案是：该氟碳环氧树脂复合油管内壁防垢防腐涂料，包括下列组分，各组分按质量百分比计：树脂58-62%、钛白粉13-16%、分散剂BYK-1610.05-0.2%、流平剂十七氟癸基三乙氧基硅烷4-7%、固化促进剂DMP30 0.5-1.5%，润湿剂EFKA-4340 0.02-0.1%、溶剂11-16%、固化剂六亚甲基二异氰酸酯三聚体9-10%；其中溶剂是由二甲苯和醋酸丁酯按质量比1:1混合面成；树脂由四氟乙烯基树脂GK570和环氧树脂Ｅ-51按质量比6.5:3.5混合而成。 

上述方案中氟碳树脂分子结构中含羟基，可以与聚氨酯固化剂中的—NCO基反应，制成常温固化的氟碳树脂涂料，氟碳树脂涂料常用的异氰酸酯固化剂有甲苯二异氰酸酯（缩写TDI）和己二异氰酸酯(HDI)。其中，甲苯二异氰酸酯(TDI)虽然价格较低，但对人体皮肤、眼睛和呼吸道有强烈刺激作用，而且使用中涂层易泛黄与粉化，影响涂料性能。己二异氰酸酯类(HDI)固化剂主要有两种，六亚甲基二异氰酸酯缩二脲和六亚甲基二异氰酸酯三聚体，HDI三聚体由于分子间不能形成氢键，因此粘度比HDI缩二脲低，有利于施工少用溶剂，易于制得高固体分涂料；由它固化制得的氟树脂涂料干燥速度快，硬度高，光泽丰满度好，可极大提高氟碳涂料耐腐蚀性能。 

虽然氟树脂中含有—ＣＯＯＨ、—ＯＨ等极性基团,但其对颜填料润湿分散性能仍然较差，因此要加入分散剂。高分子量分散助剂主要成份是含颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物溶液，本发明选用的BYK-161分散剂可使颜料带相同电荷，通过空间位阻稳定作用来防止颜料再絮凝，使颜料在涂料和颜料浆中的着色力和色相稳定下来。改善颜料润湿，减少了研磨过程所需要的时间并改善光泽和流平，降低了粘度并避免触变性，对颜料的储存稳定性显著。 

流平剂是氟硅烷(FAS)偶联剂，FAS分子链结构的末端为-CF3基团，C-C主链中H原子被F原子取代，并且紧密地将碳链包裹起来，使其不易受到外界的侵扰，同时使整个分子较为僵硬，成螺旋形。另外，FAS有向表面迁移的性质，因为它与一般的碳氢化合物之间缺乏相容性，有在表面向上取向的能力，氟原子浓度在极为接近表面的地方高，越往内部浓度倾向于越低。因此，FAS分子链末端的-CF3会在涂层表面大量聚集，可对涂层表面进行修饰，进一步提高疏水角，降低表面能。  

润湿剂功能是润湿颜填料粒子表面，辅助分散颜料粒子，增强颜料分散性及稳定性，避免浮色发花。润湿剂EFKA-4340是嵌段共聚型的高分子，高分子链段不会卷曲，锚定基团非常集中，对颜料的亲和性也大大增加了，在应用时不会影响空间位阻作用。润湿剂化学组成是丙烯酸嵌段共聚物，活性成份53-57%，甲氧基丙醇为溶剂，20℃密度0.99-1.02g/cm3，胺值2.5-5.5mgKOH/g ，外观呈澄清黄色至棕色液体。EFKA4340是适合于有机颜料的溶剂型高分子润湿分散剂，有机颜料有很强的锚定作用，它在分散方面的高效能提供以下优点：提高有机颜料的着色力、提高透明度、在高颜料浓度的研磨浆中强烈降低粘度、极高的光泽。

固化促进剂是2，4，6—三（二甲胺基甲基）苯酚简称DMP—30，分子式为C15H27N3O，主要用作环氧树脂固化剂，本发明中与E51环氧树脂反应，可在常温下快速固化或低温固化环氧树脂涂层，起促进作用，提高固化速率。 

四氟乙烯基树脂GK570溶剂可溶物中的有机氟含量超过35％，远高于三氟的有机氟含量（25%～30%）；其次，四氟乙烯树脂中的C-F 键极短，键能485.6(Kcal/mol),每一个C—C键都被螺旋式三维排列的氟原子紧紧包围，因此能保护其免受紫外线、热或其它介质侵害。由于其透氧性极小，能很好防止底材腐蚀。氟乙烯单元与乙烯基醚（酯）单元之间呈交替排列，有效地保护非氟单体，使整体的耐候性和耐久性更佳，乙烯基醚或乙烯基酯类单元可提供涂料的常规性能如溶解度、透明性、光泽、硬度和柔韧性等。四氟乙烯基树脂中稳定的C-F 键可使涂层表面产生惰性，表面能低，显示出优良的耐候性、耐化学药品性以及防垢去污能力。而三氟氯树脂的C-F键能只有326.5(Kcal/mol)，使用中的防垢效果不如四氟乙烯基树脂。 

配方中环氧树脂选用Ｅ-51,环氧值为0.48～0.51，该型号环氧树脂中-OH含量高、极性基团多，可增强涂层对基材的附着力，增加主链上-OH 与-NC0的反应几率，使固化后的树脂涂层交联程度提高,同时降低了氟碳涂料的成本。但环氧树脂加入量有一定范围，过多加入会造成涂料整体性能下降，特别是表面防垢性能、接触角突降。 

本发明具有如下有益效果：本发明的氟碳环氧复合涂层经实验检测对比，液相在表面接触角要高于现有涂料的涂层，说明含有成垢离子的液体在本发明的涂层上不易附着、沉积。经检测防垢率，现用涂层最好的环氧酚醛涂层可达到80%左右，而氟碳涂层可达到85%。此外，涂层的防腐性能也是高于其他涂层，而且成本低。 

具体实施方式： 

下面对本发明作进一步说明：

将60.3%的树脂、0.05%的湿润剂EFKA-4340、13.4%的钛白粉、0.08%的分散剂BYK-161、4.3%的流平剂十七氟癸基三乙氧基硅烷及13%的溶剂投料，高速分散30～40min，再加入8%的固化剂六亚甲基二异氰酸酯三聚体和0.87%固化促进剂DMP30，得到本发明的涂料, 其中溶剂是由二甲苯和醋酸丁酯按质量比1:1混合面成；树脂由四氟乙烯基树脂GK570和环氧树脂Ｅ-51按质量比6.5:3.5混合而成。对该涂料进行检测,结果如下:

经检测涂层技术指标如下                   表1

现场试验情况：

 该氟碳环氧树脂复合涂层油管2010年6月-7月间在大庆油田采油一厂、采油三厂的注水井、注聚井、三元驱采出井等试验应用了12口井，截止到目前下井最长已有近400天，没有发生因为管壁结垢、腐蚀而引起的井下作业，超过换管前的应用时间，效果良好。

Claims (2)

1.氟碳环氧树脂复合油管内壁防垢防腐涂料，包括下列组分，各组分按质量百分比计：树脂58-62%、钛白粉13-16%、分散剂BYK-1610.05-0.2%、流平剂十七氟癸基三乙氧基硅烷4-7%、固化促进剂DMP30 0.5-1.5%，润湿剂EFKA-4340 0.02-0.1%、溶剂11-16%、固化剂六亚甲基二异氰酸酯三聚体9-10%；其中溶剂是由二甲苯和醋酸丁酯按质量比1:1混合面成；树脂由四氟乙烯基树脂GK570和环氧树脂Ｅ-51按质量比6.5:3.5混合而成。

2.根据权利要求1所述的氟碳环氧树脂复合油管内壁防垢防腐涂料，其特征在于:树脂60.3%、湿润剂EFKA-4340 0.05%、钛白粉13.4%、分散剂BYK-161 0.08%、流平剂十七氟癸基三乙氧基硅烷4.3%、溶剂13%、固化剂六亚甲基二异氰酸酯三聚体8%和固化促进剂DMP300.87%。