CN105017934A - 仿生微纳米结构防腐阻垢涂料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种仿生微纳米结构防腐阻垢涂料。主要解决了现有防垢涂料缺乏良好的耐久性，且耐受不住油田三元复合驱严苛的介质条件及工艺条件的问题。该涂料中A组分：有机硅树脂7.5-8.5%,环氧树脂14-16%,丙烯酸树脂13-15%，四氟树脂13-15%，氯醚树脂9-11%，聚乙烯醇缩丁醛3.5-4.5%，聚丙二醇二缩水甘油醚7.5-8.5%，醋酸丁酸纤维素液9.5-10.5%，金红石钛白粉7-8%，碳化硅3.5-4.5%，玻璃鳞片5.5-6.5%，消泡剂0.4-0.6%，促进剂0.05-0.1%；所述B组分：羟基氟树脂4-6%，微米二氧化硅2-5%，纳米二氧化硅8-10%，硅烷偶联剂0.5-1.5%，杀菌剂1-2%，稀释剂80-85%。该仿生微纳米结构防腐阻垢涂料，能够适应三元复合驱介质工艺条件，起到缓解三元复合驱注采系统管道腐蚀结垢现象的作用。

Description

仿生微纳米结构防腐阻垢涂料

技术领域

本发明涉及油气田地面工程的防腐技术领域中一种防腐阻垢涂料，尤其是一种仿生微纳米结构防腐阻垢涂料。

背景技术

随着我国油田相继进入三次采油阶段，以氢氧化钠、石油磺酸盐、聚丙烯酰胺为驱替物的三元复合驱油技术，作为提高原油采收率和增加原油产量的一项重要措施，越来越受到人们的重视。然而，与传统水驱相比，这种新型采油技术加剧了注采系统管道的腐蚀结垢情况。以大庆油田第二采油厂为例，三元复合驱掺水管线在加入阻垢剂的前提下清垢频次为每年2～3次；注入管道结垢速率最高超过7mm/a，清垢频次为每年3～5次，约为水驱管道的5倍。由于机械清垢频次过高，破坏了管道原有防腐涂层，导致管道发生内腐蚀，例如：二厂11条单井管线通球清垢后，1年内累计穿孔12次。现状表明，目前使用的环氧内涂层在控制管道结垢方面作用有限，需研发新型防腐防垢涂料，达到缓解三元复合驱管道腐蚀结垢严重的问题。

从50年代开始，美国利用仿生原理开发了减阻耐磨涂料，并应用于天然气输送管道。1972年美国又开发了超疏水有机硅防垢涂料和表面能氟化树脂防垢涂料，并形成了系列产品。在国内，我国海洋船舶业近年来开始应用一种功能型防污涂料，该涂料是利用仿生学原理，在低表面能涂层表面构建微纳米仿生阶梯结构，以提高涂层的疏水性能，防止船舶结垢和微生物附着，可延长船舶除垢清洗周期达1年以上。

但是，上述参照“荷叶原理”，在低表面能涂层表面构建的仿生微纳米结构，常无法保持均匀，且缺乏良好的耐久性。同时，耐受不住油田三元复合驱(以氢氧化钠、石油磺酸钠、聚丙烯酰胺为驱替物)严苛的介质条件及工艺条件。

发明内容

本发明在于克服背景技术中存在的现有防垢涂料缺乏良好的耐久性、耐受不住油田三元复合驱严苛的介质条件及工艺条件的问题，而提供一种仿生微纳米结构防腐阻垢涂料。该仿生微纳米结构防腐阻垢涂料，能够适应三元复合驱介质工艺条件起到缓解三元复合驱注采系统管道腐蚀结垢现象的作用。

本发明解决其问题可通过如下技术方案来达到：该仿生微纳米结构防腐阻垢涂料，包括低表面能基础涂料A组分及微纳米分散液B组分，所述低表面能基础涂料A组分其组成及配比按质量百分比如下：有机硅树脂7.5-8.5％,环氧树脂14-16％,丙烯酸树脂13-15％，四氟树脂13-15％，氯醚树脂9-11％，聚乙烯醇缩丁醛3.5-4.5％，聚丙二醇二缩水甘油醚7.5-8.5％，醋酸丁酸纤维素液9.5-10.5％，金红石钛白粉7-8％，碳化硅3.5-4.5％，玻璃鳞片5.5-6.5％，消泡剂0.4-0.6％，促进剂0.05-0.1％；所述微纳米分散液B组分其组成及配比按质量百分比如下：羟基氟树脂4-6％，微米二氧化硅2-5％，纳米二氧化硅8-10％，硅烷偶联剂0.5-1.5％，杀菌剂1-2％，稀释剂80-85％，A组分及B组分质量百分比之和分别等于100％。

本发明通过以下三个步骤合成仿生微纳米防腐阻垢涂料：

第一步，用“物理冷拼法”，将氟树脂、有机硅树脂与环氧树脂共混，配以其他颜填料、助剂、溶剂，合成具备低表面能性能特点的基础涂料(A组分)；

第二步，以气相白炭黑为纳米材料，微米级二氧化硅为微米材料，并用氟树脂赋予它们良好的分散性能，合成出微纳米分散液(B组分)。

第三步，利用微纳米材料易在溶剂蒸发过程中相分离，并在涂层表面产生浮集效应的原理，通过搅拌，将微纳米分散液(B组分)分散在基础涂料(A组分)表面，构建出均匀、耐久的仿生微纳米结构。使涂料具备与荷叶表面类似的疏水功能，从而达到防腐阻垢的目的。

本发明仿照“荷叶原理”(即荷叶的蜡质表面生有微纳米级绒毛，可减小水珠与荷叶接触面积，不易粘附)发明一种具备仿生微纳米结构(微纳米级绒毛)的低表面能(蜡质表面)涂料。通过“物理冷拼法”，用氟碳树脂、有机硅树脂与环氧树脂共混，合成低表面能基础涂料；以气相白炭黑为纳米相，微米级二氧化硅为微米相，配制纳米分散液。用纳米分散液修饰基础涂料表面，构建出仿生微纳米结构。使涂料具备与荷叶表面类似的疏水功能，从而达到防腐阻垢的目的。

本发明与上述背景技术相比较可具有如下有益效果：该仿生微纳米结构防腐阻垢涂料，可以有效缓解三元复合驱注采系统管道的腐蚀结垢问题，减少清垢频率。为工程设计选材提供依据，降低因腐蚀结垢而带来的生产事故及停产除垢所带来的运行维护成本。本发明经室内试验验证，其与水的静态接触角＞128°，表面能＜3.54mN/m，为起到良好的阻垢效果夯实了物质基础；经在大庆油田地面工程试验基地为期1年的现场评价试验验证，与其他几种2-3个月即失效的市售阻垢涂料相比，其耐三元介质性能达标，阻垢率达到在用熔结环氧粉末涂料的2.54倍。

具体实施方式：

下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明：

实施例1:应用于三元复合驱强碱注入管道的仿生微纳米防腐阻垢涂料各组分质量百分比如下：

1、A组分构成：

序号	原材料品名	配比(质量百分比％)
			1	SP508有机硅树脂	8％
2	E12-60环氧树脂	16％
			3	834-65丙烯酸树脂	13％
4	FEM-801C四氟树脂	14％
			5	MP25-35氯醚树脂	10％
6	SD-3(20-40S)聚乙烯醇缩丁醛	4.5％
			7	EPG217聚丙二醇二缩水甘油醚	7.5％
8	CAB381-0.5醋酸丁酸纤维素液(20％)	10％
			9	金红石钛白粉	7.5％
10	1200目碳化硅	3.5％
			11	325-500目玻璃鳞片	5.5％
12	550消泡剂	0.4％
			13	TIN22促进剂	0.1％

2、B组分构成：

序号	原材料品名	配比(质量百分比，％)
			1	F-100羟基氟树脂	4.5％
2	微米二氧化硅	3％
			3	纳米二氧化硅(气相白炭黑)	9％
4	KH550硅烷偶联剂	1％
			5	DCOIT-30杀菌剂	1.5％
6	稀释剂(二甲苯：醋酸丁酯：MIBK＝7:2:1)	81％

上述实施例各组分原料皆为市售。

3、制备工艺：

(1)将A组分中的各原料按照配比量依次称好混合搅拌5-10分钟，经砂磨机研磨；将上述研磨后的A组分用分散机高速(800-1000rpm)混合搅拌均匀。用专用稀释剂调解粘度和检测细度，达到要求后封装待用。

(2)将B组分中的各原料按照配比量依次称好并搅拌5-10分钟，分散剂高速(800-1000rpm)混合搅拌40min，待B组分达到膏状时，停止搅拌，封装待用。

(3)将制备好的B组分，按照20:100的重量比，加入到A组分中，搅拌均匀后形成仿生微纳米防腐阻垢料，封装备用。

(4)施工时，将仿生微纳米防腐阻垢料与固化剂(750：N75＝1：1)按照120:30比例，混合熟化20分钟后涂装，固化后即得到具备仿生微纳米结构防腐阻垢涂层。

按照本实施例制作的仿生微纳米结构防腐阻垢涂料，经室内试验验证，其与水的静态接触角＞128°，表面能＜3.54mN/m，为起到良好的阻垢效果夯实了物质基础；经在大庆油田地面工程试验基地为期1年的现场评价试验验证，与其他几种2-3个月即失效的市售阻垢涂料相比，其仿生微纳米结构保持完好，耐三元介质性能达标(见下表1)，阻垢率达到在用熔结环氧粉末涂料的2.54倍，有效的缓解了三元复合驱注采系统管道的腐蚀结垢问题，使清垢频率降低1倍以上。大大降低了因腐蚀结垢而带来的生产事故及停产除垢所带来的运行维护成本。

仿生微纳米防腐阻垢涂料漆膜耐化学介质试验 表1

Claims (6)

1.一种仿生微纳米结构防腐阻垢涂料，包括低表面能基础涂料A组分及微纳米分散液B组分， 所述低表面能基础涂料A组分其组成及配比按质量百分比如下：有机硅树脂7.5-8.5%,环氧树脂14-16%,丙烯酸树脂13-15%，四氟树脂13-15%，氯醚树脂9-11%，聚乙烯醇缩丁醛3.5-4.5%，聚丙二醇二缩水甘油醚7.5-8.5%，醋酸丁酸纤维素液9.5-10.5%，金红石钛白粉7-8%，碳化硅3.5-4.5%，玻璃鳞片5.5-6.5%，消泡剂0.4-0.6 %，促进剂0.05-0.1%；所述微纳米分散液B组分其组成及配比按质量百分比如下：羟基氟树脂4-6%，微米二氧化硅2-5%，纳米二氧化硅8-10%，硅烷偶联剂0.5-1.5%，杀菌剂1-2%，稀释剂80-85%，A组分及B组分质量百分比之和分别等于100%。

2.根据权利要求1所述的一种仿生微纳米结构防腐阻垢涂料，其特征在于：所述低表面能基础涂料A组分与微纳米分散液B组分质量比为100:20。

3.根据权利要求1所述的一种仿生微纳米结构防腐阻垢涂料，其特征在于：所述的有机硅树脂为SP508有机硅树脂，环氧树脂为E12-60环氧树脂, 丙烯酸树脂为834-65丙烯酸树脂，四氟树脂为FEM-801C四氟树脂，氯醚树脂为MP25-35氯醚树脂，聚乙烯醇缩丁醛为SD-3聚乙烯醇缩丁醛，聚丙二醇二缩水甘油醚为EPG217聚丙二醇二缩水甘油醚，醋酸丁酸纤维素液为（20%）CAB381-0.5醋酸丁酸纤维素液，碳化硅为1200目碳化硅，玻璃鳞片为325-500目玻璃鳞片，消泡剂为550消泡剂，促进剂为TIN22促进剂。

4.根据权利要求1所述的一种仿生微纳米结构防腐阻垢涂料，其特征在于：所述的羟基氟树脂为F-100羟基氟树脂，纳米材料为纳米级气相白炭黑，硅烷偶联剂为KH550硅烷偶联剂，杀菌剂为DCOIT-30杀菌剂。

5.根据权利要求1所述的一种仿生微纳米结构防腐阻垢涂料，其特征在于：所述的稀释剂为二甲苯、醋酸丁酯、MIBK，所述二甲苯：醋酸丁酯：MIBK=7:2:1 。

6.根据权利要求1所述的一种仿生微纳米结构防腐阻垢涂料，其特征在于：所述的醋酸丁酸纤维素液质量浓度为20%。