CN116004070A - 一种用于抽油杆的防腐耐高温高分子膜材料及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高分子材料技术领域，提出了一种用于抽油杆的防腐耐高温高分子膜材料及其制备工艺，防腐耐高温高分子膜材料的原料包括A组分和B组分，A组分和B组分质量比为1：1，A组分包括以下重量份的原料：氟硅改性聚丙烯酸酯乳液100份、水性环氧树脂乳液20‑30份、马来酸酐改性炭黑12‑17份、硅烷偶联剂改性纳米氮化硅0.3‑0.8份、多晶莫来石纤维0.8‑1.2份、丙二醇单甲醚1‑3份、触变剂0.7‑1份、流平剂0.5‑0.8份、消泡剂0.5‑0.8份、去离子水5‑10份；B组分包括以下重量份的原料：六(甲氧基甲基)三聚氰胺甲醛树脂18‑23份；本发明通过在抽油杆表面喷涂本发明高分子涂料，即可获得一种用于抽油杆的防腐耐高温高分子膜材料，对抽油杆起到很好的保护作用。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种用于抽油杆的防腐耐高温高分子膜材料及其制备工艺。
背景技术
抽油杆是抽油机井的细长杆件，它上接光杆，下接抽油泵起传递动力的作用。抽油杆单根长度为7.62或8米、9.14m，材质一般是低碳合金钢经过调质处理，在油管内用内螺纹箍一根根连接起来一直延伸到地下油层处的活塞上，通过往复运动来泵油。目前的油井长度一般在两千米左右，以胜利油田为例，最深的以达三千余米。
在有杆采油井中，采用常规抽油杆带泵往复运动，抽油杆与油管内壁频繁摩擦，杆体与油液直接接触，由于油液中含有H2S等酸性物质，使抽油杆工作的环境腐蚀性较强，抽油杆长时间工作后会导致抽油杆断开事故，因此需要对抽油杆表面进行防腐处理。
申请号为CN202010727071.7的国内专利公开了一种抽油杆表面包覆防腐方法及耐腐蚀抽油杆，包括如下步骤：(A)除锈处理：将抽油杆本体外表面的铁锈打磨干净；(B)喷涂防腐层：在抽油杆本体外表面均匀喷涂防腐层，防腐层包括A、R两组分，以重量计，其中A组分是由45-65份的多异氰酸酯和35-55份异氰酸酯封端组成的半预聚物，R组分由55-80份端羟基聚醚、15-30份扩链剂、5-25份耐磨填料组成，喷涂完成后进行保温固化处理；(C)包覆PE层：通过挤塑工艺，在抽油杆本体外表面均匀包覆PE层。该发明可对抽油杆表面进行整体防腐，避免抽油杆本体直接与油液接触，延长了抽油杆的使用寿命，但是其一放面在喷涂高分子涂料后，还需要在抽油杆本体外表面均匀包覆PE层，因此使得工艺复杂化，会使生产成本明显增加，同时其耐腐蚀性也需要进行进一步提升。
因此，研发一种只需在抽油杆表面进行涂料喷涂，即可获得一种防腐性能优异的高分子膜材料的技术方案，对于抽油杆的防腐十分必要。此外，抽油杆在工作时，工作环境温度偏高，因此也需要所得的高分子膜材料具有一定的耐高温性能。
发明内容
本发明提出一种用于抽油杆的防腐耐高温高分子膜材料及其制备工艺，解决了相关技术中的抽油杆表面防腐的问题，通过在抽油杆表面喷涂本发明高分子涂料，即可获得一种用于抽油杆的防腐耐高温高分子膜材料，对抽油杆起到很好的保护作用。
本发明的技术方案如下：
一种用于抽油杆的防腐耐高温高分子膜材料，其原料包括A组分和B组分(A组分和B组分质量比为1：1)，所述A组分包括以下重量份的原料：氟硅改性聚丙烯酸酯乳液100份、水性环氧树脂乳液20-30份、马来酸酐改性炭黑12-17份、硅烷偶联剂改性纳米氮化硅0.3-0.8份、多晶莫来石纤维0.8-1.2份、丙二醇单甲醚1-3份、触变剂0.7-1份、流平剂0.5-0.8份、消泡剂0.5-0.8份、去离子水5-10份；
所述B组分包括以下重量份的原料：六(甲氧基甲基)三聚氰胺甲醛树脂18-23份。
优选的，所述氟硅改性聚丙烯酸酯乳液的制备方法包括以下步骤：
(1)向100份去离子水中加入25-30份甲基丙烯酸甲酯、8-15份丙烯酸-2-羟基丙酯、2-3.5份甲基丙烯酸六氟丁酯、4-9份甲基丙烯酸十二氟庚酯、6-10份乙烯基三甲氧基硅烷、1-2份十二烷基苯磺酸钠、0.5-1份聚氧乙烯烷基醚，搅拌混合均匀，得混合液一；
(2)向10份去离子水中加入0.1-0.3十二烷基苯磺酸钠、0.2-0.3份偶氮二异丁腈、0.1-0.15份过硫酸铵，搅拌混合均匀，得混合液二；
(3)将混合液一升温至75-80℃，缓慢向混合液一中滴加混合液二，滴加时间为1-1.5h，滴加完毕后，继续保温搅拌2-2.5h，即得所述氟硅改性聚丙烯酸酯乳液。
优选的，所述马来酸酐改性炭黑的制备方法包括以下步骤：
(1)向炭黑中加入硝酸溶液，所述硝酸溶液浸没所述炭黑，静置3-5h后，过滤并进行干燥；
(2)向经步骤(1)所得炭黑中加入去离子水、聚乙二醇以及异幸醇聚氧乙烯醚，然后搅拌均匀；搅拌分散后用氨水调节pH值至9-10，再升温至130-145℃，边搅拌加热回流30-45min后，进行过滤，将所得炭黑进行干燥，得改性炭黑；
(3)向反应釜中加入丙酮和马来酸酐，配制得到马来酸酐丙酮溶液，然后加入所述改性炭黑，所述马来酸酐与所述改性炭黑的质量比为1：(5-7)，搅拌混合均匀后，升温到125-130℃搅拌回流2-3h，然后自然冷却至室温，经过滤后进行真空干燥，制备得到马来酸酐改性炭黑。
优选的，步骤(1)中，所述硝酸溶液的浓度为0.05-0.1mol/L；
步骤(2)中，去离子水、步骤(1)所得炭黑、聚乙二醇、异幸醇聚氧乙烯醚的质量比为10：(2-3)：(0.05-0.1)：(0.05-0.1)；
步骤(3)中，所述马来酸酐丙酮溶液的质量分数为5-8％。
优选的，所述水性环氧树脂乳液为AB-EP-20水性环氧树脂乳液。
优选的，所述硅烷偶联剂改性纳米氮化硅的制备方法包括以下步骤：
将乙醇和去离子水混合后，加入硅烷偶联剂，搅拌1-1.5h，得混合液；向所述混合液中加入纳米氮化硅，搅拌20-30min后，再边搅拌边超声分散20-30min，然后离心、水洗3-4次，再进行真空干燥，即得所述硅烷偶联剂改性纳米氮化硅。
优选的，所述乙醇、去离子水、硅烷偶联剂的质量比为1：(0.3-0.5)：(0.02-0.03)；所述硅烷偶联剂为KH550或KH560；所述纳米氮化硅与混合液的质量比为1：(15-25)；所述纳米氮化硅的粒径为50-100nm。
优选的，所述多晶莫来石纤维的直径为5-15μm，长径比在5-20之间。
优选的，所述触变剂由气相二氧化硅、氢化蓖麻油按质量比1：(0.3-0.8)组成；所述流平剂为BYK-333或BYK-358；所述消泡剂为BYK-025。
本发明上述用于抽油杆的防腐耐高温高分子膜材料的制备工艺，包括以下步骤：
(1)A组分的制备：将氟硅改性聚丙烯酸酯乳液、水性环氧树脂乳液、马来酸酐改性炭黑、丙二醇单甲醚、去离子水混合均匀后，加入硅烷偶联剂改性纳米氮化硅、多晶莫来石纤维，混合均匀，然后再依次加入触变剂、流平剂、消泡剂，混合均匀，即得；
(2)将A组分、B组分混合配制，搅匀静置后喷涂于抽油杆表面，固化干燥后即得所述防腐耐高温高分子膜材料。
本发明的有益效果为：
1、本发明通过聚合法制备得到氟硅改性聚丙烯酸酯乳液，在制备过程中，采用甲基丙烯酸六氟丁酯结合甲基丙烯酸十二氟庚酯作为含氟单体，并采用乙烯基三甲氧基硅烷作为含硅单体，通过合理设置各单体的加入量，使制备得到的氟硅改性聚丙烯酸酯还兼具了含氟树脂和有机硅树脂的优点，较常规聚丙烯酸酯的耐腐蚀性能明显提升，且使热稳定性明显增强，同时可提升所得高分子膜材料的附着力以及硬度等，并使高分子膜材料的的耐水性更加优异。
2、本发明中加入的马来酸酐改性炭黑，通过给炭黑进行马来酸酐改性，使得炭黑表明活性基团多，表面活性明显提升，马来酸酐改性炭黑与高分子基体之间的界面结合能力强，且其自身的分散能力也明显比普通炭黑有所提升。因此使用本发明制备得到马来酸酐改性炭黑对高分子膜材料进行补强时，可明显提升高分子膜材料的耐腐蚀性能、耐高温性能、附着力等。
3、本发明中加入的硅烷偶联剂改性纳米氮化硅，其与高分子基体结合力强，且分散性能好，可充分利用纳米尺寸的性能，填充至高分子膜材料的孔隙中，使所得高分子膜材料的致密性进一步增强，并能阻止腐蚀性物质、氧气等进入至抽油杆表面，有效提升高分子膜材料的耐腐蚀性、耐水性等，且氮化硅硬度高，可提升高分子膜材料的硬度和耐磨性，延长高分子膜材料的使用寿命。
4、本发明采用氟硅改性聚丙烯酸酯乳液和适量的水性环氧树脂乳液作为高分子基体原料，可形成更致密的交联网络结构，使高分子膜材料的耐腐蚀性、耐高温性、附着力和防水性均有所提升。本发明采用的多晶莫来石纤维对高分子膜材料的可进行一定的增强，并对高分子膜材料的耐热性有所提升。本发明中的触变剂由气相二氧化硅、氢化蓖麻油按一定质量比组成，其可提升所得高分子膜材料的外观平整度。
5、本发明高分子膜材料所用原料配合合理，在抽油杆表面进行涂料喷涂后，即可获得一种用于抽油杆的防腐耐高温高分子膜材料，且该高分子膜材料附着力高、耐磨性好、耐水性优异，对抽油杆具有很好的防护效果，同时高分子膜材料的制备工艺简单。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。
实施例1：
一种氟硅改性聚丙烯酸酯乳液的制备方法，包括以下步骤：
(1)向100份去离子水中加入28份甲基丙烯酸甲酯、8份丙烯酸-2-羟基丙酯、3.5份甲基丙烯酸六氟丁酯、6份甲基丙烯酸十二氟庚酯、10份乙烯基三甲氧基硅烷、1.5份十二烷基苯磺酸钠、0.5份聚氧乙烯烷基醚，搅拌混合均匀，得混合液一；
(2)向10份去离子水中加入0.1十二烷基苯磺酸钠、0.2份偶氮二异丁腈、0.1份过硫酸铵，搅拌混合均匀，得混合液二；
(3)将混合液一升温至80℃，缓慢向混合液一中滴加混合液二，滴加时间为1.5h，滴加完毕后，继续保温搅拌2h，即得氟硅改性聚丙烯酸酯乳液。
实施例2：
一种氟硅改性聚丙烯酸酯乳液的制备方法，包括以下步骤：
(1)向100份去离子水中加入25份甲基丙烯酸甲酯、12份丙烯酸-2-羟基丙酯、3份甲基丙烯酸六氟丁酯、4份甲基丙烯酸十二氟庚酯、9份乙烯基三甲氧基硅烷、1份十二烷基苯磺酸钠、1份聚氧乙烯烷基醚，搅拌混合均匀，得混合液一；
(2)向10份去离子水中加入0.3十二烷基苯磺酸钠、0.3份偶氮二异丁腈、0.1份过硫酸铵，搅拌混合均匀，得混合液二；
(3)将混合液一升温至80℃，缓慢向混合液一中滴加混合液二，滴加时间为1.5h，滴加完毕后，继续保温搅拌2h，即得氟硅改性聚丙烯酸酯乳液。
实施例3：
一种氟硅改性聚丙烯酸酯乳液的制备方法，包括以下步骤：
(1)向100份去离子水中加入30份甲基丙烯酸甲酯、15份丙烯酸-2-羟基丙酯、2份甲基丙烯酸六氟丁酯、9份甲基丙烯酸十二氟庚酯、6份乙烯基三甲氧基硅烷、2份十二烷基苯磺酸钠、0.8份聚氧乙烯烷基醚，搅拌混合均匀，得混合液一；
(2)向10份去离子水中加入0.2十二烷基苯磺酸钠、0.3份偶氮二异丁腈、0.15份过硫酸铵，搅拌混合均匀，得混合液二；
(3)将混合液一升温至75℃，缓慢向混合液一中滴加混合液二，滴加时间为1h，滴加完毕后，继续保温搅拌2.5h，即得氟硅改性聚丙烯酸酯乳液。
实施例4：
一种马来酸酐改性炭黑的制备方法，包括以下步骤：
(1)向炭黑中加入浓度为0.05mol/L的硝酸溶液，硝酸溶液浸没所述炭黑，静置5h后，过滤并进行干燥；
(2)向经步骤(1)所得炭黑中加入去离子水、聚乙二醇以及异幸醇聚氧乙烯醚，去离子水、步骤(1)所得炭黑、聚乙二醇、异幸醇聚氧乙烯醚的质量比为10：2：0.08：0.07，然后搅拌均匀；搅拌分散后用氨水调节pH值至10，再升温至130℃，边搅拌加热回流35min后，进行过滤，将所得炭黑进行干燥，得改性炭黑；
(3)向反应釜中加入丙酮和马来酸酐，配制得到质量分数为7％的马来酸酐丙酮溶液，然后加入改性炭黑，马来酸酐与改性炭黑的质量比为1：7，搅拌混合均匀后，升温到125℃搅拌回流2h，然后自然冷却至室温，经过滤后进行真空干燥，制备得到马来酸酐改性炭黑。
实施例5：
一种马来酸酐改性炭黑的制备方法，包括以下步骤：
(1)向炭黑中加入浓度为0.08mol/L的硝酸溶液，硝酸溶液浸没所述炭黑，静置3h后，过滤并进行干燥；
(2)向经步骤(1)所得炭黑中加入去离子水、聚乙二醇以及异幸醇聚氧乙烯醚，去离子水、步骤(1)所得炭黑、聚乙二醇、异幸醇聚氧乙烯醚的质量比为10：3：0.05：0.1，然后搅拌均匀；搅拌分散后用氨水调节pH值至10，再升温至135℃，边搅拌加热回流45min后，进行过滤，将所得炭黑进行干燥，得改性炭黑；
(3)向反应釜中加入丙酮和马来酸酐，配制得到质量分数为5％的马来酸酐丙酮溶液，然后加入改性炭黑，马来酸酐与改性炭黑的质量比为1：5，搅拌混合均匀后，升温到130℃搅拌回流2.5h，然后自然冷却至室温，经过滤后进行真空干燥，制备得到马来酸酐改性炭黑。
实施例6：
一种马来酸酐改性炭黑的制备方法，包括以下步骤：
(1)向炭黑中加入浓度为0.1mol/L的硝酸溶液，硝酸溶液浸没所述炭黑，静置3h后，过滤并进行干燥；
(2)向经步骤(1)所得炭黑中加入去离子水、聚乙二醇以及异幸醇聚氧乙烯醚，去离子水、步骤(1)所得炭黑、聚乙二醇、异幸醇聚氧乙烯醚的质量比为10：3：0.1：0.05，然后搅拌均匀；搅拌分散后用氨水调节pH值至9，再升温至145℃，边搅拌加热回流30min后，进行过滤，将所得炭黑进行干燥，得改性炭黑；
(3)向反应釜中加入丙酮和马来酸酐，配制得到质量分数为8％的马来酸酐丙酮溶液，然后加入改性炭黑，马来酸酐与改性炭黑的质量比为1：7，搅拌混合均匀后，升温到130℃搅拌回流3h，然后自然冷却至室温，经过滤后进行真空干燥，制备得到马来酸酐改性炭黑。
实施例7：
一种用于抽油杆的防腐耐高温高分子膜材料，其原料包括A组分和B组分(A组分和B组分质量比为1：1)，以重量份数计，A组分包括以下重量份的原料：氟硅改性聚丙烯酸酯乳液100份、AB-EP-20水性环氧树脂乳液26份、马来酸酐改性炭黑15份、硅烷偶联剂改性纳米氮化硅0.6份、多晶莫来石纤维0.8份、丙二醇单甲醚2份、触变剂0.7份、流平剂BYK-3330.7份、消泡剂BYK-0250.8份、去离子水8份；
B组分包括以下重量份的原料：六(甲氧基甲基)三聚氰胺甲醛树脂20份。
氟硅改性聚丙烯酸酯乳液为实施例1中的方法制备得到；马来酸酐改性炭黑由实施例5中的方法制备得到；多晶莫来石纤维的直径为5-15μm，长径比在5-20之间；触变剂由气相二氧化硅、氢化蓖麻油按质量比1：0.5组成。
硅烷偶联剂改性纳米氮化硅的制备方法包括以下步骤：将乙醇和去离子水混合后，加入硅烷偶联剂KH550，乙醇、去离子水、硅烷偶联剂KH550的质量比为1：0.5：0.02，搅拌1.5h，得混合液；向混合液中加粒径为50-100nm的入纳米氮化硅，纳米氮化硅与混合液的质量比为1：20，搅拌25min后，再边搅拌边超声分散30min，然后离心、水洗3次，再进行真空干燥，即得硅烷偶联剂改性纳米氮化硅。
上述用于抽油杆的防腐耐高温高分子膜材料的制备工艺，包括以下步骤：
(1)A组分的制备：将氟硅改性聚丙烯酸酯乳液、水性环氧树脂乳液、马来酸酐改性炭黑、丙二醇单甲醚、去离子水混合均匀后，加入硅烷偶联剂改性纳米氮化硅、多晶莫来石纤维，混合均匀，然后再依次加入触变剂、流平剂、消泡剂，混合均匀，即得；
(2)将A组分、B组分混合配制，搅匀静置后喷涂于抽油杆表面，固化干燥后即得防腐耐高温高分子膜材料。
实施例8：
一种用于抽油杆的防腐耐高温高分子膜材料，其原料包括A组分和B组分(A组分和B组分质量比为1：1)，以重量份数计，A组分包括以下重量份的原料：氟硅改性聚丙烯酸酯乳液100份、AB-EP-20水性环氧树脂乳液26份、马来酸酐改性炭黑17份、硅烷偶联剂改性纳米氮化硅0.3份、多晶莫来石纤维1份、丙二醇单甲醚3份、触变剂1份、流平剂BYK-3330.5份、消泡剂BYK-0250.8份、去离子水8份；
B组分包括以下重量份的原料：六(甲氧基甲基)三聚氰胺甲醛树脂20份。
氟硅改性聚丙烯酸酯乳液为实施例3中的方法制备得到；马来酸酐改性炭黑由实施例4中的方法制备得到；多晶莫来石纤维的直径为5-15μm，长径比在5-20之间；触变剂由气相二氧化硅、氢化蓖麻油按质量比1：0.3组成。
硅烷偶联剂改性纳米氮化硅的制备方法包括以下步骤：将乙醇和去离子水混合后，加入硅烷偶联剂KH560，乙醇、去离子水、硅烷偶联剂KH560的质量比为1：0.3：0.03，搅拌1h，得混合液；向混合液中加粒径为50-100nm的入纳米氮化硅，纳米氮化硅与混合液的质量比为1：25，搅拌20min后，再边搅拌边超声分散25min，然后离心、水洗4次，再进行真空干燥，即得硅烷偶联剂改性纳米氮化硅。
上述用于抽油杆的防腐耐高温高分子膜材料的制备工艺同实施例7。
实施例9：
一种用于抽油杆的防腐耐高温高分子膜材料，其原料包括A组分和B组分(A组分和B组分质量比为1：1)，以重量份数计，A组分包括以下重量份的原料：氟硅改性聚丙烯酸酯乳液100份、AB-EP-20水性环氧树脂乳液20份、马来酸酐改性炭黑12份、硅烷偶联剂改性纳米氮化硅0.5份、多晶莫来石纤维1.2份、丙二醇单甲醚3份、触变剂0.8份、流平剂BYK-3580.6份、消泡剂BYK-0250.8份、去离子水10份；
B组分包括以下重量份的原料：六(甲氧基甲基)三聚氰胺甲醛树脂18份。
氟硅改性聚丙烯酸酯乳液为实施例1中的方法制备得到；马来酸酐改性炭黑由实施例5中的方法制备得到；多晶莫来石纤维的直径为5-15μm，长径比在5-20之间；触变剂由气相二氧化硅、氢化蓖麻油按质量比1：0.5组成。
硅烷偶联剂改性纳米氮化硅的制备方法包括以下步骤：将乙醇和去离子水混合后，加入硅烷偶联剂KH550，乙醇、去离子水、硅烷偶联剂KH550的质量比为1：0.5：0.02，搅拌1.5h，得混合液；向混合液中加粒径为50-100nm的入纳米氮化硅，纳米氮化硅与混合液的质量比为1：15，搅拌30min后，再边搅拌边超声分散20min，然后离心、水洗3次，再进行真空干燥，即得硅烷偶联剂改性纳米氮化硅。
上述用于抽油杆的防腐耐高温高分子膜材料的制备工艺同实施例7。
实施例10：
一种用于抽油杆的防腐耐高温高分子膜材料，其原料包括A组分和B组分(A组分和B组分质量比为1：1)，以重量份数计，A组分包括以下重量份的原料：氟硅改性聚丙烯酸酯乳液100份、AB-EP-20水性环氧树脂乳液30份、马来酸酐改性炭黑17份、硅烷偶联剂改性纳米氮化硅0.8份、多晶莫来石纤维0.8份、丙二醇单甲醚1份、触变剂0.9份、流平剂BYK-3580.8份、消泡剂BYK-0250.5份、去离子水5份；
B组分包括以下重量份的原料：六(甲氧基甲基)三聚氰胺甲醛树脂23份。
氟硅改性聚丙烯酸酯乳液为实施例2中的方法制备得到；马来酸酐改性炭黑由实施例6中的方法制备得到；多晶莫来石纤维的直径为5-15μm，长径比在5-20之间；触变剂由气相二氧化硅、氢化蓖麻油按质量比1：0.8组成。
硅烷偶联剂改性纳米氮化硅的制备方法同实施例7。
上述用于抽油杆的防腐耐高温高分子膜材料的制备工艺同实施例7。
实施例11：
一种用于抽油杆的防腐耐高温高分子膜材料，其原料包括A组分和B组分(A组分和B组分质量比为1：1)，以重量份数计，A组分包括以下重量份的原料：氟硅改性聚丙烯酸酯乳液100份、AB-EP-20水性环氧树脂乳液22份、马来酸酐改性炭黑16份、硅烷偶联剂改性纳米氮化硅0.8份、多晶莫来石纤维1.2份、丙二醇单甲醚1份、触变剂0.8份、流平剂BYK-3330.6份、消泡剂BYK-0250.7份、去离子水8份；
B组分包括以下重量份的原料：六(甲氧基甲基)三聚氰胺甲醛树脂20份。
氟硅改性聚丙烯酸酯乳液为实施例2中的方法制备得到；马来酸酐改性炭黑由实施例5中的方法制备得到；多晶莫来石纤维的直径为5-15μm，长径比在5-20之间；触变剂由气相二氧化硅、氢化蓖麻油按质量比1：0.6组成。硅烷偶联剂改性纳米氮化硅的制备方法同实施例7。
上述用于抽油杆的防腐耐高温高分子膜材料的制备工艺同实施例7。
实施例12：
一种用于抽油杆的防腐耐高温高分子膜材料，包括A组分和B组分(A组分和B组分质量比为1：1)，以重量份数计，A组分包括以下重量份的原料：氟硅改性聚丙烯酸酯乳液100份、AB-EP-20水性环氧树脂乳液20份、马来酸酐改性炭黑17份、硅烷偶联剂改性纳米氮化硅0.4份、多晶莫来石纤维0.9份、丙二醇单甲醚3份、触变剂1份、流平剂BYK-3580.7份、消泡剂BYK-0250.6份、去离子水8份；
B组分包括以下重量份的原料：六(甲氧基甲基)三聚氰胺甲醛树脂19份。
氟硅改性聚丙烯酸酯乳液为实施例3中的方法制备得到；马来酸酐改性炭黑由实施例6中的方法制备得到；多晶莫来石纤维的直径为5-15μm，长径比在5-20之间；触变剂由气相二氧化硅、氢化蓖麻油按质量比1：0.8组成。硅烷偶联剂改性纳米氮化硅的制备方法同实施例8。
上述用于抽油杆的防腐耐高温高分子膜材料的制备工艺同实施例7。
对比例1：
一种用于抽油杆的防腐耐高温高分子膜材料，其原料与实施例12不同的是，将氟硅改性聚丙烯酸酯乳液替换为聚丙烯酸酯乳液。
制备工艺同实施例12。
对比例2：
一种用于抽油杆的防腐耐高温高分子膜材料，其原料与实施例12不同的是，将马来酸酐改性炭黑替换为炭黑。
制备工艺同实施例12。
性能测试：
1、将用于抽油杆的防腐耐高温高分子膜材料进行耐盐雾性(2500h)、耐水性(2000h)测试以及耐热性能(680℃，35h)进行测试，并进行耐高低温循环测试，测试时(-60℃/4h，常温/2h，50℃/4h)为1个循环，60次循环。其中耐盐雾性采用GB/T 1771-2007，耐水性采用GB/T 1733-1993，耐热性能采用GB/T 1735-2009。具体测试结果如表1所示。
表1性能测试结果
由表1可知，本发明制备的高分子膜材料具有优异的耐腐蚀性能、耐高温性能等，且防水性能好。由实施例12和实施例1-2对比可知，本发明通过加入制备的氟硅改性聚丙烯酸酯乳液和马来酸酐改性炭黑，可有效提升高分子膜材料的耐腐蚀性能、耐水性能以及耐高温性能。
2、对涂覆在抽油杆上的高分子膜材料的进行耐磨性、附着力、耐冲击性、硬度进行测试。其中耐磨性(CS-10，1000g，1000r)采用GB/T1768-2006，附着力采用GB/T 9286-1998，耐冲击性采用GB/T 1732-1993，硬度采用GB/T 6739-2006。
表2耐磨性、附着力、耐冲击性、硬度测试结果
| 耐磨性/mg | 划格附着力/级 | 耐冲击性/cm | 铅笔硬度 | |
| 实施例7 | 0.65 | 0 | 65 | 3H |
| 实施例8 | 0.58 | 0 | 65 | 3H |
| 实施例9 | 0.79 | 0 | 65 | 3H |
| 实施例10 | 0.81 | 0 | 65 | 3H |
| 实施例11 | 0.53 | 0 | 65 | 3H |
| 实施例12 | 0.67 | 0 | 65 | 3H |
| 对比例1 | 1.79 | 1 | 55 | 2H |
| 对比例2 | 1.22 | 1 | 60 | 3H |
由表2可知，本发明用于抽油杆的防腐耐高温高分子膜材料的附着力高，同时具有高硬度、高耐磨性，且耐冲击性能好。由实施例12和对比例1-2对比可知，本发明通过加入制备的氟硅改性聚丙烯酸酯乳液和马来酸酐改性炭黑，对于高分子膜材料的附着力高、硬度、耐磨性的提升具有很好的效果。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于抽油杆的防腐耐高温高分子膜材料，其特征在于，其原料包括A组分和B组分，所述A组分和B组分质量比为1：1，所述A组分包括以下重量份的原料：氟硅改性聚丙烯酸酯乳液100份、水性环氧树脂乳液20-30份、马来酸酐改性炭黑12-17份、硅烷偶联剂改性纳米氮化硅0.3-0.8份、多晶莫来石纤维0.8-1.2份、丙二醇单甲醚1-3份、触变剂0.7-1份、流平剂0.5-0.8份、消泡剂0.5-0.8份、去离子水5-10份；
所述B组分包括以下重量份的原料：六(甲氧基甲基)三聚氰胺甲醛树脂18-23份。
2.根据权利要求1所述的用于抽油杆的防腐耐高温高分子膜材料，其特征在于，所述氟硅改性聚丙烯酸酯乳液的制备方法包括以下步骤：
(1)向100份去离子水中加入25-30份甲基丙烯酸甲酯、8-15份丙烯酸-2-羟基丙酯、2-3.5份甲基丙烯酸六氟丁酯、4-9份甲基丙烯酸十二氟庚酯、6-10份乙烯基三甲氧基硅烷、1-2份十二烷基苯磺酸钠、0.5-1份聚氧乙烯烷基醚，搅拌混合均匀，得混合液一；
(2)向10份去离子水中加入0.1-0.3十二烷基苯磺酸钠、0.2-0.3份偶氮二异丁腈、0.1-0.15份过硫酸铵，搅拌混合均匀，得混合液二；
(3)将混合液一升温至75-80℃，缓慢向混合液一中滴加混合液二，滴加时间为1-1.5h，滴加完毕后，继续保温搅拌2-2.5h，即得所述氟硅改性聚丙烯酸酯乳液。
3.根据权利要求1所述的用于抽油杆的防腐耐高温高分子膜材料，其特征在于，所述马来酸酐改性炭黑的制备方法包括以下步骤：
(1)向炭黑中加入硝酸溶液，所述硝酸溶液浸没所述炭黑，静置3-5h后，过滤并进行干燥；
(2)向经步骤(1)所得炭黑中加入去离子水、聚乙二醇以及异幸醇聚氧乙烯醚，然后搅拌均匀；搅拌分散后用氨水调节pH值至9-10，再升温至130-145℃，边搅拌加热回流30-45min后，进行过滤，将所得炭黑进行干燥，得改性炭黑；
(3)向反应釜中加入丙酮和马来酸酐，配制得到马来酸酐丙酮溶液，然后加入所述改性炭黑，所述马来酸酐与所述改性炭黑的质量比为1：(5-7)，搅拌混合均匀后，升温到125-130℃搅拌回流2-3h，然后自然冷却至室温，经过滤后进行真空干燥，制备得到马来酸酐改性炭黑。
4.根据权利要求3所述的用于抽油杆的防腐耐高温高分子膜材料，其特征在于，步骤(1)中，所述硝酸溶液的浓度为0.05-0.1mol/L；
步骤(2)中，去离子水、步骤(1)所得炭黑、聚乙二醇、异幸醇聚氧乙烯醚的质量比为10：(2-3)：(0.05-0.1)：(0.05-0.1)；
步骤(3)中，所述马来酸酐丙酮溶液的质量分数为5-8％。
5.根据权利要求1所述的用于抽油杆的防腐耐高温高分子膜材料，其特征在于，所述水性环氧树脂乳液为AB-EP-20水性环氧树脂乳液。
6.根据权利要求1所述的用于抽油杆的防腐耐高温高分子膜材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂改性纳米氮化硅的制备方法包括以下步骤：将乙醇和去离子水混合后，加入硅烷偶联剂，搅拌1-1.5h，得混合液；向所述混合液中加入纳米氮化硅，搅拌20-30min后，再边搅拌边超声分散20-30min，然后离心、水洗3-4次，再进行真空干燥，即得所述硅烷偶联剂改性纳米氮化硅。
7.根据权利要求6所述的用于抽油杆的防腐耐高温高分子膜材料，其特征在于，所述乙醇、去离子水、硅烷偶联剂的质量比为1：(0.3-0.5)：(0.02-0.03)；所述硅烷偶联剂为KH550或KH560；所述纳米氮化硅与混合液的质量比为1：(15-25)；所述纳米氮化硅的粒径为50-100nm。
8.根据权利要求1所述的用于抽油杆的防腐耐高温高分子膜材料，其特征在于，所述多晶莫来石纤维的直径为5-15μm，长径比在5-20之间。
9.根据权利要求1所述的用于抽油杆的防腐耐高温高分子膜材料，其特征在于，所述触变剂由气相二氧化硅、氢化蓖麻油按质量比1：(0.3-0.8)组成；所述流平剂为BYK-333或BYK-358；所述消泡剂为BYK-025。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的用于抽油杆的防腐耐高温高分子膜材料的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)A组分的制备：将氟硅改性聚丙烯酸酯乳液、水性环氧树脂乳液、马来酸酐改性炭黑、丙二醇单甲醚、去离子水混合均匀后，加入硅烷偶联剂改性纳米氮化硅、多晶莫来石纤维，混合均匀，然后再依次加入触变剂、流平剂、消泡剂，混合均匀，即得；
(2)将A组分、B组分混合配制，搅匀静置后喷涂于抽油杆表面，固化干燥后即得所述防腐耐高温高分子膜材料。
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