CN116102953B - 一种地热输送管道内减阻涂层材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种地热输送管道内减阻涂层材料，包括以下重量份原料：环氧树脂40‑50份、改性石墨烯体10‑20份、海泡石纤维协配调节液10‑20份、消泡剂1‑3份、活性稀释剂2‑6份、酚醛胺固化剂3‑6份、丙酮溶剂55‑65份。本发明以环氧树脂为基体加入改性石墨烯体、海泡石纤维协配调节液作为复配协调剂，二者原料协同增效，增强产品的界面性效果以及产品的性能稳定性，海泡石纤维具有针状结构，制备的改性石墨烯体穿插在产品体系中，进一步的与海泡石纤维协配调节液协同增效，共同增强产品的界面性、以及优化改进产品的酸腐等条件下的稳定性效果。

Description

一种地热输送管道内减阻涂层材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及减阻涂层技术领域，具体涉及一种地热输送管道内减阻涂层材料及其制备方法。
背景技术
钻井是石油勘探和开发的一个重要环节，目前采用的主要方法是旋转钻井法，通过旋转钻具传递扭矩，带动钻头旋转、破碎和切削岩石，向地下钻进，钻出设计深度的井眼，获取石油或天然气。钻杆的作用则是将钻机扭矩传递给钻头，实现钻进，负责传输钻井液，并与钻头一起提升、下放和旋转。
现有的管道内减阻涂层材料多采用环氧树脂基体材料，再配合常规的无机填料添加剂，无机原料与基体存在界面性相容差，易导致涂层与管道粘接力差，后期实用脱层、脱皮，影响产品的使用效果。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种地热输送管道内减阻涂层材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明提供了一种地热输送管道内减阻涂层材料，包括以下重量份原料：
环氧树脂40-50份、改性石墨烯体10-20份、海泡石纤维协配调节液10-20份、消泡剂1-3份、活性稀释剂2-6份、酚醛胺固化剂3-6份、丙酮溶剂55-65份。
优选地，所述地热输送管道内减阻涂层材料包括以下重量份原料：
环氧树脂45份、改性石墨烯体15份、海泡石纤维协配调节液15份、消泡剂3份、活性稀释剂4.5份、酚醛胺固化剂4.5份、丙酮溶剂60份。
优选地，所述改性石墨烯体的制备方法为：
将石墨烯置于3-5倍的盐酸溶液中搅拌分散均匀，然后加入石墨烯总量2-5%的纳米二氧化硅、1-4%的十二烷基硫酸钠，搅拌充分，水洗、干燥；
再将上述产物置于球磨机中球磨；
球磨中加入产物总量5-10%的球磨剂，球磨充分，再水洗、干燥，得到改性石墨烯体。
优选地，所述盐酸溶液的质量分数为5-10%。
优选地，所述球磨转速为1000-1500r/min，球磨时间为20-30min。
优选地，所述球磨剂包括以下重量份原料：2-5份质量分数5%的海藻酸钠水溶液、稀土氯化镧1-5份、硅酸钠溶液1-3份；其中硅酸钠溶液的质量分数为10-15%。
优选地，所述海泡石纤维协配调节液的制备方法为：
将海泡石纤维置于3-5倍的去离子水中超声分散，超声功率为300-500W，超声时间为20-30min，超声结束，水洗、干燥，将5-10份上述处理的海泡石纤维加入到20-30份壳聚糖水溶液中，加入1-4份硅烷偶联剂、0.2-0.5份磷酸缓冲溶液，搅拌均匀，得到海泡石纤维协配调节液。
优选地，所述壳聚糖水溶液的质量分数为10-20%；所述硅烷偶联剂为偶联剂KH560；所述磷酸缓冲溶液的pH值为5.5。
优选地，所述消泡剂为机硅类的BYKA-530消泡剂；活性稀释剂为环氧丙烷丁基醚。
本发明提供了一种地热输送管道内减阻涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
将原料依次搅拌混合至充分，得到涂料剂，然后再喷涂基体，形成涂层材料。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明以环氧树脂为基体加入改性石墨烯体、海泡石纤维协配调节液作为复配协调剂，二者原料协同增效，增强产品的界面性效果以及产品的性能稳定性，海泡石纤维具有针状结构，通过壳聚糖水溶液硅烷偶联剂、磷酸缓冲溶液协配复合，优化改进的海泡石纤维协配调节液在产品体系中填补分布，基体分布面积增加，优化产品的界面性效果提高，而改性石墨烯体采用石墨烯经过盐酸溶液活化，通过纳米二氧化硅的高比表面积承载协配，通过球磨剂的球磨优化改进，制备的改性石墨烯体穿插在产品体系中，进一步的与海泡石纤维协配调节液协同增效，共同增强产品的界面性、以及优化改进产品的酸腐等条件下的稳定性效果。
具体实施方式
下面结合具体实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例的一种地热输送管道内减阻涂层材料，包括以下重量份原料：
环氧树脂40-50份、改性石墨烯体10-20份、海泡石纤维协配调节液10-20份、消泡剂1-3份、活性稀释剂2-6份、酚醛胺固化剂3-6份、丙酮溶剂55-65份。
本实施例的地热输送管道内减阻涂层材料包括以下重量份原料：
环氧树脂45份、改性石墨烯体15份、海泡石纤维协配调节液15份、消泡剂3份、活性稀释剂4.5份、酚醛胺固化剂4.5份、丙酮溶剂60份。
本实施例的改性石墨烯体的制备方法为：
将石墨烯置于3-5倍的盐酸溶液中搅拌分散均匀，然后加入石墨烯总量2-5%的纳米二氧化硅、1-4%的十二烷基硫酸钠，搅拌充分，水洗、干燥；
再将上述产物置于球磨机中球磨；
球磨中加入产物总量5-10%的球磨剂，球磨充分，再水洗、干燥，得到改性石墨烯体。
本实施例的盐酸溶液的质量分数为5-10%。
本实施例的球磨转速为1000-1500r/min，球磨时间为20-30min。
本实施例的球磨剂包括以下重量份原料：2-5份质量分数5%的海藻酸钠水溶液、稀土氯化镧1-5份、硅酸钠溶液1-3份；其中硅酸钠溶液的质量分数为10-15%。
本实施例的海泡石纤维协配调节液的制备方法为：
将海泡石纤维置于3-5倍的去离子水中超声分散，超声功率为300-500W，超声时间为20-30min，超声结束，水洗、干燥，将5-10份上述处理的海泡石纤维加入到20-30份壳聚糖水溶液中，加入1-4份硅烷偶联剂、0.2-0.5份磷酸缓冲溶液，搅拌均匀，得到海泡石纤维协配调节液。
本实施例的壳聚糖水溶液的质量分数为10-20%；所述硅烷偶联剂为偶联剂KH560；所述磷酸缓冲溶液的pH值为5.5。
本实施例的消泡剂为机硅类的BYKA-530消泡剂；活性稀释剂为环氧丙烷丁基醚。
本实施例的一种地热输送管道内减阻涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
将原料依次搅拌混合至充分，得到涂料剂，然后再喷涂基体，形成涂层材料。
实施例1
本实施例的一种地热输送管道内减阻涂层材料，包括以下重量份原料：
环氧树脂40份、改性石墨烯体10份、海泡石纤维协配调节液10份、消泡剂1份、活性稀释剂2份、酚醛胺固化剂3份、丙酮溶剂55份。
本实施例的改性石墨烯体的制备方法为：
将石墨烯置于3倍的盐酸溶液中搅拌分散均匀，然后加入石墨烯总量2%的纳米二氧化硅、1%的十二烷基硫酸钠，搅拌充分，水洗、干燥；
再将上述产物置于球磨机中球磨；
球磨中加入产物总量5%的球磨剂，球磨充分，再水洗、干燥，得到改性石墨烯体。
本实施例的盐酸溶液的质量分数为5%。
本实施例的球磨转速为1000r/min，球磨时间为20min。
本实施例的球磨剂包括以下重量份原料：2份质量分数5%的海藻酸钠水溶液、稀土氯化镧1份、硅酸钠溶液1份；其中硅酸钠溶液的质量分数为10%。
本实施例的海泡石纤维协配调节液的制备方法为：
将海泡石纤维置于3倍的去离子水中超声分散，超声功率为300W，超声时间为20min，超声结束，水洗、干燥，将5份上述处理的海泡石纤维加入到20份壳聚糖水溶液中，加入1份硅烷偶联剂、0.2份磷酸缓冲溶液，搅拌均匀，得到海泡石纤维协配调节液。
本实施例的壳聚糖水溶液的质量分数为10%；所述硅烷偶联剂为偶联剂KH560；所述磷酸缓冲溶液的pH值为5.5。
本实施例的消泡剂为机硅类的BYKA-530消泡剂；活性稀释剂为环氧丙烷丁基醚。
本实施例的一种地热输送管道内减阻涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
将原料依次搅拌混合至充分，得到涂料剂，然后再喷涂基体，形成涂层材料。
实施例2
本实施例的一种地热输送管道内减阻涂层材料，包括以下重量份原料：
环氧树50份、改性石墨烯体20份、海泡石纤维协配调节液20份、消泡剂3份、活性稀释剂6份、酚醛胺固化剂6份、丙酮溶剂65份。
本实施例的改性石墨烯体的制备方法为：
将石墨烯置于5倍的盐酸溶液中搅拌分散均匀，然后加入石墨烯总量5%的纳米二氧化硅、4%的十二烷基硫酸钠，搅拌充分，水洗、干燥；
再将上述产物置于球磨机中球磨；
球磨中加入产物总量10%的球磨剂，球磨充分，再水洗、干燥，得到改性石墨烯体。
本实施例的盐酸溶液的质量分数为10%。
本实施例的球磨转速为1500r/min，球磨时间30min。
本实施例的球磨剂包括以下重量份原料：5份质量分数5%的海藻酸钠水溶液、稀土氯化镧5份、硅酸钠溶液3份；其中硅酸钠溶液的质量分数为15%。
本实施例的海泡石纤维协配调节液的制备方法为：
将海泡石纤维置于5倍的去离子水中超声分散，超声功率为500W，超声时间为30min，超声结束，水洗、干燥，将10份上述处理的海泡石纤维加入到30份壳聚糖水溶液中，加入4份硅烷偶联剂、0.5份磷酸缓冲溶液，搅拌均匀，得到海泡石纤维协配调节液。
本实施例的壳聚糖水溶液的质量分数为20%；所述硅烷偶联剂为偶联剂KH560；所述磷酸缓冲溶液的pH值为5.5。
本实施例的消泡剂为机硅类的BYKA-530消泡剂；活性稀释剂为环氧丙烷丁基醚。
本实施例的一种地热输送管道内减阻涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
将原料依次搅拌混合至充分，得到涂料剂，然后再喷涂基体，形成涂层材料。
实施例3
本实施例的一种地热输送管道内减阻涂层材料，包括以下重量份原料：
环氧树脂45份、改性石墨烯体15份、海泡石纤维协配调节液15份、消泡剂3份、活性稀释剂4.5份、酚醛胺固化剂4.5份、丙酮溶剂60份。
本实施例的改性石墨烯体的制备方法为：
将石墨烯置于4倍的盐酸溶液中搅拌分散均匀，然后加入石墨烯总量3%的纳米二氧化硅、2%的十二烷基硫酸钠，搅拌充分，水洗、干燥；
再将上述产物置于球磨机中球磨；
球磨中加入产物总量7.5%的球磨剂，球磨充分，再水洗、干燥，得到改性石墨烯体。
本实施例的盐酸溶液的质量分数为7.5%。
本实施例的球磨转速为1250r/min，球磨时间为25min。
本实施例的球磨剂包括以下重量份原料：3.5份质量分数5%的海藻酸钠水溶液、稀土氯化镧3份、硅酸钠溶液2份；其中硅酸钠溶液的质量分数为12%。
本实施例的海泡石纤维协配调节液的制备方法为：
将海泡石纤维置于4倍的去离子水中超声分散，超声功率为400W，超声时间为25min，超声结束，水洗、干燥，将7.5份上述处理的海泡石纤维加入到25份壳聚糖水溶液中，加入2.5份硅烷偶联剂、0.35份磷酸缓冲溶液，搅拌均匀，得到海泡石纤维协配调节液。
本实施例的壳聚糖水溶液的质量分数为15%；所述硅烷偶联剂为偶联剂KH560；所述磷酸缓冲溶液的pH值为5.5。
本实施例的消泡剂为机硅类的BYKA-530消泡剂；活性稀释剂为环氧丙烷丁基醚。
本实施例的一种地热输送管道内减阻涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
将原料依次搅拌混合至充分，得到涂料剂，然后再喷涂基体，形成涂层材料。
实施例4
本实施例的一种地热输送管道内减阻涂层材料，包括以下重量份原料：
环氧树脂42份、改性石墨烯体12份、海泡石纤维协配调节液10-20份、消泡剂2份、活性稀释剂3份、酚醛胺固化剂4份、丙酮溶剂58份。
本实施例的改性石墨烯体的制备方法为：
将石墨烯置于4倍的盐酸溶液中搅拌分散均匀，然后加入石墨烯总量3%的纳米二氧化硅、2%的十二烷基硫酸钠，搅拌充分，水洗、干燥；
再将上述产物置于球磨机中球磨；
球磨中加入产物总量6%的球磨剂，球磨充分，再水洗、干燥，得到改性石墨烯体。
本实施例的盐酸溶液的质量分数为6%。
本实施例的球磨转速为1200r/min，球磨时间为22min。
本实施例的球磨剂包括以下重量份原料：3份质量分数5%的海藻酸钠水溶液、稀土氯化镧2份、硅酸钠溶液2份；其中硅酸钠溶液的质量分数为12%。
本实施例的海泡石纤维协配调节液的制备方法为：
将海泡石纤维置于4倍的去离子水中超声分散，超声功率为320W，超声时间为22min，超声结束，水洗、干燥，将5-10份上述处理的海泡石纤维加入到22份壳聚糖水溶液中，加入2份硅烷偶联剂、0.3份磷酸缓冲溶液，搅拌均匀，得到海泡石纤维协配调节液。
本实施例的壳聚糖水溶液的质量分数为12%；所述硅烷偶联剂为偶联剂KH560；所述磷酸缓冲溶液的pH值为5.5。
本实施例的消泡剂为机硅类的BYKA-530消泡剂；活性稀释剂为环氧丙烷丁基醚。
本实施例的一种地热输送管道内减阻涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
将原料依次搅拌混合至充分，得到涂料剂，然后再喷涂基体，形成涂层材料。
实施例5
本实施例的一种地热输送管道内减阻涂层材料，包括以下重量份原料：
环氧树脂48份、改性石墨烯体18份、海泡石纤维协配调节液18份、消泡剂2份、活性稀释剂5份、酚醛胺固化剂5份、丙酮溶剂62份。
本实施例的改性石墨烯体的制备方法为：
将石墨烯置于4倍的盐酸溶液中搅拌分散均匀，然后加入石墨烯总量4%的纳米二氧化硅、3%的十二烷基硫酸钠，搅拌充分，水洗、干燥；
再将上述产物置于球磨机中球磨；
球磨中加入产物总量8%的球磨剂，球磨充分，再水洗、干燥，得到改性石墨烯体。
本实施例的盐酸溶液的质量分数为8%。
本实施例的球磨转速为1350r/min，球磨时间为28min。
本实施例的球磨剂包括以下重量份原料：4份质量分数5%的海藻酸钠水溶液、稀土氯化镧4份、硅酸钠溶液2份；其中硅酸钠溶液的质量分数为14%。
本实施例的海泡石纤维协配调节液的制备方法为：
将海泡石纤维置于4倍的去离子水中超声分散，超声功率为450W，超声时间为28min，超声结束，水洗、干燥，将8份上述处理的海泡石纤维加入到28份壳聚糖水溶液中，加入3份硅烷偶联剂、0.45份磷酸缓冲溶液，搅拌均匀，得到海泡石纤维协配调节液。
本实施例的壳聚糖水溶液的质量分数为18%；所述硅烷偶联剂为偶联剂KH560；所述磷酸缓冲溶液的pH值为5.5。
本实施例的消泡剂为机硅类的BYKA-530消泡剂；活性稀释剂为环氧丙烷丁基醚。
本实施例的一种地热输送管道内减阻涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
将原料依次搅拌混合至充分，得到涂料剂，然后再喷涂基体，形成涂层材料。
对比例1
与实施例3不同是未加入海泡石纤维协配调节液。
对比例2
与实施例3不同是海泡石纤维协配调节液采用海泡石纤维代替。
对比例3
与实施例3不同是海泡石纤维协配调节液制备中未加入壳聚糖水溶液。
对比例4
与实施例3不同是未加入改性石墨烯体。
对比例5
与实施例3不同是改性石墨烯体采用石墨烯代替。
对比例6
与实施例3不同是改性石墨烯体的制备中未采用球磨处理。
对比例7
与实施例3不同是改性石墨烯体的制备中球磨剂采用质量分数5%的海藻酸钠水溶液代替。
对比例8
与实施例3不同是改性石墨烯体的制备中未加入纳米二氧化硅。
采用粘接力拉开法测试管道与涂层的粘接力，同时分别测试产品在2%的盐酸酸雾中处理10h、5%的盐雾中处理12h的粘接力；
本发明实施例1-5及对比例1-8的产品强度性能如下
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从实施例1-5及对比例1-8可看出，本发明产品具有优异的粘接力性能，同时产品在酸腐、盐雾条件下，产品的性能稳定性优异；
通过未加入海泡石纤维协配调节液、改性石墨烯体，产品的粘接力稳定性显著降低，同时海泡石纤维协配调节液采用海泡石纤维代替、改性石墨烯体采用石墨烯代替，产品的性能反而降低，以及海泡石纤维协配调节液制备中未加入壳聚糖水溶液、改性石墨烯体的制备中未采用球磨处理、改性石墨烯体的制备中球磨剂采用质量分数5%的海藻酸钠水溶液代替等配合，产品的性能均有变差趋势，只有采用本发明的方法制备的改性石墨烯体协配本发明的方法制备的海泡石纤维协配调节液，产品的性能效果最为显著。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种地热输送管道内减阻涂层材料，其特征在于，包括以下重量份原料：环氧树脂40-50份、改性石墨烯体10-20份、海泡石纤维协配调节液10-20份、消泡剂1-3份、活性稀释剂2-6份、酚醛胺固化剂3-6份、丙酮溶剂55-65份；
所述改性石墨烯体的制备方法为：将石墨烯置于3-5倍的质量分数为5-10%的盐酸溶液中搅拌分散均匀，然后加入石墨烯总量2-5%的纳米二氧化硅、1-4%的十二烷基硫酸钠，搅拌充分，水洗、干燥；
再将上述产物置于球磨机中球磨；
球磨中加入产物总量5-10%的球磨剂，球磨充分，再水洗、干燥，得到改性石墨烯体；球磨转速为1000-1500r/min，球磨时间为20-30min；
所述球磨剂包括以下重量份原料：2-5份质量分数5%的海藻酸钠水溶液、稀土氯化镧1-5份、硅酸钠溶液1-3份；其中，硅酸钠溶液的质量分数为10-15%；
所述海泡石纤维协配调节液的制备方法为：将海泡石纤维置于3-5倍的去离子水中超声分散，超声功率为300-500W，超声时间为20-30min，超声结束，水洗、干燥，将5-10份上述处理的海泡石纤维加入到20-30份壳聚糖水溶液中，加入1-4份硅烷偶联剂、0.2-0.5份磷酸缓冲溶液，搅拌均匀，得到海泡石纤维协配调节液；
所述壳聚糖水溶液的质量分数为10-20%；所述硅烷偶联剂为偶联剂KH560；所述磷酸缓冲溶液的pH值为5.5。
2.根据权利要求1所述的地热输送管道内减阻涂层材料，其特征在于，所述地热输送管道内减阻涂层材料包括以下重量份原料：环氧树脂45份、改性石墨烯体15份、海泡石纤维协配调节液15份、消泡剂3份、活性稀释剂4.5份、酚醛胺固化剂4.5份、丙酮溶剂60份。
3.根据权利要求1所述地热输送管道内减阻涂层材料，其特征在于，所述消泡剂为机硅类的BYKA-530消泡剂；活性稀释剂为环氧丙烷丁基醚。
4.一种如权利要求1-3任一项所述的地热输送管道内减阻涂层材料的制备方法，包括以下步骤：将原料依次搅拌混合至充分，得到涂料剂，然后再喷涂基体，形成涂层材料。
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