发明内容
本发明提供一种新型聚苯胺防腐螺纹脂及其制备方法,以解决传统螺纹脂存在的:1.钻井时温度较高,螺纹脂在高温时流失较大;2.钻井时用的泥浆虽添加了防腐剂,但由于是强碱性的,对丝扣腐蚀性能很大,3.钻井时压力较大,丝扣间润滑性能不好,易造成粘扣现象的问题。该防腐螺纹脂由下列含量按重量百分比计的原料组成:
基础油10%~70%w、润滑脂5%~30%w、聚苯胺0.1%~10%w、环氧树脂5%~40%w、防锈添加剂0.1%~10%w、抗磨极压剂0.1%~10%w。
本发明所述的基础油可以是:各种粘度矿物油、合成油其中之一或其中两种混合物;
本发明所述的润滑脂包括下列化合物其中一种或两种以上的混合物:硬脂酸锂、钠、钾、钙、钡、铅皂,12-羟基硬脂酸锂、钠、钾、钙、铅皂,油酸锂钠、钾、钙、铅皂;
本发明所述的聚苯胺结构如下:
其中,n=1~500;y在0与1之间,
R1,R2,R1′,R2′=H;OCkH2k+1,k=1,2;
本发明所述环氧树脂,可采用E51、E35、E42、E44等不同分子量双酚A型环氧树脂其中之一或其中两种混合物;
本发明所述的防锈添加剂:石油磺酸钡、羊毛脂、羊毛脂镁皂、二壬基萘磺酸钡、石油磺酸钙、石油磺酸钠、十二烯基丁二酸、苯并三氮唑、环烷酸锌、山梨醇酐单油酸酯,其中之一或其中2-3种混合物;
本发明所述的抗磨极压剂可以是下列化合物其中一种:硫化二聚丁烯、硫化异丁烯、磷酸三乙酯、磷酸胺、磷酸三甲酚酯、亚磷酸二正丁酯、氯化石蜡、环烷酸铅、二硫化钼、石墨、二硫化钨、氮化硼、聚四氯乙烯。
本发明的目的在于提供一种新型聚苯胺防腐螺纹脂的制备方法,即由基础油、润滑脂、聚苯胺、环氧树脂、防锈添加剂、抗磨极压剂等共混,不加任何溶剂,经搅拌、研磨,获得一种新型防腐螺纹脂的制备方法,具体制备步骤如下:
1)按上述比例量取润滑脂,加入到基础油中,加热搅拌基础油,加热温度50~200℃,加热搅拌时间1~5小时,使稠化剂在基础油中全部熔化溶解,然后冷却至室温;
2)按上述比例量取聚苯胺粉末,高速机械搅拌下加入上述共混油脂中,加热高速搅拌1~5小时,加热温度50~100℃。然后冷却至室温;
3)按上述比例量取环氧树脂、防锈添加剂、抗磨极压剂等添加剂,在机械搅拌下,分别加入到上述共混油脂中,高速搅拌1~3小时;
4)将以上配制好的混合油脂,在锥体磨反复研磨1~10小时,使其细度达到小于20μm,即可得到所要的聚苯胺防腐螺纹脂,;
本发明可通过调节各组分的比例,在不需要复杂工艺和设备的前提下,制备出一种新型的防腐螺纹脂。
本发明是采用一种导电高分子材料-聚苯胺作为防腐添加剂,选用耐高温的润滑脂作为润滑脂,制备出一种新型的防腐螺纹脂,解决了传统螺纹脂的上述问题。本发明的防腐螺纹脂不但具有优良的防腐性能、极压润滑性和密封性能,而且使用时丝扣易于拆卸,延长了钻杆、钻挺的使用寿命。本发明的聚苯胺防腐螺纹脂具有以下优良的技术特征:
(1)聚苯胺防腐螺纹脂充分利用聚苯胺可逆的氧化还原性能,具有全新的钝化型防锈机理,理论上可以采用很少的聚苯胺,即可达到很好的防锈效果。
(2)聚苯胺防腐螺纹脂具有较强的耐酸、碱性能,适于在酸性或碱性等非常恶劣环境条件下使用。
(3)本发明选用的是耐高温的润滑脂作为基础油脂,因此该螺纹脂不但有很好的防腐性,还具有很好的高温润滑性能。螺纹脂在高温时流失较小。
具体实施方式
实施例1.
称取300g 45号机油,将90g硬脂酸钠加入到机油中,加热搅拌,加热温度为135℃,恒温搅拌2小时,使硬脂酸钠在机油中完全熔化。停止加热,冷却至室温。
称取4g聚苯胺粉末,在机械搅拌下缓慢将聚苯胺粉末加入到上述混合油中,加热搅拌3h,加热温度80℃,使聚苯胺在油脂中达到纳米级分散。冷却至室温。
量取10g石油磺酸钡,100g E51环氧树脂,3g硫化二聚丁烯缓慢加入到上述油脂中,并继续搅拌1小时,搅拌均匀。
将混合好的油脂在锥体磨上反复研磨3小时。将上述防腐螺纹脂涂覆在经过表面处理的低碳钢板上,控制厚度100μm,采用石油天然气行业标准SY/T 5198-1996进行试验,100℃,4小时试验钢板无锈点出现,,无流失现象。按照GB/T3142-82国家标准,在-40~150℃温度之间,检测螺纹脂的润滑性能,摩擦系数为0.005。
实施例2.
称取250g 46号机油,将100g硬脂酸锂加入到机油中,加热搅拌,加热温度为170℃,恒温搅拌2小时,使硬脂酸锂在机油中完全熔化。停止加热,冷却至室温。
称取2g聚苯胺,在机械搅拌下缓慢将聚苯胺粉末加入到上述混合油中,加热搅拌1.5h,加热温度80℃,使聚苯胺在油脂中达到纳米级分散。然后冷却至室温。
量取10g石油磺酸钠,16g羊毛脂,120g E44环氧树脂,3g二硫化钼缓慢加入到上述油脂中,并继续搅拌1小时,搅拌均匀。
将混合好的油脂在锥体磨上反复研磨3小时。将上述防腐螺纹脂涂覆在经过表面处理的低碳钢板上,控制厚度100μm,采用石油天然气行业标准SY/T 5198-1996进行试验,100℃,4小时试验钢板无锈点出现,无流失现象。按照GB/T3142-82国家标准,在-40~150℃温度之间,检测油脂的润滑性能,摩擦系数为0.006。
实施例3.
称取280g 45号机油,将80g 12-羟基硬脂酸锂加入到油中,加热搅拌,加热温度为125℃,恒温搅拌2小时,使12-羟基硬脂酸锂在油中完全熔化。停止加热,冷却至室温。
称取1.5聚苯胺,在机械搅拌下缓慢将聚苯胺粉末加入到上述混合油中,搅加热搅拌3h,加热温度90℃,使聚苯胺在油脂中达到纳米级分散。然后冷却至室温。
量取10g二壬基萘磺酸钡,5g苯并三氮唑,100g E51环氧树脂,3g硫化异丁烯缓慢加入到上述油脂中,并继续搅拌2小时,搅拌均匀。
将混合好的油脂在锥体磨上反复研磨4小时。将上述防腐螺纹脂涂覆在经过表面处理的低碳钢板上,控制厚度100μm,采用石油天然气行业标准SY/T 5198-1996进行试验,100℃,3小时试验钢板无锈点出现,无流失现象。按照GB/T3142-82国家标准,在-40~150℃温度之间,检测油脂的润滑性能,摩擦系数为0.007。
实施例4.
称取250g 20号航空润滑油,将100g 12-羟基硬脂酸锂加入到油中,加热搅拌,加热温度为93℃,恒温搅拌2小时,使12-羟基硬脂酸锂油中完全熔化。停止加热,冷却至室温。
称取2g聚苯胺粉末,在机械搅拌下缓慢将聚苯胺粉末加入到上述混合油中,搅加热搅拌4h,加热温度100℃,使聚苯胺在油脂中达到纳米级分散。然后冷却至室温。
量取10g二壬基萘磺酸钡,5g苯并三氮唑,80g E44环氧树脂,3g硫化异丁烯缓慢加入到上述油脂中,并继续搅拌2小时,搅拌均匀。
将混合好的油脂在锥体磨上反复研磨4小时。将上述防腐螺纹脂涂覆在经过表面处理的低碳钢板上,控制厚度100μm,采用石油天然气行业标准SY/T 5198-1996进行试验,100℃,3小时试验钢板无锈点出现,无流失现象。按照GB/T3142-82国家标准,在-40~150℃温度之间,检测油脂的润滑性能,摩擦系数为0.008。
实施例5.
称取200g 4104合成油,将120g硬脂酸钡加入到合成油中,加热搅拌,加热温度为135℃,恒温搅拌2小时,使硬脂酸钡在油中完全熔化。停止加热,冷却至室温。
称取2g聚苯胺粉末,在机械搅拌下缓慢将聚苯胺粉末加入到上述混合油中,加热温度为70℃,加热搅拌3h,使聚苯胺在油脂中达到纳米级分散。然后冷却至室温。
量取10g石油磺酸钡,5g苯并三氮唑,100g E51环氧树脂,3g磷酸三乙酯缓慢加入到上述油脂中,并继续搅拌4小时,搅拌均匀。
将混合好的油脂在锥体磨上反复研磨3小时。将上述防腐螺纹脂涂覆在经过表面处理的低碳钢板上,控制厚度100μm,采用石油天然气行业标准SY/T 5198-1996进行试验,100℃,3小时试验钢板无锈点出现,无流失现象。按照GB/T3142-82国家标准,在-40~150℃温度之间,检测油脂的润滑性能,摩擦系数为0.010。
实施例6.
称取240g 4104合成油,将100g油酸锂加入到油中,加热搅拌,加热温度为140℃,恒温搅拌3小时,使硬脂酸钠在油中完全熔化。停止加热,冷却至室温。
称取1.6g聚苯胺粉末,在机械搅拌下缓慢将聚苯胺粉末加入到上述混合油中,加热搅拌4h,加热温度100℃,使聚苯胺在油脂中达到纳米级分散。然后冷却至室温。
量取10g石油磺酸钡,5g苯并三氮唑,3g山梨醇酐单油酸酯,90gE51环氧树脂,3g硫化二聚丁烯缓慢加入到上述油脂中,并继续搅拌4小时,搅拌均匀。
将混合好的油脂在锥体磨上反复研磨5小时。将上述防腐螺纹脂涂覆在经过表面处理的低碳钢板上,控制厚度100μm,采用石油天然气行业标准SY/T 5198-1996进行试验,100℃,3小时试验钢板无锈点出现,无流失现象。按照GB/T3142-82国家标准,在-40~150℃温度之间,检测油脂的润滑性能,摩擦系数为0.009。
实施例7.
称取200g 8号航空润滑油,将120g 12-羟基硬脂酸锂加入到油中,加热搅拌,加热温度为130℃,恒温搅拌2小时,使12-羟基硬脂酸锂油中完全熔化。停止加热,冷却至室温。
称取2g聚苯胺粉末,在机械搅拌下缓慢将聚苯胺粉末加入到上述混合油中,加热搅拌5h,加热温度70℃,使聚苯胺在油脂中达到纳米级分散。然后冷却至室温。
量取10g二壬基萘磺酸钡,5g苯并三氮唑,100g E42环氧树脂,3g硫化异丁烯缓慢加入到上述油脂中,并继续搅拌2小时,搅拌均匀。
将混合好的油脂在锥体磨上反复研磨4小时。将上述防腐螺纹脂涂覆在经过表面处理的低碳钢板上,控制厚度100μm,采用石油天然气行业标准SY/T 5198-1996进行试验,100℃,3小时试验钢板无锈点出现,无流失现象。按照GB/T3142-82国家标准,在-40~150℃温度之间,检测油脂的润滑性能,摩擦系数为0.009。
实施例8.
称取250g 8号航空润滑油,将120g硬脂酸锂加入到油中,加热搅拌,加热温度为170℃,恒温搅拌1.5小时,使硬脂酸锂在油中完全熔化。停止加热,冷却至室温。
称取1.6g聚苯胺,在机械搅拌下缓慢将聚苯胺粉末加入到上述混合油中,加热搅拌3h,加热温度为90℃,使聚苯胺在油脂中达到纳米级分散。然后冷却至室温。
量取10g十二烯基丁二酸,16g羊毛脂,100g E42环氧树脂,3g硫化二聚丁烯缓慢加入到上述油脂中,并继续搅拌3小时,搅拌均匀。
将混合好的油脂在锥体磨上反复研磨4小时。将上述防腐螺纹脂涂覆在经过表面处理的低碳钢板上,控制厚度100μm,采用石油天然气行业标准SY/T 5198-1996进行试验,100℃,4小时试验钢板无锈点出现,无流失现象。