仿生微納米結(jié)構(gòu)防腐阻垢涂料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及油氣田地面工程的防腐技術(shù)領(lǐng)域中一種防腐阻垢涂料，尤其是一種仿 生微納米結(jié)構(gòu)防腐阻垢涂料。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國油田相繼進(jìn)入三次采油階段，以氫氧化鈉、石油磺酸鹽、聚丙烯酰胺為驅(qū) 替物的三元復(fù)合驅(qū)油技術(shù)，作為提高原油采收率和增加原油產(chǎn)量的一項(xiàng)重要措施，越來越 受到人們的重視。然而，與傳統(tǒng)水驅(qū)相比，這種新型采油技術(shù)加劇了注采系統(tǒng)管道的腐蝕結(jié) 垢情況。以大慶油田第二采油廠為例，三元復(fù)合驅(qū)摻水管線在加入阻垢劑的前提下清垢頻 次為每年2~3次；注入管道結(jié)垢速率最高超過7mm/a，清垢頻次為每年3~5次，約為水 驅(qū)管道的5倍。由于機(jī)械清垢頻次過高，破壞了管道原有防腐涂層，導(dǎo)致管道發(fā)生內(nèi)腐蝕， 例如：二廠11條單井管線通球清垢后，1年內(nèi)累計(jì)穿孔12次。現(xiàn)狀表明，目前使用的環(huán)氧 內(nèi)涂層在控制管道結(jié)垢方面作用有限，需研發(fā)新型防腐防垢涂料，達(dá)到緩解三元復(fù)合驅(qū)管 道腐蝕結(jié)垢嚴(yán)重的問題。 從50年代開始，美國利用仿生原理開發(fā)了減阻耐磨涂料，并應(yīng)用于天然氣輸送管道。 1972年美國又開發(fā)了超疏水有機(jī)硅防垢涂料和表面能氟化樹脂防垢涂料，并形成了系列產(chǎn) 品。在國內(nèi)，我國海洋船舶業(yè)近年來開始應(yīng)用一種功能型防污涂料，該涂料是利用仿生學(xué)原 理，在低表面能涂層表面構(gòu)建微納米仿生階梯結(jié)構(gòu)，以提高涂層的疏水性能，防止船舶結(jié)垢 和微生物附著，可延長船舶除垢清洗周期達(dá)1年以上。 但是，上述參照"荷葉原理"，在低表面能涂層表面構(gòu)建的仿生微納米結(jié)構(gòu)，常無法保持 均勻，且缺乏良好的耐久性。同時，耐受不住油田三元復(fù)合驅(qū)（以氫氧化鈉、石油磺酸鈉、聚 丙烯酰胺為驅(qū)替物）嚴(yán)苛的介質(zhì)條件及工藝條件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明在于克服【背景技術(shù)】中存在的現(xiàn)有防垢涂料缺乏良好的耐久性、耐受不住油 田三元復(fù)合驅(qū)嚴(yán)苛的介質(zhì)條件及工藝條件的問題，而提供一種仿生微納米結(jié)構(gòu)防腐阻垢涂 料。該仿生微納米結(jié)構(gòu)防腐阻垢涂料，能夠適應(yīng)三元復(fù)合驅(qū)介質(zhì)工藝條件起到緩解三元復(fù) 合驅(qū)注采系統(tǒng)管道腐蝕結(jié)垢現(xiàn)象的作用。 本發(fā)明解決其問題可通過如下技術(shù)方案來達(dá)到：該仿生微納米結(jié)構(gòu)防腐阻垢涂料， 包括低表面能基礎(chǔ)涂料A組分及微納米分散液B組分，所述低表面能基礎(chǔ)涂料A組分其 組成及配比按質(zhì)量百分比如下：有機(jī)硅樹脂7. 5-8. 5%，環(huán)氧樹脂14-16%，丙烯酸樹 脂13-15%，四氟樹脂13-15%，氯醚樹脂9-11%，聚乙烯醇縮丁醛3. 5-4. 5%，聚丙二醇 二縮水甘油醚7. 5-8. 5 %，醋酸丁酸纖維素液9. 5-10. 5 %，金紅石鈦白粉7-8 %，碳化硅 3. 5-4. 5%，玻璃鱗片5. 5-6. 5%，消泡劑0. 4-0. 6%，促進(jìn)劑0. 05-0. 1 % ;所述微納米分散 液B組分其組成及配比按質(zhì)量百分比如下：羥基氟樹脂4-6 %，微米二氧化硅2-5 %，納米二 氧化硅8-10 %，硅烷偶聯(lián)劑0. 5-1. 5 %，殺菌劑1-2 %，稀釋劑80-85 %，A組分及B組分質(zhì) 量百分比之和分別等于100%。 本發(fā)明通過以下三個步驟合成仿生微納米防腐阻垢涂料： 第一步，用"物理冷拼法"，將氟樹脂、有機(jī)硅樹脂與環(huán)氧樹脂共混，配以其他顏填料、助 劑、溶劑，合成具備低表面能性能特點(diǎn)的基礎(chǔ)涂料（A組分）； 第二步，以氣相白炭黑為納米材料，微米級二氧化娃為微米材料，并用氟樹脂賦予它們 良好的分散性能，合成出微納米分散液（B組分）。 第三步，利用微納米材料易在溶劑蒸發(fā)過程中相分離，并在涂層表面產(chǎn)生浮集效應(yīng)的 原理，通過攪拌，將微納米分散液（B組分）分散在基礎(chǔ)涂料（A組分）表面，構(gòu)建出均勻、耐 久的仿生微納米結(jié)構(gòu)。使涂料具備與荷葉表面類似的疏水功能，從而達(dá)到防腐阻垢的目的。 本發(fā)明仿照"荷葉原理"（即荷葉的蠟質(zhì)表面生有微納米級絨毛，可減小水珠與荷葉接 觸面積，不易粘附）發(fā)明一種具備仿生微納米結(jié)構(gòu)（微納米級絨毛）的低表面能（蠟質(zhì)表 面）涂料。通過"物理冷拼法"，用氟碳樹脂、有機(jī)硅樹脂與環(huán)氧樹脂共混，合成低表面能基 礎(chǔ)涂料；以氣相白炭黑為納米相，微米級二氧化硅為微米相，配制納米分散液。用納米分散 液修飾基礎(chǔ)涂料表面，構(gòu)建出仿生微納米結(jié)構(gòu)。使涂料具備與荷葉表面類似的疏水功能，從 而達(dá)到防腐阻垢的目的。 本發(fā)明與上述【背景技術(shù)】相比較可具有如下有益效果：該仿生微納米結(jié)構(gòu)防腐阻垢涂 料，可以有效緩解三元復(fù)合驅(qū)注采系統(tǒng)管道的腐蝕結(jié)垢問題，減少清垢頻率。為工程設(shè)計(jì)選 材提供依據(jù)，降低因腐蝕結(jié)垢而帶來的生產(chǎn)事故及停產(chǎn)除垢所帶來的運(yùn)行維護(hù)成本。本發(fā) 明經(jīng)室內(nèi)試驗(yàn)驗(yàn)證，其與水的靜態(tài)接觸角> 128°，表面能<3. 54mN/m，為起到良好的阻垢 效果夯實(shí)了物質(zhì)基礎(chǔ)；經(jīng)在大慶油田地面工程試驗(yàn)基地為期1年的現(xiàn)場評價試驗(yàn)驗(yàn)證，與 其他幾種2-3個月即失效的市售阻垢涂料相比，其耐三元介質(zhì)性能達(dá)標(biāo)，阻垢率達(dá)到在用 熔結(jié)環(huán)氧粉末涂料的2. 54倍。 【具體實(shí)施方式】： 下面將結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明： 實(shí)施例1:應(yīng)用于三元復(fù)合驅(qū)強(qiáng)堿注入管道的仿生微納米防腐阻垢涂料各組分質(zhì)量百 分比如下： 1、A鉬分構(gòu)成：

上述實(shí)施例各組分原料皆為市售。 3、制備工藝： (1) 將A組分中的各原料按照配比量依次稱好混合攪拌5-10分鐘，經(jīng)砂磨機(jī)研磨；將 上述研磨后的A組分用分散機(jī)高速（800-1000rpm)混合攪拌均勻。用專用稀釋劑調(diào)解粘度 和檢測細(xì)度，達(dá)到要求后封裝待用。 (2) 將B組分中的各原料按照配比量依次稱好并攪拌5-10分鐘，分散劑高速 (800-1000rpm)混合攪拌40min，待B組分達(dá)到膏狀時，停止攪拌，封裝待用。 (3) 將制備好的B組分，按照20:100的重量比，加入到A組分中，攪拌均勻后形成仿生 微納米防腐阻垢料，封裝備用。 (4) 施工時，將仿生微納米防腐阻垢料與固化劑（750 :N75 = 1 :1)按照120:30比例， 混合熟化20分鐘后涂裝，固化后即得到具備仿生微納米結(jié)構(gòu)防腐阻垢涂層。 按照本實(shí)施例制作的仿生微納米結(jié)構(gòu)防腐阻垢涂料，經(jīng)室內(nèi)試驗(yàn)驗(yàn)證，其與水的靜態(tài) 接觸角> 128°，表面能< 3. 54mN/m，為起到良好的阻垢效果夯實(shí)了物質(zhì)基礎(chǔ)；經(jīng)在大慶油 田地面工程試驗(yàn)基地為期1年的現(xiàn)場評價試驗(yàn)驗(yàn)證，與其他幾種2-3個月即失效的市售阻 垢涂料相比，其仿生微納米結(jié)構(gòu)保持完好，耐三元介質(zhì)性能達(dá)標(biāo)（見下表1)，阻垢率達(dá)到在 用熔結(jié)環(huán)氧粉末涂料的2. 54倍，有效的緩解了三元復(fù)合驅(qū)注采系統(tǒng)管道的腐蝕結(jié)垢問題， 使清垢頻率降低1倍以上。大大降低了因腐蝕結(jié)垢而帶來的生產(chǎn)事故及停產(chǎn)除垢所帶來的 運(yùn)行維護(hù)成本。 仿生微納米防腐阻垢涂料漆膜耐化學(xué)介質(zhì)試驗(yàn)表1
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種仿生微納米結(jié)構(gòu)防腐阻垢涂料，包括低表面能基礎(chǔ)涂料A組分及微納米分散 液B組分，所述低表面能基礎(chǔ)涂料A組分其組成及配比按質(zhì)量百分比如下：有機(jī)硅樹脂 7. 5-8. 5%，環(huán)氧樹脂14-16%，丙烯酸樹脂13-15%，四氟樹脂13-15%，氯醚樹脂9-11%，聚乙 烯醇縮丁醛3. 5-4. 5%，聚丙二醇二縮水甘油醚7. 5-8. 5%，醋酸丁酸纖維素液9. 5-10. 5%， 金紅石鈦白粉7-8%，碳化硅3. 5-4. 5%，玻璃鱗片5. 5-6. 5%，消泡劑0. 4-0. 6 %，促進(jìn)劑 0. 05-0. 1% ;所述微納米分散液B組分其組成及配比按質(zhì)量百分比如下：羥基氟樹脂4-6%， 微米二氧化硅2-5%，納米二氧化硅8-10%，硅烷偶聯(lián)劑0. 5-1. 5%，殺菌劑1-2%，稀釋劑 80-85%，A組分及B組分質(zhì)量百分比之和分別等于100%。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種仿生微納米結(jié)構(gòu)防腐阻垢涂料，其特征在于：所述低表 面能基礎(chǔ)涂料A組分與微納米分散液B組分質(zhì)量比為100:20。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種仿生微納米結(jié)構(gòu)防腐阻垢涂料，其特征在于：所述的有 機(jī)硅樹脂為SP508有機(jī)硅樹脂，環(huán)氧樹脂為E12-60環(huán)氧樹脂，丙烯酸樹脂為834-65丙烯 酸樹脂，四氟樹脂為FEM-801C四氟樹脂，氯醚樹脂為MP25-35氯醚樹脂，聚乙烯醇縮丁醛 為SD-3聚乙烯醇縮丁醛，聚丙二醇二縮水甘油醚為EPG217聚丙二醇二縮水甘油醚，醋酸丁 酸纖維素液為（20%) CAB381-0. 5醋酸丁酸纖維素液，碳化硅為1200目碳化硅，玻璃鱗片為 325-500目玻璃鱗片，消泡劑為550消泡劑，促進(jìn)劑為TIN22促進(jìn)劑。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種仿生微納米結(jié)構(gòu)防腐阻垢涂料，其特征在于：所述的羥 基氟樹脂為F-100羥基氟樹脂，納米材料為納米級氣相白炭黑，硅烷偶聯(lián)劑為KH550硅烷偶 聯(lián)劑，殺菌劑為DC0IT-30殺菌劑。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種仿生微納米結(jié)構(gòu)防腐阻垢涂料，其特征在于：所述的稀 釋劑為二甲苯、醋酸丁酯、MIBK，所述二甲苯：醋酸丁酯：MIBK=7:2:1。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種仿生微納米結(jié)構(gòu)防腐阻垢涂料，其特征在于：所述的醋 酸丁酸纖維素液質(zhì)量濃度為20%。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種仿生微納米結(jié)構(gòu)防腐阻垢涂料。主要解決了現(xiàn)有防垢涂料缺乏良好的耐久性，且耐受不住油田三元復(fù)合驅(qū)嚴(yán)苛的介質(zhì)條件及工藝條件的問題。該涂料中A組分：有機(jī)硅樹脂7.5-8.5%,環(huán)氧樹脂14-16%,丙烯酸樹脂13-15%，四氟樹脂13-15%，氯醚樹脂9-11%，聚乙烯醇縮丁醛3.5-4.5%，聚丙二醇二縮水甘油醚7.5-8.5%，醋酸丁酸纖維素液9.5-10.5%，金紅石鈦白粉7-8%，碳化硅3.5-4.5%，玻璃鱗片5.5-6.5%，消泡劑0.4-0.6%，促進(jìn)劑0.05-0.1%；所述B組分：羥基氟樹脂4-6%，微米二氧化硅2-5%，納米二氧化硅8-10%，硅烷偶聯(lián)劑0.5-1.5%，殺菌劑1-2%，稀釋劑80-85%。該仿生微納米結(jié)構(gòu)防腐阻垢涂料，能夠適應(yīng)三元復(fù)合驅(qū)介質(zhì)工藝條件，起到緩解三元復(fù)合驅(qū)注采系統(tǒng)管道腐蝕結(jié)垢現(xiàn)象的作用。
【IPC分類】C09D7/00, C09D133/00, C09D5/16, C09D101/12, C09D127/12, C09D127/18, C09D171/00, C09D5/08, C09D7/12, C09D183/04, C09D129/04, C09D163/00, C09D171/03
【公開號】CN105017934
【申請?zhí)枴緾N201510472132
【發(fā)明人】何樹全, 王海秋, 于志華, 蔡連慶, 翟慶英
【申請人】中國石油天然氣股份有限公司, 大慶油田有限責(zé)任公司, 大慶油田工程有限公司
【公開日】2015年11月4日
【申請日】2015年8月5日