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油田注水井管细菌腐蚀严重,为此对环氧树脂内防腐涂料分别添加有机和无机抗菌剂进行改性。将改性涂层浸泡于含硫酸盐还原菌(SRB)的溶液中，研究了3种抗菌剂的抗菌、杀菌效果,并测试了改性涂层的硬度、耐磨性和附着力。结果表明:经抗菌剂改性，涂层抗SRB老化性能明显提高；YS-06双季铵盐型抗菌剂改性涂层的抗菌性能要优于1227单季铵盐型抗菌剂改性涂层；添加2%Ag-ZnOw抗菌剂的改性涂料的硬度高、耐磨性好、附着力强,并具有优良的抗菌性能。

1前言

在石油天然气工业中,微生物腐蚀(MIC)是油气井、注水井输送管线中普遍存在的现象,管线腐蚀的15%~30%(质量分数,以下同)与MIC有关[1]。其中,硫酸盐还原菌(SRB)所引起的腐蚀占所有腐蚀总量的10%左右[2]。不仅SRB腐蚀造成埋地管线的损失越来越受到人们的重视,同时,在工业循环冷却水系统和油田注水系统中,SRB所引起的破坏作用也进入人们的研究领域。目前,在油田注水系统中对SRB的主要防治手段是投放杀菌剂[3]。而内防腐涂料也具有广阔的应用前景,在涂料中添加抗菌剂,使其具有抗菌功能,可有效地防治SRB腐蚀[4]。本实验在环氧树脂内防腐涂料中分别添加了有机、无机抗菌剂,测试了改性涂料的附着力、耐磨性和硬度。并采用SRB培养法和最大可能计数法(MPN)对抗菌剂改性涂料的抗SRB性能进行了评价,为开发新型油田注水井管抗菌涂料提供参考。

2实验材料和方法

2·1试样制备

基体材料:X65钢,尺寸为100mm×25mm×2mm。选用HB-100高强度无溶剂环氧涂料(北京碧海舟涂料有限公司产)。钢板经除油、除锈,用砂纸打磨至600#。将一定比例的抗菌剂添加至环氧涂料A中,室温搅拌30min;将环氧涂料B按m(A)∶m(B)=5∶1的比例称取,与A组分混合,机械搅拌,制备成抗菌改性环氧涂料。将改性涂料刷涂于X65钢试样的表面,控制涂层厚度在200~300μm之间。试样在25℃±1℃固化10d。选用了2种有机抗菌剂和1种无机抗菌剂:国内油田系统常用的1227单季铵盐型抗菌剂(十二烷基二甲基苄基氯化铵,山东淄博三瑞工贸有限公司产),YS-06双季铵盐型抗菌剂(上海经纬化工有限公司产)以及Ag-ZnOw载银氧化锌复合系(北京美泰华纳米生物科技有限公司产)无机抗菌剂。

2·2性能测试

采用GB/T14643·5-93《工业循环冷却水中硫酸盐还原菌的测定》标准,用软毛刷将SRB浸泡6d的抗菌剂改性涂层表面的SRB菌落刷到广口瓶SRB溶液中,用MPN法测定广口瓶培养基中的SRB数,得到抗菌剂的有效抗菌量,从而比较3种改性涂层的抗菌效果。将制备好的抗菌剂改性涂层试样放入盛有500mL培养液的广口瓶(已接种2·5×108个SRB)中进行细菌老化实验。用HVS-1000型数显显微硬度计(F=4·9N)测试改性涂层原始硬度及在SRB溶液中浸泡20d的涂层硬度,并进行对比分析。

对在SRB溶液中浸泡30d的抗菌剂改性涂层试样,按照GB1768-89《漆膜耐磨性测定法》进行耐磨性测试。试样加载荷250g,涂层表面在1200#砂纸上先磨50转,使之形成较平整的表面。用软刷轻轻扫去浮屑,并称重。再磨50转,用软刷轻轻扫去浮屑,并称重。其差值即为漆膜磨损量,精确至0·0001g。采用拉伸剪切法作为涂层附着力的测定方法。将抗菌剂改性涂层的X65钢试样与另一X65钢试片搭接,用胶粘剂粘合,粘合面积为12·5mm×25mm。为使试样受力为纯剪切力,拉伸实验机施加的力与涂层表面平行,试样两边固定了加强片。拉伸速率为1mm/min,测定拉伸剪切强度,每组数据取5个平行样。

3·结果与分析

3·1改性涂料抗菌性能分析

图1是经过1227单季铵盐型抗菌剂、YS-06双季铵盐型抗菌剂改性的涂层在SRB溶液中浸泡10d干燥后的表面形貌,黑色的部分是SRB菌落的附着处。如图1a所示,未添加抗菌剂的涂层表面有大量SRB菌落附着,有明显起泡现象。图1c为添加10%的1227单季铵盐抗菌剂的涂层,其表面也有局部的SRB菌落附着,并有小面积的起泡现象。图1b是添加10%的YS-06双季铵盐抗菌剂的涂层,其表面几乎没有SRB菌落附着。由此初步推断,YS-06抗菌剂改性涂料的抗菌性能较1227抗菌剂的要好。