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涂料技术

研究钛纳米改性聚合物防腐涂料

时间:2011-07-29 11:30:35 来源: 作者:小辉点击:次

为保护大庆油田三元复合液中油管,以钛纳米改性聚合物为主要原料,研制了钛纳米改性聚合物重防腐涂料.采用透射电子显微镜(TEM)研究了钛纳米改性聚合物平均粒径.采用正交试验法,确定最佳原料配比.采用扫描电子显微镜(SEM)研究了漆膜腐蚀.采用金相显微镜研究了钛纳米改性聚合物在漆膜中的分布.探讨了油管的腐蚀机理和钛纳米涂料的防护机理.实验结果表明:钛纳米含量为6%时,涂料具有最佳的防腐蚀效果,能很好的保护大庆油田三元复合液中的油管,并具有优异的抗化学药品介质的腐蚀性能.

大庆油田采用三元复合液驱油的方法最大限度地提高油田采收率.实践证明,三元复合驱油有明显的增油效果,但油井管腐蚀及结垢现象相当严重.三元复合体系为强碱性溶液,由氢氧化钠、聚丙烯酰胺(PAM)水溶液、表面活性剂(ORS)配伍组成,该体系对井下金属管柱腐蚀机理复杂,随井深、井温增加,活性增强,导致发生严重油管电化学腐蚀[1~4].钛是一种耐蚀性非常强的金属,将钛纳米改性聚合物加入到防腐涂料中能进一步提高涂料的重防腐性能[5~7].采用自制的钛纳米改性聚合物,配伍特定助剂、溶剂,制备了钛纳米改性聚合物重防腐涂料,提高了涂料耐化学腐蚀性能.应用于大庆油田三元复合液中管道的重防腐环境,取得了良好的效果.

1实验

1·1正交试验确定原料用量

钛纳米改性聚合物涂料主要原料为钛纳米改性聚合物、硅基酚树脂、分散剂、流平剂、双亲剂、悬浮剂.以树脂为基准,做L25(65)正交试验.正交试验中钛纳米改性聚合物水平(投入量占硅基酚树脂量)为:2、4、6、8和10%.

通过高能球磨法自制钛纳米改性聚合物TEM照片(如图1所示)表明:钛纳米改性聚合物的平均粒径约为80nm以下(标尺为50nm).

图1

1·2制备工艺

将钛纳米改性聚合物、硅基酚树脂等,装入砂磨机,高速研磨分散3h,制得钛纳米改性聚合物重防腐涂料.

1·3漆膜性能测试

1·3·1抗三元复合液腐蚀测试

抗三元复合液腐蚀测试是模拟井下油管状态[8],在温度45℃、压力16MPa下将漆膜样棒浸于三元复合液中测试抗蚀能力.实验中将温度设为更加苛刻的80℃,这样腐蚀速率提高8倍,腐蚀效果更明显.

1·3·2漆膜基本性能测试

按GB/T1720-1989测定附着力;按GB/T1731-1993测定柔韧性;按GB/T1732-1993测定耐冲击;按GB/T1730-1993测定铅笔硬度;按GB/T1743-1989测定光泽度;按GB/T1763-1989测定耐化学试剂.

1·3·3电阻-时间测量试验

溶液中的水分和电解质渗透腐蚀漆膜,使其电阻值下降,此下降过程达到平衡状态,则漆膜的电阻将基本保持固定的数值,如底材腐蚀,则漆膜电阻值会迅速降低[9].将漆膜样棒浸于3·5%NaCl液中,隔10d测试漆膜电阻随时间变化规律,对涂膜的变化和膜下腐蚀进行定量跟踪,测试漆膜的抗腐蚀性能.

2结果与讨论

2·1试验讨论

正交试验制得25个钛纳米改性聚合物重防腐涂料,观察各涂料喷涂后的涂膜表观状态.涂膜表观状态表明在25个正交实验中,仅有5个实验涂膜表观状态效果较佳(光亮、平滑、无缩孔).因此正交结果仅讨论表观状态较佳的5个实验.对5个实验重新编号,并对涂膜基本物理性能进行测定,结果如表1所示.显然,表1中配方1、配方3、配方4的三组实验所得的涂膜基本物理性能较优异.

表1

2·2抗三元复合液腐蚀测试

表2为各配方抗三元复合液腐蚀的结果

表2

表2表明在80℃下,配方1和配方4的抗三元复合液的性能一般,漆膜的表面出现了微量气泡,漆膜被破坏,起不到保护油管的作用.配方3具有最佳的抗三元复合液腐蚀的性能,能在三元复合液中长时间的保持漆膜的完好.由此可得钛纳米聚合物的添加量在6%时,钛纳米防腐涂料具有优良的防腐性能.

图2为腐蚀后配方3漆膜SEM测试照片.腐蚀测试后配方3涂层表面平滑完好,未被三元复合液腐蚀,无表面缺陷.