集输管线用纳米防结垢防腐蚀涂料及制造方法转让专利

申请号 : CN200810117491.2

文献号 : CN100582187C

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发明人 : 解蓓蓓张彦军张盈盈邵怀启韩文礼

申请人 : 中国石油天然气集团公司中国石油集团工程技术研究院

摘要 :

集输管线用纳米防结垢防腐蚀涂料,应用于石油集输管线内防结垢与防腐蚀。特征是:是由1重量份A剂与0.1~0.3重量份的B剂组成,其中A剂包括双酚A环氧树脂、正丁醇、二甲苯、二价酸酯、聚醚改性聚二甲基硅氧烷、含颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物、破泡聚硅氧烷、聚醚硅氧烷共聚合物、聚丙烯酸酯、含胺衍生物的高分子量聚羧酸以及纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、绢云母、滑石粉和鳞片石墨组成;其中B剂包括聚酰胺加成物和正丁醇、二价酸酯组成。效果是:涂料具有优良的可施工性和储存稳定性,涂膜有极佳的防结垢性能和优良的耐腐蚀性能。管线阻垢率能够达到80%以上。

权利要求 :

1、一种集输管线用纳米防结垢防腐蚀涂料,其特征是由A剂和B 剂组成,其中A剂各组分的重量份为:1份的双酚A环氧树脂、0.30~ 0.55份的正丁醇、0.1~0.2份的二甲苯、0.05~0.1份的二价酸酯、 0.01~0.03份的聚醚改性聚二甲基硅氧烷、0.03~0.06份的含颜料亲 和基团的高分子量嵌段共聚物、0.005~0.02份的破泡聚硅氧烷、 0.01~0.03份的聚醚硅氧烷共聚合物、0.0005~0.015份的聚丙烯酸 酯、0.005~0.02份的含胺衍生物的高分子量聚羧酸以及0.01~0.03 份的纳米二氧化钛、0.005~0.02份的纳米二氧化硅、0.2~0.5份的 800目绢云母、0.2~0.5份的800目滑石粉和0.05~0.2份的鳞片石 墨组成;其中B剂各组分的重量份为:1份的聚酰胺加成物和0.1~0.3 份的正丁醇、0.01~0.1份的二价酸酯组成;使用时的配料组成为1重 量份的A剂和0.1~0.3重量份的B剂,所述的聚酰胺加成物是改性聚酰胺加成物D3018或聚酰胺加成物 2050。

2、根据权利要求1所述的集输管线用纳米防结垢防腐蚀涂料,其 特征是:所述的二价酸酯是:琥珀酸二甲酯、戊二酸二甲酯、己二酸 二甲酯及其混合物。

3、根据权利要求1所述的集输管线用纳米防结垢防腐蚀涂料,其 特征是:所述的聚丙烯酸酯是聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯。

4、根据权利要求1所述的集输管线用纳米防结垢防腐蚀涂料,其 特征是:所述的聚醚改性聚二甲基硅氧烷是BYK300;所述双酚A环氧 树脂是E-51双酚A型环氧树脂。

5、根据权利要求1所述的集输管线用纳米防结垢防腐蚀涂料,其 特征是:所述的含颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物是 DISPERBYK183,所述的聚醚硅氧烷共聚合物是BYK345。

6、根据权利要求1所述的集输管线用纳米防结垢防腐蚀涂料,其 特征是:所述的含胺衍生物的高分子量聚羧酸是DISPERBYK101。

7、根据权利要求1所述的集输管线用纳米防结垢防腐蚀涂料,其 特征是:所述的纳米二氧化钛和纳米二氧化硅粒径为10~100nm。

8、根据权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的集输管线用纳米 防结垢防腐蚀涂料,其特征是:由A剂和B剂组成,其中A剂各组分 的重量份为:1份的双酚A环氧树脂、0.47份的正丁醇、0.13份的二 甲苯、0.07份的二价酸酯、0.02份的聚醚改性聚二甲基硅氧烷、0.05 份的含颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物、0.01份的破泡聚硅氧烷、 0.02份的聚醚硅氧烷共聚合物、0.009份的聚丙烯酸酯、0.01份的含 胺衍生物的高分子量聚羧酸以及0.02份的纳米二氧化钛、0.01份的纳 米二氧化硅、0.39份的800目绢云母、0.39份的800目滑石粉和0.11 份的鳞片石墨组成;其中B剂各组分的重量份为:1份的聚酰胺加成物 和0.19份的正丁醇、0.06份的二价酸酯组成;使用时的配料组成为1 重量份的剂液和0.175重量份的B剂。

说明书 :

技术领域

本发明涉及管道防腐涂料技术领域,特别涉及一种涂层具有极佳的 防结垢性能和耐腐蚀性能的石油集输管线用纳米防结垢防腐蚀涂料及 其制造方法。

技术背景

随着油田开发进入中后期,采出液中含水率急剧增高。产出水的 高液量、高矿化度、高含砂量、低pH值,以及不同区块采油井的异型 水混输操作,导致油田集输管线结垢日益严重,结垢堵塞管线加剧, 大大缩短了集输管线寿命。频繁地清洗除垢和更换管线,破坏了油井 的连续生产,严重影响了油田开发效率与经济效益,成为困扰我国油 田生产的一大难题。采用常规的办法,往输送液中添加缓蚀剂、阻垢 剂等防腐和防垢技术,以及通过机械除垢、酸洗除垢等措施都不能从 根本上解决问题,并且加大了集输系统运行难度和成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种集输管线用纳米防结垢防腐蚀涂料及制 造方法,纳米防结垢防腐蚀涂料不仅能用于输送油、水、油水混合的 油田集输管道内涂层,降低油田集输管线内结垢;并且,能提高防结 垢防腐蚀涂料的可施工性和储存稳定性,提高管道的涂膜防结垢性能 和的耐腐蚀性能。克服常规的添加缓蚀剂、阻垢剂方法,不能从根本 上解决除垢、防垢的不足。
本发明采用的技术方案是:集输管线用纳米防结垢防腐蚀涂料,是 由A剂和B剂组成,其中A剂各组分的重量份为:1份的双酚A环氧树 脂、0.30~0.55份的正丁醇、0.1~0.2份的二甲苯、0.05~0.1份的 二价酸酯、0.01~0.03份的聚醚改性聚二甲基硅氧烷、0.03~0.06份 的含颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物、0.005~0.02份的破泡聚硅 氧烷、0.01~0.03份的聚醚硅氧烷共聚合物、0.0005~0.015份的聚 丙烯酸酯、0.005~0.02份的含胺衍生物的高分子量聚羧酸以及0.01~ 0.03份的纳米二氧化钛、0.005~0.02份的纳米二氧化硅、0.2~0.5 份的800目绢云母、0.2~0.5份的800目滑石粉和0.05~0.2份的鳞 片石墨组成;其中B剂各组分的重量份为:1份的聚酰胺加成物和0.1~ 0.3份的正丁醇、0.01~0.1份的二价酸酯组成;使用时的配料组成为 1重量份的A剂和0.1~0.3重量份的B剂。
所述的二价酸酯是:琥珀酸二甲酯、戊二酸二甲酯、己二酸二甲酯 及其混合物。
所述的聚酰胺加成物是改性聚酰胺加成物D3018或聚酰胺加成物 2050。
所述的聚丙烯酸酯是聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯。
所述的聚醚改性聚二甲基硅氧烷是BYK300;所述双酚A环氧树脂 是E-51双酚A型环氧树脂。
所述的含颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物是DISPERBYK183, 所述的聚醚硅氧烷共聚合物是BYK345。
所述的含胺衍生物的高分子量聚羧酸是DISPERBYK101。
所述的纳米二氧化钛和纳米二氧化硅粒径为10~100nm。
较优的集输管线用纳米防结垢防腐蚀涂料,其特征是由A剂和B 剂组成,其中A剂各组分的重量份为:1份的双酚A环氧树脂、0.47 份的正丁醇、0.13份的二甲苯、0.07份的二价酸酯、0.02份的聚醚改 性聚二甲基硅氧烷、0.05份的含颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物、 0.01份的破泡聚硅氧烷、0.02份的聚醚硅氧烷共聚合物、0.009份的 聚丙烯酸酯、0.01份的含胺衍生物的高分子量聚羧酸以及0.02份的纳 米二氧化钛、0.01份的纳米二氧化硅、0.39份的800目绢云母、0.39 份的800目滑石粉和0.11份的鳞片石墨组成;其中B剂各组分的重量 份为:1份的聚酰胺加成物和0.19份的正丁醇、0.06份的二价酸酯组 成;使用时的配料组成为1重量份的剂液和0.175重量份的B剂。
本发明的集输管线用纳米防结垢防腐蚀涂料的制造方法,其特征在 于:先将1重量份的双酚A环氧树脂加入到0.30~0.55重量份的正丁 醇、0.1~0.2重量份的二甲苯、0.05~0.1重量份的二价酸酯的混合 溶液中,将其加热、控制温度在90℃,加以分散溶解,待其充分溶解 后停止加热,等温度降至室温后在其中依次加入0.01~0.03重量份的 聚醚改性聚二甲基硅氧烷、0.03~0.06重量份的含颜料亲和基团的高 分子量嵌段共聚物、0.005~0.02重量份的破泡聚硅氧烷、0.01~0.03 重量份的聚醚硅氧烷共聚合物、0.0005~0.015重量份的聚丙烯酸酯、 0.005~0.02重量份的含胺衍生物的高分子量聚羧酸,加以混合、高速 搅拌,在搅拌的情况下加入0.01~0.03重量份的纳米二氧化钛、 0.005~0.02重量份的纳米二氧化硅、0.2~0.5重量份的800目绢云 母、0.2~0.5重量份的800目滑石粉和0.05~0.2重量份的鳞片石墨, 高速搅拌0.25h后用砂磨机研磨0.5~1h制成该涂料中的A剂;按重 量份在1份的聚酰胺加成物中加入0.1~0.3重量份的正丁醇和0.01~ 0.1重量份的二价酸酯,高速搅拌,混合均匀制成该涂料中的B剂,使 用时1重量份的A剂和0.1~0.3重量份的B剂加以混合均匀制成集输 管线用纳米防结垢防腐蚀涂料。
较优的集输管线用纳米防结垢防腐蚀涂料的制造方法,其特征在 于:先将1重量份的双酚A环氧树脂加入到0.47重量份的正丁醇、0.13 重量份的二甲苯、0.07重量份的二价酸酯的混合溶液中,将其加热、 控制温度在90℃,加以分散溶解,待其充分溶解后停止加热,等温度 降至室温后在其中依次加入0.02份的聚醚改性聚二甲基硅氧烷、0.05 重量份的含颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物、0.01重量份的破泡 聚硅氧烷、0.02重量份的聚醚硅氧烷共聚合物、0.009重量份的聚丙 烯酸酯、0.01重量份的含胺衍生物的高分子量聚羧酸,加以混合、高 速搅拌,在搅拌的情况下加入0.02重量份的纳米二氧化钛、0.01重量 份的纳米二氧化硅、0.39重量份的800目绢云母、0.39重量份的800 目滑石粉和0.11重量份的鳞片石墨,高速搅拌0.25h后用砂磨机研磨 1h制成该涂料中的A剂;按重量份在1份的聚酰胺加成物中加入0.19 份的正丁醇、0.06份的二价酸酯,高速搅拌,混合均匀制成该涂料中 的B剂,使用时1重量份的A剂和0.175重量份的B剂加以混合均匀 制成集输管线用纳米防结垢防腐蚀涂料。
本发明的集输管线用纳米防结垢防腐蚀涂料由双酚A环氧树脂、高 低沸点混合溶剂和助剂、颜填料制成的A剂、由聚酰胺加成物中加入 高低沸点混合溶剂配制而成的B剂所组成,使用时A剂与B剂混合, 使涂料固化形成涂膜。使用的双酚A环氧树脂可形成具有优良的耐腐 蚀性的涂膜,涂膜光泽度高。使用的聚醚改性聚二甲基硅氧烷能够极 大程度的降低涂料体系的表面张力,增进基材润湿性、防止缩孔,同 时,增进涂层表面的滑爽性和光泽。使用的氨基甲酸乙酯齐聚物溶液 能够提高颜填料的润湿性,缩短研磨时间,防止颜料絮凝,提高颜料 的着色力,提高涂膜的光泽和平滑性。含颜料亲和基团的高分子量嵌 段共聚物能够提高颜填料的润湿性,缩短研磨时间,防止颜料絮凝, 提高颜料的着色力,提高涂膜的光泽和平滑性。破泡聚硅氧烷改善了 流动和流平性、消除涂料中的气泡。聚丙烯酸酯降低涂料体系的表面 张力,减少气泡,增加流平性、增加光泽,防止涂膜产生缩孔,并避 免贝纳德漩涡的形成。使用的纳米二氧化钛中达到纳米尺度分布的TiO2 能充分地体现量子尺寸效应、表面效应、体积效应和宏观量子隧道效 应;把纳米二氧化硅添加到环氧树脂中,在结构上完全不同于粗晶二 氧化硅(白炭黑等)添加的环氧树脂基复合材料,粗晶SiO2一般作为 补强剂加入,它主要分布在高分子材料的链间中,而纳米二氧化硅由 于表面严重的配位不足、庞大的比表面积以及表面欠氧等特点,使它 表现出极强的活性,很容易和环氧环状分子的氧起键合作用,提高了 分子间的键力,同时尚有一部分纳米二氧化硅颗粒仍然分布在高分子 链的空隙中,与粗晶SiO2颗粒相比较,表现很高的流涟性,从而使纳 米二氧化硅添加的环氧树脂材料强度、韧性、延展性均大幅度提高, 纳米二氧化硅颗粒比SiO2要小100~1000倍,将其添加到环氧树脂中, 有利于拉成丝。由于纳米二氧化硅的高流动性和小尺寸效应,使材料 表面更加致密细洁,摩擦系数变小,加之纳米颗粒的高强度,使涂料 的耐磨性大大增强,表面自洁能力也获得改善。使用聚酰胺加成物为 固化剂,与双酚A环氧树脂有良好的相容性,有良好的耐热性,可形 成具有优良耐腐蚀性的涂膜。
本发明与现有技术相比的有益效果
1、本发明的集输管线用纳米防结垢防腐蚀涂料具有优良的可施工 性和储存稳定性,管线涂膜有极佳的防结垢性能和优良的耐腐蚀性能。 阻垢率能够达到80%以上。2、生产工艺简单,无须特殊设备。

具体实施方式

实施例1:
集输管线用纳米防结垢防腐蚀涂料的制造。在不锈钢的料桶中,先 将1重量份的E-51双酚A环氧树脂加入到0.47重量份的正丁醇、0.13 重量份的二甲苯、0.07重量份的琥珀酸二甲酯的混合溶液中,将其加 热、控制温度在90℃,加以分散溶解,待其充分溶解后停止加热,等 温度降至室温后在其中依次加入0.02重量份的聚醚改性聚二甲基硅氧 烷BYK300、0.05重量份的含颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物 DISPERBYK183、0.01重量份的破泡聚硅氧烷NEK-R-20、0.02重量份的 聚醚硅氧烷共聚合物BYK345、0.009重量份的聚丙烯酸甲酯、0.01重 量份的含胺衍生物的高分子量聚羧酸DISPERBYK101,加以混合、高速 搅拌,在搅拌的情况下加入0.02重量份的纳米二氧化钛、0.01重量份 的纳米二氧化硅、0.39重量份的800目绢云母、0.39重量份的800目 滑石粉和0.11重量份的鳞片石墨,高速搅拌0.25h后用砂磨机研磨1h 制成该涂料中的A剂;按重量份在1份的聚酰胺加成物D3018中加入 0.19重量份的正丁醇、0.06重量份的二价酸酯,高速搅拌,混合均匀 制成该涂料中的B剂,使用时1重量份的A剂和0.175重量份的B剂 加以混合均匀制成集输管线用纳米防结垢防腐蚀涂料。所述的纳米二 氧化钛和纳米二氧化硅的粒径为10~100nm。所用原料均采用市售品。
采用的聚酰胺加成物是上海君江科技有限公司生产的改性聚酰胺 加成物D3018。
聚醚改性聚二甲基硅氧烷生产厂家是德国BYK化学公司生产的 BYK300。厦门康迪隆贸易有限公司有销售。
含颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物生产厂家是德国BYK化学 公司生产的(DISPER)BYK183。山东港泰实业有限公司有销售。
破泡聚合物聚硅氧烷是广州市明琚化工有限公司生产的破泡聚合 物聚硅氧烷NEK-R-20。
聚醚硅氧烷共聚合物生产厂家是德国BYK化学公司生产的BYK345。 山东港泰实业有限公司有销售。
含胺衍生物的高分子量聚羧酸生产厂家是德国BYK化学公司生产 的(DISPER)BYK101。厦门康迪隆贸易有限公司有销售。
集输管线用纳米防结垢防腐蚀涂料及涂层性能测试结果见表1。
表1  集输管线用纳米防结垢防腐蚀涂料及涂层性能测试结果
  序   号   检测项目   测试结果   采用标准   1   固体含量,%   ≥70   GB/T1725-79(89)   2   耐盐雾,2000h   涂层完好   GB/T1771-91   3   耐油田污水,100℃/1000h,   涂层完好   GB/T1733-93   4   耐3%NaCl   涂层完好   GB/T1763-89   5   耐10%H2SO4   涂层完好   GB/T1763-89   6   耐10%NaOH   涂层完好   GB/T1763-89   7   耐10%HCl   涂层完好   GB/T1763-89   8   冲击强度,J   10   SY/T 0315-2005附录F   9   耐磨性:1000g/1000转   ≤50mg   ASTMD968   10   电气强度,MV/m   ≥30   GB/T1408.1   11   体积电阻率,Ω·m   ≥1×1013   GB/T1410   12   阻垢率   ≥80%
实施例2:
集输管线用纳米防结垢防腐蚀涂料的制造方法。在不锈钢的料桶 中,先将1重量份的双酚A环氧树脂加入到0.40重量份的正丁醇、0.10 重量份的二甲苯、0.05重量份的戊二酸二甲酯的混合溶液中,将其加 热、控制温度在85℃,加以分散溶解,待其充分溶解后停止加热,等 温度降至室温后在其中依次加入0.01重量份的聚醚改性聚二甲基硅氧 烷BYK300、0.04重量份的含颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物 DISPERBYK183、0.01重量份的破泡聚硅氧烷NEK-R-20、0.015重量份 的聚醚硅氧烷共聚合物BYK345、0.008重量份的聚丙烯酸乙酯、0.01 重量份的含胺衍生物的高分子量聚羧酸DISPERBYK101,加以混合、高 速搅拌,在搅拌的情况下加入0.01重量份的纳米二氧化钛、0.01重量 份的纳米二氧化硅、0.38重量份的800目绢云母、0.38重量份的800 目滑石粉和0.10重量份的鳞片石墨,高速搅拌0.5h后用砂磨机研磨 1h制成该涂料中的A剂;按重量份在1份的聚酰胺加成物2050中加入 0.18重量份的正丁醇、0.05重量份的二价酸酯,高速搅拌,混合均匀 制成该涂料中的B剂,使用时1重量份的A剂和0.17重量份的B剂加 以混合均匀制成集输管线用纳米防结垢防腐蚀涂料。所述的纳米二氧 化钛和纳米二氧化硅粒径为10~100nm。所用原料均采用市售品。
聚酰胺加成物是天津市润升化工商贸有限公司销售的聚酰胺加成 物(Ancamine)2050。
集输管线用纳米防结垢防腐蚀涂料及涂层性能测试结果见表2。
表2  集输管线用纳米防结垢防腐蚀涂料及涂层性能测试结果
  序   号   检测项目   测试结果   采用标准   1   固体含量,%   ≥65   GB/T1725-79(89)   2   耐盐雾,2000h   涂层完好   GB/T1771-91   3   耐油田污水,100℃/1000h,   涂层完好   GB/T1733-93   4   耐3%NaCl   涂层完好   GB/T1763-89   5   耐10%H2SO4   涂层完好   GB/T1763-89   6   耐10%NaOH   涂层完好   GB/T1763-89   7   耐10%HCl   涂层完好   GB/T1763-89   8   冲击强度,J   10   SY/T 0315-2005附录F   9   耐磨性:1000g/1000转   ≤40mg   ASTMD968   10   电气强度,MV/m   ≥30   GB/T1408.1   11   体积电阻率,Ω·m   ≥1×1013   GB/T1410   12   阻垢率   ≥75%
实施例3:
集输管线用纳米防结垢防腐蚀涂料的制造方法。在不锈钢的料桶 中,先将1重量份的双酚A环氧树脂加入到0.48重量份的正丁醇、0.14 重量份的二甲苯、0.08重量份的己二酸二甲酯的混合溶液中,将其加 热、控制温度在95℃,加以分散溶解,待其充分溶解后停止加热,等 温度降至室温后在其中依次加入0.03重量份的聚醚改性聚二甲基硅氧 烷BYK300、0.05重量份的含颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物 DISPERBYK183、0.015重量份的破泡聚硅氧烷NEK-R-20。0.025重量份 的聚醚硅氧烷共聚合物BYK345、0.01重量份的改性聚丙烯酸酯、0.015 重量份的含胺衍生物的高分子量聚羧酸DISPERBYK101,加以混合,高 速搅拌,在搅拌的情况下加入0.025重量份的纳米二氧化钛、0.02重 量份的纳米二氧化硅、0.4重量份的800目绢云母、0.4重量份的800 目滑石粉和0.12重量份的鳞片石墨,高速搅拌1h后用砂磨机研磨1h 制成该涂料中的A剂;按重量份在1份的聚酰胺加成物2050中加入0.2 重量份的正丁醇、0.07重量份的二价酸酯,高速搅拌,混合均匀制成 该涂料中的B剂,使用时1重量份的A剂和0.18重量份的B剂加以混 合均匀制成集输管线用纳米防结垢防腐蚀涂料。所述的纳米二氧化钛 和纳米二氧化硅粒径为10~100nm。所用原料均采用市售品。
集输管线用纳米防结垢防腐蚀涂料及涂层性能测试结果见表3。
表3  集输管线用纳米防结垢防腐蚀涂料及涂层性能测试结果
  序   号   检测项目   测试结果   采用标准   1   固体含量,%   ≥75   GB/T1725-79(89)   2   耐盐雾,2000h   涂层完好   GB/T1771-91   3   耐油田污水,100℃/1000h,   涂层完好   GB/T1733-93   4   耐3%NaCl   涂层完好   GB/T1763-89   5   耐10%H2SO4   涂层完好   GB/T1763-89   6   耐10%NaOH   涂层完好   GB/T1763-89   7   耐10%HCl   涂层完好   GB/T1763-89   8   冲击强度,J   10   SY/T 0315-2005附录F   9   耐磨性:1000g/1000转   ≤60mg   ASTMD968   10   电气强度,MV/m   ≥30   GB/T1408.1   11   体积电阻率,Ω·m   ≥1×1013   GB/T1410   12   阻垢率   ≥90%