一种油田回注水管道内壁抑菌防腐涂层材料

摘要

本发明涉及一种油田回注水管道内壁抑菌防腐涂层材料，该材料由无溶剂有机氟改性环氧树脂作为基料，杂化了有机无机杀菌剂和纳米填料等，除具有很好的抗菌抑菌防腐性能外还具有自洁与防粘污性能。施工性能优良，可在潮湿的金属表面施工，干燥速度快，韧性和钢性具佳，与底漆附着力好，漆膜平整光滑；对硫酸盐还原菌、铁细菌等有优良的杀菌作用，具有很好的广谱杀菌效果，杀菌速度快，杀菌效率高，对环境无污染，对人体无毒害。因此，此涂层材料具有广阔的应用前景。

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种涂层材料，具体涉及一种油田回注水管道内壁抑菌防腐涂 层材料。

二、背景技术

钢铁是人类生活中使用最多、应用最广的金属，可以说，没有钢铁就没有 现在社会的发展和文明。但是，钢铁每年由于腐蚀所造成的经济损失是极其严 重的，据国外统计许多国家由于腐蚀所造成的经济损失高达国民经济总产值的3 ％～4％。钢铁在不同环境中会受到不同程度的腐蚀，在油田开采过程中，随着 油田开采时间的的增长，注水水质的不断恶化，硫酸盐还原菌、铁细菌、腐生 菌以及其它微生物不断增加，导致输油注水管道的腐蚀与堵塞越来越严重。据 了解仅胜利油田就有28000多口油水井，各种输油、注水管道10000多公里， 每年需进行防腐处理的管道就达1000多万米。国内有大庆、长庆、江汉、新疆 塔里木盆地哈得逊等近百家大油田，其需要防腐的管道量可想而知。特别是输 油、注水管道内因存在大量细菌附壁繁殖、结瘤堵塞管道，腐蚀严重，问题急 待解决。

以前，油田注水管线，一般采用钢管内衬水泥砂浆防腐，利用水泥砂浆中 的强碱性，抑制细菌繁殖和附着(实际上杀菌效果不好)，以防止菌类形成结瘤 堵塞管道。但内衬水泥砂浆附着力差，易开裂掉块，损坏输送泵或堵塞过滤器。 又因水泥砂浆层表面粗糙，摩擦力大，增加了介质输送阻力和压力，影响液体 流速。同时因水泥砂浆衬里较厚，实际降低了管线的排量，如Φ114×9mm水泥 砂浆衬里为例，就使输送量降低24％左右。若要输送相同的输送量，就得增大 管径，从而浪费钢材30％左右。

在能源紧迫的今天，随着海上石油的开发及黄河三角洲的大规模建设，东 部油田三次采油工作的升温，石油设备及工业的防腐量日益增大，其中输油、 注水管道内壁防腐是重中之重，特别需要一种集长效防腐、抗菌抑菌一体的内 防腐涂层材料。

三、发明内容

本发明的目的是提供了一种油田回注水管道内壁抑菌防腐涂层材料，该材 料也可用于输油管道。该材料用无溶剂有机氟改性的双酚A型环氧树脂作为基 料，杂化了有机无机杀菌剂和纳米陶瓷填料等，除具有很好的抗菌抑菌防腐性 能外还具有自洁与防粘污性能。施工性能优良，可在潮湿的金属表面施工，干 燥速度快，韧性和钢性具佳，与底漆附着力好，漆膜平整光滑；对硫酸盐还原 菌、铁细菌等有优良的杀菌作用，具有很好的广谱杀菌效果，杀菌速度快，杀 菌效率高，对环境无污染，对人体无毒害。因此，此涂层材料具有广阔的应用 前景。

一种油田回注水管道内壁抑菌防腐涂层材料，由主剂和固化剂组成，其特 征在于：

a、主剂由双酚A型环氧树脂、聚四氟乙烯树脂、颜填料、改性增韧剂、陶 瓷纳米材料、硫酸钡纳米材料、流平剂、消泡剂、促进剂、湿润分散剂、偶联 剂和杀菌剂组成，其质量分数比为：双酚A型环氧树脂∶聚四氟乙烯树脂∶颜 填料∶改性增韧剂∶陶瓷纳米材料∶硫酸钡纳米材料∶流平剂∶消泡剂∶促进 剂∶湿润分散剂∶偶联剂∶杀菌剂＝30-60∶3-6∶15-30∶15-25∶5∶7∶1.6∶ 1.5∶0.5-1∶1-2∶1-2∶0.8-2。

b、固化剂由交联剂或腰果壳油改性酚醛胺、有机亚磷酸酯和铬酸二苯胍组 成，其质量分数比为∶94-98∶2-3∶4。

c、上述主剂和固化剂的质量分数比为1-4∶1。

改性增韧剂为一种含有苯环结构及长脂肪链上的不饱和双键的活性环氧稀 释剂。

杀菌剂为用偶联剂改性的纳米银、纳米氧化锌、载体为丙烯醇的n-辛基- 异噻唑啉酮的组合物。偶联剂改性的纳米银∶纳米氧化锌∶载体为丙烯醇的n- 辛基-异噻唑啉酮＝20-30∶10-20∶40-70。

上述之所以选用环氧树脂作为涂层材料的基材，原因如下：首先与不饱和 聚酯涂料的附着力相比可知，环氧树脂分子中含有极性的羟基、醚键等，醚键 使分子链柔软便于旋转，可消除内应力，同时环氧树脂固化时体积收缩仅2％左 右，因此对湿表面具有较高的附着力，而不饱和聚酯固化时体积收缩率高达11 ％，其内应力高，附着力低；而且环氧树脂具有良好的耐碱性和较低的透水率 和透氧率，能阻挡水氧离子通过防腐蚀性较好；最后环氧树脂无需溶剂即可使 用，适合于水下施工，而且还容易涂成厚膜。因此在与聚氨酯类、聚酯类、氯 化橡胶类等成膜基料做比较后，优选环氧树脂。经过长期的实验结果证明，选 择大量含有极性的羟基和醚键的双酚A型环氧树脂或硫酸钡纳米填料最佳，能 显著提高湿表面的附着力，满足油田回注水管道内壁涂装的技术要求。

主剂中选用聚四氟乙烯是为了与陶瓷纳米材料配合更好的降低涂层的表面 自由能，提高其耐粘污性能。

主剂体系中的改性增韧剂为一种含有苯环结构及长脂肪链上的不饱和双键 的活性环氧稀释剂，采用这种改性增韧剂后，其中含有的活性基团参加环氧树 脂的固化反应并与之混溶，起到增韧和降粘作用。

主剂体系中的锈蚀转化剂，一般可采用铬酸二苯胍。

所述固化剂体系中的固化剂为腰果壳油改性酚醛胺。这种固化剂具有一定 的极性和粘度，兼有润湿和固化作用，因此在固化剂体系中添加该固化剂不但 能在水存在情况下润湿钢铁表面，而且对有机基团具有一定的亲和作用。

所采用的陶瓷纳米材料的颗粒小、比表面积大、吸附能力强，能够增强涂 层材料的分子间作用力、改善涂层材料的施工性能以及与机体间的结合力和抗 渗性：

1、提高抗渗透能力，纳米粒子不溶于水，水、氧和其他离子无法透过颗粒 本身，只能绕道渗透，延长了渗透路线，起到填充空穴的作用，同时纳米粒子 比表面积很大且又有化学作用，因此能够显著提高涂层材料的抗渗能力，在同 样厚度条件下纳米体系吸水率比较如下表所示，表中数据表明，纳米体系的吸 水率比普通体系的吸水率低31％左右，这说明前者的抗渗透性能远大于后者； 片状云母屏蔽材料；

表1本发明材料与普通材料吸水率比较

2.提高附着力，纳米粒子的引入增加了化学吸附，同时所选环氧树脂固化 时体积收缩很小，内应力不高，树脂中的醚键使分子链柔软便于旋转，可消除 内应力，所以能明显提高其附着力；

3.改善耐腐蚀性能，一般涂层的破坏都是沿各组分界面进行的，纳米材料 利用化学键合与化学吸附断绝了这些通道，减缓腐蚀速度，化学键合与化学吸 附作用阻止氯离子、水、氧及其他腐蚀介质的取代作用，使其不易发生腐蚀反 应。因此纳米材料的应用大大提高了涂料的防腐性能。

主剂中的杀菌剂是用偶联剂改性的纳米银、纳米氧化锌、载体为丙烯醇的 n-辛基-异噻唑啉酮的组合物。该组合物的质量分数比为偶联剂改性的纳米银∶ 纳米氧化锌∶载体为丙烯醇的n-辛基-异噻唑啉酮＝20-30∶10-20∶40-70。这种 组合物的应用大大提高了涂层的杀菌功能。

主机中的助剂是无溶剂涂料中不可缺少的组分，因此在两种体系中，还添 加有各种助剂其中包括促进剂、消泡剂、湿润分散剂、流平剂、偶联剂等。适 当的助剂有助于改善施工性能，提高漆膜质量。本发明在体系中加入促进剂， 保证涂层材料的施工期，同时确保涂层的快干性。在体系中添加适量的湿润分 散剂、消泡剂、流平剂，用于颜料湿润、分散，并使分散好的颜料粒子保持分 散状态，防止涂料出现絮凝、返粗、沉淀浮色发花等弊病。添加适量的消泡剂、 流平剂以消除涂层的缺陷，从而提高防腐性能。采用上述物质的混合体系，使 得助剂的功效得到了最大的提升。一般可使用市场上可以购得的常规助剂。

本发明为一种油田回注水管道内壁抑菌防腐涂层材料，具有杀菌、抑菌、 防腐、防垢等功能，同时也有自洁与防粘污性能。

四、附图说明

无附图

五、具体实施方式

实施例1

一种油田回注水管道内壁抑菌防腐涂层材料，包括主剂体系和固化剂体系， 按重量份计：

(I)主剂体系中各组分为：成膜树脂：双酚A型环氧树脂50；四氟乙烯 树脂4，改性增韧剂Lite2020 10；消泡剂：毕克公司的057 1.0；流平剂： 毕克公司的3777 1.0；纳米填料：粒径为100纳米以下的陶瓷粉7；无机有 机杂化杀菌剂1.9；颜填料30。

(II)固化剂体系中各组分为：固化剂：腰果壳油改性酚醛胺94；有机螯 合剂：有机亚磷酸酯2。锈蚀转化剂：铬酸二苯胍4。

在使用时将两组分按重量比为4∶1混合充分搅匀，熟化10-20分钟，最好 在15分钟左右，即可刮涂或高压无气喷涂。

物理特性：颜色为灰色；粘度为150s；状态为均匀液体。

实施例2

一种油田回注水管道内壁抑菌防腐涂层材料，包括主剂体系和固化剂体系， 按重量份计：

(I)主剂体系中各组分为：成膜树脂：双酚A型环氧树脂45；改性增韧 剂：卡德莱lite2020 15；消泡剂：毕克公司的057 1.5；流平剂毕克公司 的3777 1.6；纳米填料：粒径为100纳米以下的硫酸钡7；粒径为100纳米 以下的陶瓷粉5，四氟乙烯树脂3。

(II)固化剂体系中各组分为：固化剂：腰果壳油改性酚醛胺93；有机螯 合剂：有机亚磷酸酯3；锈蚀转化剂：铬酸二苯胍4。

在使用时将两组分按重量比为1∶1混合充分搅匀，熟化10-20分钟，最好 在15分钟左右，即可刮涂或高压无气喷涂。

物理特性：颜色为灰色；粘度为150s；状态为均匀液体。

性能比较：

现在市场上应用于油田回注水管道、钻井平台钢桩防腐的玻璃鳞片涂料， 由于对鳞片的表面处理不合适，用量和在涂层中的定位不好，严重影响涂层的 防腐性能，特别是可渗透性。致使涂层达不到预期防腐效果。

本发明研究的抑菌防腐涂料，除具有杀菌功能外，因应用了亚纳米及氟材 料，其涂膜致密既具有很好的刚性又具有很好的韧性，还具有一定的疏水性， 耐沙石和流体的摩擦性好，防腐性佳。

价格对比：

本发明的固化剂是植物油改性剂，在石油产品价格猛增的今天，新型固化 剂的开发具有绝对的优势，项目产品价格比市场耐磨防腐性较好的聚氨酯玻璃 鳞片产品价相仿。