1. <span id="zjcg1"><sup id="zjcg1"></sup></span><optgroup id="zjcg1"></optgroup><span id="zjcg1"><blockquote id="zjcg1"></blockquote></span>
    2. <optgroup id="zjcg1"><li id="zjcg1"></li></optgroup>
      <optgroup id="zjcg1"></optgroup>
        1. <legend id="zjcg1"><li id="zjcg1"></li></legend>
          1. <p id="zjcg1"></p>
          2. <optgroup id="zjcg1"><li id="zjcg1"><source id="zjcg1"></source></li></optgroup><optgroup id="zjcg1"></optgroup>
            <legend id="zjcg1"></legend>

            <strong id="zjcg1"></strong>
          3. <optgroup id="zjcg1"><em id="zjcg1"><pre id="zjcg1"></pre></em></optgroup>
          4. <span id="zjcg1"></span>
            企業動態

            酚醛改性環氧樹脂耐磨防腐涂料的研究

            2015年07月24日

             

            張迎平,劉蘭軒,汪洋,陶業立,劉秀生

            (武漢材料保護研究所,湖北武漢430030)

             

            摘要:利用酚醛改性環氧樹脂為基料,同時添加固體自潤滑材料、硬質抗磨材料、助劑等研制出一種耐磨防腐涂料。該涂料除具有良好的防腐蝕性,還具有優異的耐磨性、自潤滑性及水潤滑性,是抽油管桿等惡劣腐蝕條件下較理想的耐磨防腐涂料。

            關鍵詞:酚醛改性環氧樹脂;抽油管桿;耐磨防腐性;防腐涂料

            中圖分類號:TQ637 文獻標識碼:A 文章編號:1009-1696(2014)04-0010-04


            0 引言

            我國各油田的生產井中大部分使用抽油機井采油技術,抽油機井采油技術在我國石油開采中占據重要的地位。目前我國許多主力油田已進入中高含水開發期,綜合含水量甚至達到90%以上,當井液含水量大于60%時,井液物性由油包水型轉換為水包油型。此時,管桿壁失去了原油的保護作用,直接與水接觸,腐蝕速度加快,同時潤滑劑由原油變成水,管壁失去了原油的潤滑作用,磨損速度加快。同時由于側鉆井、斜井的增多等多種因素的綜合作用,使得抽油機井管桿偏磨問題越來越嚴重,已成為高含水期抽油機井開采的主要矛盾之一。因此,研制一種防腐蝕性好并具良好耐磨性的防護涂層,以提高油管、抽油桿的耐磨防腐性,對延長偏磨油井免修期、節約作業費用及管、桿投入費用具有重大意義[1-2]。

            本文以酚醛改性環氧樹脂為基料,同時添加多種固體自潤滑材料、硬質耐磨材料、助劑等研制出一種耐磨防腐涂料,并對其性能進行了研究[3-4]。試驗結果表明:該涂料除具有良好的防腐蝕性,還具有優異的耐磨性、自潤滑性及水潤滑性

             

            1 實驗部分

             

            1.1 涂料的配制

            1.1.1 主要原料

            環氧樹脂:岳陽石化總廠環氧樹脂廠;酚醛樹脂:新鄉市伯馬風帆實業有限公司;石墨粉:上海膠體化工廠;二硫化鉬粉:上海膠體化工廠;氧化鋯粉:800目,市售品;硅微粉:1000目,市售品;偶聯劑:KH-560,南京經緯化工有限公司;流平劑:433,消泡劑:6500,德謙化學有限公司。

             

            1.1.2 涂料的配制

            先將環氧樹脂、酚醛樹脂按比例混合均勻,在高速分散攪拌的過程中,按比例依次加入其他原料,混合攪拌后,用砂磨機研磨3~4遍,過濾后即得涂料成品。酚醛改性環氧樹脂耐磨防腐涂料的配方組成(質量份)如表1所示。

             

            表1 涂料配方

             

            原材料         質量份

            原材料         質量份

            原材料         質量份

            環氧樹脂         8-10

            氧化鋯粉        20-30

            流平劑         0.2-0.8

            酚醛樹脂        10-20

            硅微粉          20-30

            消泡劑         0.5-1.0

            二硫化鉬         5-10

            偶聯劑         0.5-1.0

            稀釋劑          10-30

             

             

            1.2 性能試驗

            1.2.1 涂層耐介質腐蝕性

            試樣制備:采用Ф10mm×120mm普通低碳鋼試棒,試棒一端為半球面,另一端距端面5mm處開一小孔用于懸掛。試棒經噴砂處理后,用浸涂的方法制備防腐涂層,共浸涂3次。第1、2次浸涂后先晾置15min,再經60℃×15min,120℃×30min干燥后,浸涂第3次,晾置15min,經60℃×15min,120℃×15min,170℃×30min干燥后即可。涂層總厚度≥250μm。

            試驗方法:按GB1763—1989標準,將制好涂層的試棒分別放入腐蝕介質中進行浸泡試驗。

             

            1.2.2 涂層耐磨性

            試樣制備:采用100mm×8mm×5mm普通玻璃板,經溶劑清洗處理后,用噴涂的方法制備防腐涂層,共噴涂3次。第1、2次噴涂后先晾置15min,再經60℃×15min,120℃×30min干燥后,噴涂第3次,晾置15min,再經60℃×15min,120℃×15min,170℃×30min干燥后即可。涂層總厚度≥60μm。

            試驗方法:采用JM-IV型漆膜磨耗儀,在750g負荷、75r/min的試驗條件下進行測試,用漆膜的失重表示漆膜的耐磨性(GB/T1768—2006)。

             

            1.2.3 涂層摩擦系數

            試樣制備:采用48mm×5mm×5mm普通低碳鋼板,經砂紙打磨處理后,用噴涂的方法制備防腐涂層,共噴涂3次。第1、2次噴涂后先晾置15min,再經60℃×15min,120℃×30min干燥后,噴涂第3次,晾置15min,再經60℃×15min,120℃×15min,170℃×30min干燥后即可。涂層總厚度≥60μm。

            試驗方法:采用往復摩擦磨損試驗機,在500g負荷、往復頻率1.5Hz的試驗條件下,分別在干摩擦和水潤滑的條件下測定摩擦系數。

             

            2·結果與討論

            2.1 成膜基料的選擇

            環氧樹脂因含有活性極大的環氧基、羥基,以及醚、胺、酯等極性基團,因此賦予環氧樹脂固化物對金屬、陶瓷、玻璃、混凝土、木材等極性基材優良的附著力,以及優良的化學穩定性和抗化學藥品性,耐酸、堿、鹽、機械油等多種介質腐蝕,但環氧樹脂的耐熱性較差;而酚醛樹脂具有良好的耐酸性、力學性能、耐熱性。以及酚醛樹脂中的酚羥基與環氧樹脂中的環氧基進行化學反應,使高分子網絡交聯形成更為復雜的體型結構,而使材料的內部聯結更加緊密,耐腐蝕性有所提高。這種混合物具有環氧樹脂優良的黏結性,改進了酚醛樹脂的脆性,同時具有酚醛樹脂優良的耐熱性,也改進了環氧樹脂耐熱性較差的缺點。選用酚醛樹脂和環氧樹脂共混改性,可使漆膜具有良好的物理、機械性能和耐化學介質腐蝕性。涂層耐化學介質腐蝕情況見表2。

             

            表2 涂層耐化學介質腐蝕性

             

            試驗介質

            試驗條件

            試驗結果

            3% 氯化鈉

            常溫 X 90 d

            涂層完好

            10% 硫酸

            常溫 X 90 d

            涂層完好

            10% 鹽酸

            常溫 X 90 d

            涂層完好

            10% 氫氧化鈉

            常溫 X 90 d

            涂層完好

            10% 氫氧化鈉

            600C X 90 d

            涂層輕微發白變色

             

            2.2 偶聯劑的選擇

            偶聯劑由兩部分組成:一部分是親無機基團,可與無機填料或增強材料作用;另一部分是親有機基團,可與合成樹脂作用。為了增加樹脂與填料之間的黏結力,應當采用偶聯劑進行處理,在樹脂和填料之間形成化學鍵結合,提高涂膜的內聚強度,并達到屏蔽或阻止腐蝕因子滲透的目的,從而提高涂膜的耐腐蝕性和耐磨性。硅烷類偶聯劑其結構的一端有能與環氧、酚醛等合成樹脂分子反應的活性基團,如氨基、環氧基等,另一端是與硅相連的烷氧基,這些基團在水溶液或空氣中水分的存在下,水解生成反應性硅醇,可與玻璃、礦物質、無機填料表面的羥基反應。因此,硅烷類偶聯劑常用于無機填料填充的環氧、酚醛等體系。本研究選用KH-560作偶聯劑。

             

            2.3 固體自潤滑材料的選擇

            常用的固體自潤滑材料有石墨、二硫化鉬、聚四氟乙烯微粉等。這些固體自潤滑材料,在摩擦的條件下由于會富集在摩擦物件表面并形成轉移膜,所以用其填充的復合材料的摩擦系數可大幅下降,并可降低復合材料的磨損率。石墨化學性能穩定,耐溫性好,具有良好的耐腐蝕性,但石墨的水潤滑性不夠理想,并且對金屬有電化學腐蝕傾向;聚四氟乙烯微粉自潤滑性很好,但它表面能低,表面的黏附性較差,當其含量較少時,不足以形成完整的轉移膜,自潤滑效果不好,摩擦系數較大;當其含量大時會降低材料的內聚強度,涂層耐磨性差,防腐蝕性下降。本試驗選用二硫化鉬作為自潤滑減摩材料。二硫化鉬(MoS2)用量對摩擦系數的影響見圖1。

             

            圖1 不同MOS2用量對摩擦系數的影響

             

             

            由圖1可見:二硫化鉬可明顯提高涂層的減摩性,隨著二硫化鉬用量的增加,涂層摩擦系數逐步下降。水對涂層有顯著的潤滑作用,可大幅降低摩擦系數。

             

            圖2 不同MoS2用量的摩擦表面狀態

             

             

            由圖2可見:當二硫化鉬用量為0時,摩擦表面粗糙無光澤;當其用量達到6%時,摩擦表面明顯為光滑的狀態,說明摩擦表面形成了很好的潤滑轉移膜。

             

            2.4 耐磨填料的選擇

            耐磨填料一般是硬質材料,如陶瓷粉等,在涂層中主要起骨架的作用。本研究采用氧化鋯陶瓷粉和硅微粉配用作為耐磨填料,它們是無機惰性填料,不參與涂料的固化反應,可以降低固化收縮率,并能與基體樹脂緊密結合,形成致密的保護層,提高涂料內聚力和耐磨性等。不同填料用量對涂層耐磨性的影響見圖3。

             

            圖3 不同填料用量對涂層耐磨性的影響

             

             

            3·結語

            本文討論了酚醛樹脂、二硫化鉬及耐磨填料對環氧樹脂耐磨防腐涂料性能的影響,其主要結論如下:

            (1)酚醛改性環氧樹脂經170℃×30min固化后漆膜具有良好的物理、機械性能和耐化學介質腐蝕性,是抽油管桿耐磨防腐涂層較理想的成膜物質;

            (2)二硫化鉬對涂層的減摩性具有明顯的改善作用,其用量大于4%時,涂層自潤滑性較好;當其用量達到6%時,摩擦表面會形成很好的自潤滑轉移膜,具有良好的自潤滑性;

            (3)水是酚醛改性環氧樹脂涂層良好的潤滑劑,這對涂層的實際應用是一種有利因素;

            (4)加入耐磨填料可提高涂膜的耐磨性,隨其用量的增大,涂層耐磨性變好,但當其用量大于40%后,磨損開始增大,耐磨填料用量以20%~40%為宜。

             

            參考文獻

            [1]強軍鋒,王楊勇,井新利.高耐磨性防腐涂料的研制[J].石化技術與應用,2002,20(02):96-98.

            [2]魏斌.碳鋯復合樹脂內涂層油管技術研究[J].石油機械,2009,37(03):8-15.

            [3]陳姝帆,李朗晨,洪海霞.環氧改性酚醛樹脂的耐腐蝕性能研究[J].化工新材料,2009,37(06):104-109.

            [4]劉慶剛.HR新型耐磨防腐涂料的研制與應用[J].內蒙古石油化工,2010(17):8-9.

             

            資料節錄自廣州地坪展

             

            久久综合九色综合网站