一种环氧酚醛耐高温高压防腐蚀涂料研制.pdf
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1、上海涂料SHANGHAI COATINGS第61卷第 4 期2023 年 7 月Vol.61 No.4July.2023一种环氧酚醛耐高温高压防腐蚀涂料研制刘德洋1,王 磊1,李宏远1,丁 超1,刘艳芳2,韩忠智1,武金华1(1.中国石油集团工程技术研究有限公司,天津 300451;2.河北省康保县第二中学,河北张家口 076650)摘要:以苯酚型环氧酚醛树脂和腰果油改性酚醛胺为成膜树脂,通过加入一定量的颜填料,研制了一种环氧酚醛耐高温高压防腐蚀涂料。该涂料具有良好的柔韧性、耐冲击性、耐盐雾性和耐化学介质性能,能够适用于高温150、高压20 MPa的环境,在油田压力容器内防腐、油套管防腐、污水
2、罐防腐等领域具有广阔的应用前景。关键词:环氧酚醛树脂;腰果油改性酚醛胺;耐高温;耐高压中图分类号:TQ 630.7 文献标志码:A 文章编号:1009-1696(2023)04-0005-04收稿日期 2023-02-27作者简介 刘德洋(1992),大学本科,工程师,主要从事涂料的研发工作。0 引言在石油及天然气的开采过程中,地质情况和腐蚀环境相当复杂,由于地下几千米深高温及高压蒸汽(80150,20 MPa)的渗透作用,加之原油与污水中的各种腐蚀介质(SO42-、Cl-、NO3-、CN-、Ca2+等)的侵蚀,严重缩短了油气井开采设备及管道的使用寿命,增加的开采成本,严重影响企业的经济效益。
3、为此,急需研发一种应用于不同领域的耐高温高压防腐蚀涂料。环氧涂料虽然具有优异的防腐性能,但是其持续最高耐温极限为100,无法满足更高温度下的防腐要求。传统有机硅涂料虽然耐温性非常优异,但是其防腐性能差。环氧酚醛耐高温高压涂料由于所使用的树脂同时具有酚醛和环氧的结构,因此涂料自身兼具二者的优点,既有环氧涂料优异的物理机械性能,又有酚醛涂料良好的耐化学品性,因而其应用领域极为广泛1-6。本研究以液体环氧酚醛树脂为基料,以腰果油改性酚醛胺为固化剂,研制了一种环氧酚醛耐高温高压防腐蚀涂料。其可长期使用在150、20 MPa的高温高压环境,解决了传统环氧涂料在高温高压环境中无法长期使用的弊端,同时该涂料
4、具有优异的防腐性能。1 试验部分1.1 主要原材料树脂:苯酚型环氧酚醛树脂;颜填料:绿碳化硅、氧化铝、石英粉、钛白粉、滑石粉、湿法绢母粉、炭黑粉;活性稀释剂;助剂:改性有机硅消泡剂、聚硅氧烷流平剂、分散剂;触变剂:陶土,气相二氧化硅;固化剂:腰果油改性酚醛胺。1.2 性能测试及评价标准耐热耐压性能:在钢板试片上涂刷环氧酚醛涂料(湿膜厚度80100 m),每间隔24 h复涂1遍,共涂刷3遍。室温干燥7 d,放入高温高压反应釜,加入3%氯化钠盐水,调温至150,充入氮气至压力为20 MPa,开始计时。经过168 h后取出试片,冷却至室温,观察涂层表面,如未有起泡、开裂、脱落现象,说明涂层耐热耐压性
5、能达标。耐油田污水性能:在钢制试棒上涂刷环氧酚醛涂料(湿膜厚度80100 m),每间隔24 h复涂1遍,共涂刷3遍。室温干燥7 d,放入标本瓶中,倒入油田探索研究Exploration and Research上海涂料6第 61 卷污水至试件2/3处,将标本瓶放入80 烘箱。30 d后取出试棒,用蒸馏水冲洗干净,观察涂层表面,如未有起泡、开裂、脱落现象,说明涂层耐油田污水性能达标。2 结果与讨论2.1 涂料基本配方以苯酚型环氧酚醛树脂为成膜树脂,以腰果油改性酚醛胺为固化剂,添加耐高温、对酸碱惰性强、耐盐雾的颜填料及助剂、活性稀释剂,制得环氧酚醛耐高温高压防腐蚀涂料,其基本配方见如表1。2.2
6、成膜树脂对涂层性能的影响选择了国内5个型号的环氧酚醛树脂,分别是A1、A2、A3、A4、A5。在保证涂料各组分配比完全一致的基础上,仅通过改变环氧酚醛树脂的型号,考察其对涂层性能的影响,结果见2。表1 环氧酚醛耐高温高压防腐蚀涂料的基本配方Table 1 Basic formulation of epoxy-phenolic high temperature and high pressure resistant anti-corrosive coatings 原材料质量分数/%A组分酚醛环氧树脂3040颜填料4050消泡剂0.51分散剂0.20.5流平剂0.30.5触变剂0.50.8活性稀释
7、剂适量B组分腰果油改性酚胺1618溶剂余量表2 不同环氧酚醛树脂对涂层性能的影响Table 2 The effects of different kinds of epoxy-phenolic resins on the coating performance 性能检测A1A2A3A4A5附着力/级11111柔韧性/级11111耐冲击性/cm5050505050耐热性(150,100 d)无起泡、无开裂、无脱落无起泡、无开裂、无脱落无起泡、无开裂、无脱落无起泡、无开裂、无脱落无起泡、无开裂、无脱落耐高温高压(150,20 MPa)起泡、开裂、无脱落起泡、无开裂、无脱落无起泡、无开裂、无脱落起泡
8、、开裂、无脱落轻微起泡、无开裂、无脱落耐碱性(80,10%NaOH,720 h)无起泡、无开裂、无脱落无起泡、无开裂、无脱落无起泡、无开裂、无脱落无起泡、无开裂、无脱落无起泡、无开裂、无脱落耐盐水性(80,3%NaCl,720 h)无起泡、无开裂、无脱落无起泡、无开裂、无脱落无起泡、无开裂、无脱落无起泡、无开裂、无脱落无起泡、无开裂、无脱落耐油田污水(80,30 d)起泡、无开裂、无脱落无起泡、无开裂、无脱落无起泡、无开裂、无脱落起泡、无开裂、无脱落无起泡、无开裂、无脱落耐原油性(80,30 d)起泡、无开裂、无脱落无起泡、无开裂、无脱落无起泡、无开裂、无脱落无起泡、无开裂、无脱落无起泡、无开
9、裂、无脱落由表2可见,由A1、A2、A3、A4、A5环氧酚醛树脂制备的涂层的耐热性能均表现优异,漆膜均完好,无剥落、无起泡、无裂纹。但是由A1、A2、A4、A5制备的涂层在高温高压(150、20 MPa)环境下起泡现象明显,耐高温高压性能差。最终确定以A3作为成膜树脂。图1为由不同树脂制备的涂层在高温高压下的腐蚀情况。A1 A2 A3 A4 A5图1 由不同树脂制备的涂层的腐蚀情况Figure 1 Corrosion situation of coatings made of different resins探索研究Exploration and Research上海涂料7第 61 卷2.3
10、固化剂对涂层性能的影响根据涂料耐热性、耐化学介质腐蚀性好的要求,选择腰果油改性酚醛胺(B1、B2、B3和B4)作为固化剂。表3为不同固化剂的性能指标。表3 不同固化剂的性能指标Table 3 Performance index of different curing agents 腰果油改性酚醛胺性能指标外观黏度(25)/(mPa s)胺值/(mg KOH g-1)活泼氢当量B1红棕色液体5002002902095B2红棕色液体6002002402095B3淡黄色液体100020028050125B4淡黄色液体100020022080105以A3树脂为成膜物,在A组分、配比完全一致的基础上,仅
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