專利名稱：具有疏油疏水和三防功能金屬管、桿的制造方法及所用涂料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬管、桿金屬表面雙疏(疏油疏水)涂層的制造方法及涂層所用的涂料和該涂料的制造方法。
背景技術(shù)：
據(jù)統(tǒng)計(jì)在我國(guó)的管道事故中，腐蝕造成的破壞約占30％。特別近幾年不少油田生產(chǎn)開發(fā)進(jìn)入后期，原油含水量增高，設(shè)備老化，腐蝕問題越來越嚴(yán)重。我國(guó)所產(chǎn)石油大多屬低硫、石蠟基原油。采出的原油從地層深處向地面輸送的過程中，隨著溫度、壓力的降低和氣體的析出，原油中溶解的石蠟便開始析出，蠟結(jié)晶聚集和沉積在管壁及抽油桿上，便出現(xiàn)結(jié)蠟現(xiàn)象，油井結(jié)蠟后增加油流阻力，甚至造成蠟卡、油管堵塞，增加了清蠟作業(yè)次數(shù)，不僅會(huì)增加采油成本，還會(huì)嚴(yán)重影響生產(chǎn)。由此可見石油開采中采油管道的內(nèi)壁及抽油桿，除防腐蝕外，防結(jié)蠟的意義十分突出。近年來“三防”(即防腐、防垢、防結(jié)蠟)技術(shù)不斷的發(fā)展，在油氣田管道壁采用涂料技術(shù)已成為防腐、防垢和防結(jié)蠟的重要手段，形成了多種材料，即液體涂料(包括環(huán)氧涂料，聚氨酯涂料等)、環(huán)氧粉末涂料、玻璃鱗片防腐層、水泥砂漿襯里、玻璃鋼襯里和富鋅涂料等。液體環(huán)氧涂料在國(guó)內(nèi)外油田應(yīng)用較多，品種也有多種。此類防腐層的優(yōu)點(diǎn)是與金屬的附著力強(qiáng)，有很好的耐腐蝕性能(耐酸、堿、鹽有機(jī)溶劑，耐水等)，較好的機(jī)械性能及電絕緣性能，該類防腐適用于介質(zhì)溫度小于65度。環(huán)氧粉末涂料，此種防腐涂層具有良好的防腐蝕性能，粘結(jié)性能，使用壽命長(zhǎng)，絕緣性能好，適用的工作溫度為100度以下。管道水泥砂漿襯里是一種應(yīng)用歷史悠久，材料來源廣泛、施工方便、無毒、經(jīng)濟(jì)的內(nèi)防腐材料。主要應(yīng)用于清水，污水管道，所輸送介質(zhì)的PH值不得低于5，溫度不宜高于60度。上述各種石油工業(yè)采油及注水管道國(guó)內(nèi)外防腐涂料技術(shù)，雖各有特點(diǎn)，但這些類型防腐涂料都不同時(shí)具備疏油和疏水的特性，特別對(duì)防結(jié)蠟作用沒有明顯效果。其原因在于對(duì)涂層表面功能設(shè)計(jì)上的考慮，缺乏理論和實(shí)踐指導(dǎo)，只是考慮涂層表面光滑，通過涂層表面親水達(dá)到表面疏油來實(shí)現(xiàn)防蠟的目的，實(shí)踐表明防蠟效果并不理想；因?yàn)橛H水的表面會(huì)導(dǎo)致結(jié)垢，進(jìn)而又形成新的結(jié)蠟核心使表面結(jié)蠟。另外，從現(xiàn)有的三防涂料中可以看出，它們所獲得的涂層大部分都是疏水親油的表面，這樣的表面防結(jié)蠟性能就更弱了。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于研制一種具有疏水、疏油，使金屬管、桿具有三防(防腐、防垢、防結(jié)蠟)郊果的涂層和其制法及該涂層所用涂料和該涂料的制造方法，它應(yīng)具有可長(zhǎng)期使用、不脫層、抗老化、不相溶性好的特點(diǎn)。本發(fā)明金屬管、桿1的金屬表面上至少涂固有一層表面為雙疏的涂層2，涂層2的厚度為5～100μm，底層3的厚度為0～150μm。形成該涂層的涂料中含有納米材料、成膜物質(zhì)、顏料、填料、助劑，其中納米材料占涂料總重量的0.001～1％，成膜物質(zhì)占涂料總重量的40～79％，顏料、填料占涂料總重量的20～50％，助劑占涂料總重量的0～39％。所述的納米材料是C23、SiOx，其粒度為1～100nm；所述的成膜物質(zhì)是復(fù)合高分子樹脂228A、228B、TY-54、38樹脂；所述的顏料、填料是氧化鐵紅、磷鐵粉、石墨粉、云母粉、鈦?zhàn)苑郏凰鲋鷦┦嵌妆?、丁醇、S329、88-9C，其中所含納米材料由C23和SiOx其中的一種或其兩種的混合組成；所含成膜物質(zhì)中復(fù)合高分子樹脂228A占成膜物質(zhì)總重量的17～45％、228B占成膜物質(zhì)總重量的2～10％、TY-54占成膜物質(zhì)總重量的30～58％，38樹脂占成膜物質(zhì)總重量的17～45％；所含顏料、填料由氧化鐵紅、磷鐵粉、石墨粉、云母粉、鈦白粉中的一種或兩種的混合組成；所含助劑由二甲苯、丁醇、S329、88-9C中的任何一種或幾種混合而成，本發(fā)明涂料的制作方法是1、取占涂料總重量0.001～1％的納米材料，取占涂料總重量40～79％的成膜物質(zhì)，取占涂料總重量20～50％的顏料、填料，取占涂料總重量0～39％的助劑；2、用表面活性劑對(duì)納米材料進(jìn)行分散處理；3、在雙軸升降高速分散機(jī)里依次加入成膜物質(zhì)、助劑，然后加入經(jīng)分散處理的納米材料，再加入顏料、填料，高速分散1小時(shí)，制得半成品的拌合色漿；4、將已分散后的拌合色漿通過臥式砂磨機(jī)進(jìn)行磨細(xì)分散，得到砂磨至細(xì)度十微米以下帶顏色的樹脂漿；5、將樹脂漿通過過濾設(shè)備除去機(jī)械雜質(zhì)及粗粒，通過灌裝機(jī)包裝即為成品。本發(fā)明具有防腐、防垢、防結(jié)蠟涂層的金屬管、桿的制造方法首先對(duì)金屬管、桿進(jìn)行噴砂處理，去除金屬表面的油垢、銹，然后上工作架，先噴底漆，金屬管先噴涂?jī)?nèi)壁，再噴涂外壁，金屬桿直接噴涂外壁，然后在固化爐內(nèi)經(jīng)200℃的溫度經(jīng)40分鐘固化，冷卻后回原工作架，按噴底漆的工藝步驟及工藝條件噴涂本發(fā)明的涂料。本發(fā)明含有雙疏涂層的金屬管、桿具有顯著的防腐、防垢、防結(jié)蠟特性，防腐可達(dá)10級(jí)以上，水管防垢率達(dá)98％以上，油管防結(jié)蠟率達(dá)95％以上，在-40～150℃范圍內(nèi)可長(zhǎng)期使用，不脫層，抗老化，不相容性好。制造方法簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，規(guī)?；I(yè)化生產(chǎn)。


圖1是本發(fā)明金屬管的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是圖1的俯視圖，圖3是本發(fā)明金屬桿的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4是圖3的俯視圖。
具體實(shí)施例方式
一本實(shí)施方式的金屬管、桿1的表面上至少涂固一層表面雙疏涂層2，涂層2的厚度為5～100μm，底層3的厚度為0～150μm。
具體實(shí)施方式
二本實(shí)施方式的涂料中含有納米材料、成膜物質(zhì)、顏料、填料、助劑，其中納米材料占涂料總重量的0.001～1％，成膜物質(zhì)占涂料總重量的40～79％，顏料、填料占涂料總重量的20～50％，助劑占涂料總重量的0～39％。所述的納米材料是C23、SiOx，其粒度為1～100nm；所述的成膜物質(zhì)是復(fù)合高分子樹脂228A、228B、TY-54、38樹脂；所述的顏料、填料是氧化鐵紅、磷鐵粉、石墨粉、云母粉、鈦白粉；所述助劑是二甲苯、丁醇、S329、88-9C，其中所含納米材料由C23和SiOx其中的一種或其兩種的混合組成；所含成膜物質(zhì)中復(fù)合高分子樹脂228A占成膜物質(zhì)總重量的17～45％、228B占成膜物質(zhì)總重量的2～10％、TY-54占成膜物質(zhì)總重量的30～58％，38樹脂占成膜物質(zhì)總重量的17～45％；所含顏料、填料由氧化鐵紅、磷鐵粉、石墨粉、云母粉、鈦白粉中的一種或兩種的混合組成；所含助劑由二甲苯、丁醇、S329、88-9C中的任何一種或幾種混合而成。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式涂料的制作方法是1、取占涂料總重量0.001～1％的納米材料，取占涂料總重量40～79％的成膜物質(zhì)，取占涂料總重量20～50％的顏料、填料，取占涂料總重量0～39％的助劑；2、用表面活性劑對(duì)納米材料進(jìn)行分散處理；3、在雙軸升降高速分散機(jī)里依次加入成膜物質(zhì)、助劑，然后加入經(jīng)分散處理的納米材料，再加入顏料、填料，高速分散1小時(shí)，制得半成品的拌合色漿；4、將已分散后的拌合色漿通過KWS-25C臥式砂磨機(jī)進(jìn)行磨細(xì)分散，得到砂磨至細(xì)度十微米以下帶顏色的樹脂漿；5、將樹脂漿通過過濾設(shè)備除去機(jī)械雜質(zhì)及粗粒，通過灌裝機(jī)包裝即為成品。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式具有防腐、防垢、防結(jié)蠟涂層的金屬管、桿的制造方法首先對(duì)金屬管、桿進(jìn)行噴砂處理，去除金屬表面的油垢、銹，然后上工作架，先噴底漆，金屬管先噴涂?jī)?nèi)壁，再噴涂外壁，金屬桿直接噴涂外壁，然后在固化爐內(nèi)經(jīng)200℃的溫度經(jīng)40分鐘固化，冷卻后回原工作架，按噴底漆的工藝步驟及工藝條件噴涂實(shí)施方式二的涂料。噴涂后的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)如圖1、圖3所示，圖中1為金屬管、桿的金屬體，2為涂層，3為底層。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
三的不同點(diǎn)在于表面的涂料固化后，將帶有涂層的金屬管、桿1放入氟化物水溶液中浸泡一分鐘，其它工藝條件和工藝步驟與具體實(shí)施方式
三相同。
經(jīng)過表面活性劑分散處理的納米材料C23、SiOx，當(dāng)達(dá)到一定加入量時(shí)，一般為0.001～1％由于改變了涂料固體顆粒的表面組成和結(jié)構(gòu)，涂料性質(zhì)發(fā)生了突變，涂料表面由高能表面轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍?憎水、憎油)表面，具有雙疏(疏水、疏油)效果，由于在氟化物水溶液中浸泡過，其雙疏效果更顯著，具體表現(xiàn)在水或油在涂層的表面上不能潤(rùn)濕，而只能聚成液滴，其接觸角θ＞70°，這樣的涂層表面是存不住液體的，即使浸在液體里面，其疏油疏水的性能足以彰顯其防腐、防垢、防結(jié)蠟的卓越特性。
權(quán)利要求
1.具有疏油疏水和三防功能金屬管、桿，其特征在于金屬管、桿(1)的金屬表面上至少涂固有一層為雙疏的涂層(2)，涂層(2)的厚度為5～100μm，底層(3)的厚度為0～150μm。
2.具有疏油疏水和三防功能金屬管、桿的所用涂料，金屬管、桿的金屬表面上至少涂固有一層表面雙疏涂層(2)，形成該涂層的涂料中含有納米材料、成膜物質(zhì)、顏料、填料、助劑，其特征在于納米材料占涂料總重量的0.001～1％，成膜物質(zhì)占涂料總重量的40～79％，顏料、填料占涂料總重量的20～50％，助劑占涂料總重量的0～39％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有疏油疏水和三防功能金屬管、桿的所用涂料，其特征在于所述的納米材料是C23、SiOx，其粒度為1～100nm；所含納米材料由C23和SiOx其中的一種或其兩種的混合組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有疏油疏水和三防功能金屬管、桿的所用涂料，其特征在于所述的成膜物質(zhì)是復(fù)合高分子樹脂228A、228B、TY-54、38樹脂；所含成膜物質(zhì)中復(fù)合高分子樹脂228A占成膜物質(zhì)總重量的17～45％、228B占成膜物質(zhì)總重量的2～10％、TY-54占成膜物質(zhì)總重量的30～58％，38樹脂占成膜物質(zhì)總重量的17～45％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有疏油疏水和三防功能金屬管、桿的所用涂料，其特征在于所述的顏料、填料是氧化鐵紅、磷鐵粉、石墨粉、云母粉、鈦白粉；所含顏料、填料由氧化鐵紅、磷鐵粉、石墨粉、云母粉、鈦白粉中的一種或兩種的混合組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有疏油疏水和三防功能金屬管、桿的所用涂料，其特征在于所述助劑是二甲苯、丁醇、S329、88-9C，所含助劑由二甲苯、丁醇、S329、88-9C中的任何一種或幾種混合而成。
7.具有疏油疏水和三防功能金屬管、桿所用涂料的制造方法，其特征在于1、取占涂料總重量0.001～1％的納米材料，取占涂料總重量40～79％的成膜物質(zhì)，取占涂料總重量20～50％的顏料、填料，取占涂料總重量0～39％的助劑；2、用表面活性劑對(duì)納米材料進(jìn)行分散處理；3、在雙軸升降高速分散機(jī)里依次加入成膜物質(zhì)、助劑，然后加入經(jīng)分散處理的納米材料，再加入顏料、填料，高速分散1小時(shí)，制得半成品的拌合色漿；4、將已分散后的拌合色漿通過臥式砂磨機(jī)進(jìn)行磨細(xì)分散，得到砂磨至細(xì)度十微米以下帶顏色的樹脂漿；5、將樹脂漿通過過濾設(shè)備除去機(jī)械雜質(zhì)及粗粒，通過灌裝機(jī)包裝即為成品。
8.具有疏油疏水和三防功能金屬管、桿的制造方法，其特征在于首先對(duì)金屬管、桿進(jìn)行噴砂處理，去除金屬表面的油垢、銹，然后上工作架，先噴底漆，金屬管先噴涂?jī)?nèi)壁，再噴涂外壁，金屬桿直接噴涂外壁，然后在固化爐內(nèi)經(jīng)200℃的溫度經(jīng)40分鐘固化，冷卻后回原工作架，按噴底漆的工藝步驟及工藝條件噴涂權(quán)利要求2所述的涂料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的具有疏油疏水和三防功能金屬管、桿的制造方法，其特征在于表面的涂料固化后，將帶有涂層的金屬管、桿(1)放入氟化物水溶液中浸泡一分鐘。
全文摘要
具有疏油疏水和三防功能金屬管、桿的制造方法及所用涂料，它涉及金屬管、桿金屬表面雙疏(疏油疏水)涂層的制造方法及涂層所用的涂料和該涂料的制造方法。本發(fā)明金屬管、桿(1)的金屬表面上至少涂固有一層表面為雙疏的涂層(2)，本發(fā)明的涂料納米材料占涂料總重量的0.001～1％，成膜物質(zhì)占涂料總重量的40～79％，顏料、填料占涂料總重量的20～50％，助劑占涂料總重量的0～39％。金屬管先噴涂?jī)?nèi)壁，再噴涂外壁，金屬桿直接噴涂外壁，然后在固化爐內(nèi)經(jīng)200℃的溫度經(jīng)40分鐘固化。納米材料當(dāng)達(dá)到一定加入量時(shí)，一般為0.001～1％由于改變了涂料固體顆粒的表面組成和結(jié)構(gòu)，涂料性質(zhì)發(fā)生了突變，這樣的涂層表面是存不住液體的，其“三防”功能特別突出。
文檔編號(hào)E21B17/00GK1441147SQ03111189
公開日2003年9月10日 申請(qǐng)日期2003年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月14日
發(fā)明者國(guó)玉江, 陳竹生 申請(qǐng)人:國(guó)玉江