一种防蜡防垢防腐涂料及制备方法与流程

本发明属于油田涂料，具体的，涉及一种防蜡防垢防腐涂料及制备方法。

背景技术：

1、油气田生产过程中结蜡、结垢、腐蚀问题一直困扰石油、天然气工业；

2、蜡以分子状态的形式溶解在原油中，当含蜡原油从油层向井地带、沿着井筒从井底举升到井口的过程中，井筒中的压力、温度、溶解气、含水、液体流速等一系列发生变化时，原油溶解的石蜡微晶会逐渐缓慢析出；许多石蜡微晶将会聚集形成细小的可见石蜡颗粒，由于吸附作用使得石蜡颗粒长大沉积，然后就形成了结蜡现象；蜡是一种烃类混合物，从碳链结构方面说石蜡是c18~c30的正构烷烃；蜡属于非晶体，但是具有典型的晶体结构。

3、目前，我国大部分油田均已采用注水开采，油田注入水，大都是油井产出液中分离出来的油田污水，由于油田污水水质复杂、注入过程中由于水中碳酸氢盐的热力学不稳定性和注入水与地层水中阴、阳离子的化学不相容性，往往在油井井筒、地面系统和注水系统造成腐蚀的同时还发生结垢现象，造成管道的内径减小，有效横截面积减小，油井产液量下降，管线堵塞等，给生产带来极大危害，根据水质不同、油田生产过程中，不同油田结垢的主要成分常常有碳酸钙、碳酸镁、硫酸钙、碳酸钡等，水垢往往以晶体形式存在。

4、油田开发初期含水率低，油井的腐蚀并不严重，随着含水率的升高，油管经常出现刺漏和断脱的事故，从穿孔形状上来看，大部分呈圆形或椭圆形，说明油管腐蚀是从管内开始的。

5、因此，为保障油井和集输管道的正常运行，需要解决油田开采过程中结蜡、结垢、腐蚀的问题。

6、如公告号为cn110317536a的中国发明专利，公开日为2019年10月11日的专利文件公开的防腐、防蜡、防垢涂料及其制备方法；上述技术方案，公开了一种涂料，原料组分按重量份计，包括：甲硝唑改性氧化石墨烯复合材料10-12重量份、聚硫-环氧嵌段共聚物4-7重量份、聚酰亚胺树脂15-20重量份、聚四氟乙烯树脂2-6重量份、二硫化四甲基秋兰姆1-2重量份、填料14-19重量份、溶剂40-48重量份、防垢剂3-5重量份和固化剂6-8重量份。

7、上述方案制备得到的涂料也存在不足，其原料组分中，通过将具有不同防护功能的原料进行混合组合，从而使得其组合后的涂料具有了防蜡防垢防腐的性能，例如防垢剂的添加起到涂料防垢的作用，其余的组分起到防垢与防腐的作用；其缺陷在于，涂料中的各个组分只是简单的添加，并不能综合发挥出防蜡防垢防腐的性能。

8、在实际应用过程中，一种添加组分的失效会导致涂料总体快速失效：如组分中的防垢剂成分失效，则管道上会快速累计水垢，涂料失效，致使管道狭窄；若组分中的防蜡剂相关成分失效，管道上会快速吸附石蜡，同样也会导致涂料失效。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种防蜡防垢防腐涂料及制备方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种防蜡防垢防腐涂料，包括a组分和b组分；

3、所述a组分包括以下重量份的组分：邻三氟甲基苯磺酰腙改性聚硅氧烷20~40份、稀释剂10-30份、30~50份填料、2~5份装饰颜料；

4、所述b组分包括以下重量份的组分：固化剂15-30份、偶联剂5-10份。

5、所述a组分中的稀释剂包括环氧大豆油、邻甲苯基缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚中的至少一种。

6、所述a组分中的填料为包括滑石粉、云母粉、玻璃粉的混合物；滑石粉：云母粉：玻璃粉的重量比例为3:2:5。

7、所述装饰颜料为分散性能好的大粒径无机颜料，所述装饰颜料粒径为6μm-10μm；所述装饰颜料包括钛白、钼铬红、铬黄中的任意一种。

8、所述b组分中的固化剂包括脂环胺改性固化剂、聚醚胺改性固化剂、脂肪胺改性固化剂中的至少一种。

9、所述b组分中的偶联剂包括氨基硅烷偶联剂、环氧基硅烷偶联剂中的至少一种。

10、所述邻三氟甲基苯磺酰腙改性聚硅氧烷由邻三氟甲基苯磺酰腙与聚硅氧烷制备合成。

11、所述邻三氟甲基苯磺酰腙改性聚硅氧烷采用如下方法制备获得：在反应容器中加入聚硅氧烷与邻三氟甲基苯磺酰腙，随后加入四甲基氢氧化铵的水溶液；在氮气保护环境下，将混合物加热至95摄氏度，并机械搅拌反应1h，随后将反应体系温度升温至110摄氏度，开启真空泵，持续反应4h；随后迅速升温至155摄氏度并保持30min，最后采取减压蒸馏的方式，在115摄氏度下减压蒸馏，去除未反应的低沸物，最终得到具有一定粘度的邻三氟甲基苯磺酰腙改性聚硅氧烷。

12、进一步地，所述聚硅氧烷与邻三氟甲基苯磺酰腙的重量比例为：4:1。

13、进一步地，所述四甲基氢氧化铵水溶液的浓度为25%。

14、进一步地，所述真空泵的读数控制在0.1mpa以下。

15、所述邻三氟甲基苯磺酰腙采用如下方法制备获得：在反应容器中加入邻三氟甲基苯磺酰肼、三氟乙醛水合物以及乙酸乙酯；然后加入冰乙酸并在氮气保护下室温搅拌1h；随后将反应容器置于油浴中反应24h；反应结束后，减压蒸馏去除溶剂，并反复3~5次向反应容器中加入石油醚减压蒸馏，得到固体析出；固体析出后，再使用石油醚与乙醚的混合溶剂进行洗涤，最后得到产物邻三氟甲基苯磺酰腙。

16、进一步地，所述邻三氟甲基苯磺酰肼：三氟乙醛水合物：乙酸乙酯：冰乙酸的重量比例为4:3：56:1。

17、进一步地，所述油浴反应温度为40摄氏度。

18、进一步地，所述石油醚与乙醚的混合溶剂按重量比例为10:1。

19、所述聚硅氧烷采用如下方法制备获得：在反应容器中加入，甲基三甲氧基硅烷、硅酸四乙酯、二苯基二甲氧基硅烷、丙基三甲基氧硅烷；混合均匀后，再加入无水乙醇、去离子水；60摄氏度加热搅拌1h混合均匀后，加入盐酸，继续在60摄氏度条件下加热冷凝回流反应12h，反应结束后，减压蒸馏去除反应前加入以及反应过程中生成的水和醇类物质、盐酸，得到的油状液体即产物聚硅氧烷。

20、进一步地，所述盐酸的浓度为30%。

21、进一步地，所述甲基三甲氧基硅烷：硅酸四乙酯：二苯基二甲氧基硅烷：丙基三甲基氧硅烷：无水乙醇：去离子水：盐酸的重量比例为3:2:2:3:5:1:3。

22、所述涂料a组分的合成：将邻三氟甲基苯磺酰腙改性聚硅氧烷与稀释剂混合，使用高速分散机分散30min；加入填料与装饰颜料，在加入的同时使用高速分散机分散；添加完成后，再使用高速分散机分散2h，即得到能够使用的涂料a组分。

23、所述涂料b组分的合成：将固化剂和促进剂进行混合，混合完成后，使用高速分散机分散30min即制备得到涂料b组分。

24、防蜡防垢防腐涂料的合成: 将涂料a、涂料b，充分均匀混合在一起后，采用真空脱泡机进行脱泡，脱泡完成后即制备得到一种防蜡防垢防腐涂料。

25、本发明具有的有益效果：

26、（1）通过引入本发明通过引进邻三氟甲基苯磺酰腙改性聚硅氧烷来改造涂料性能，改性后的聚硅氧烷为非晶态结构，根据结晶学理论，晶形不同使得结晶垢在非晶态的涂层表面沉积和聚集过程受到严重限制，蜡垢和水垢都具有典型的晶体结构；本发明的涂料，能极大限制蜡和垢沉积聚集在涂层表面；

27、（2）本发明通过引入具有多个cf3官能团的物质来改性聚硅氧烷，—cf3的表面能低至6.7mj/m2，而涂层表面形成新相的晶核需要涂层表面提供形核功和表面能，本发明涂层的表面能低，使得蜡垢和水垢在诱导期难于形成晶核，从而在涂料表面难于形成垢层，从而达到防蜡防垢的作用；

28、（3）硅氧烷聚合物是由硅氧键和有机键组成的高分子材料，该材料本身即具备优良的耐腐蚀性和机械强度，并且还具有很好的抗老化性能，能够长时间保持涂层材料的稳定性和防蜡防垢防腐性能。

29、具体实施方式

30、现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。

31、除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。

32、在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见的。本发明说明书和实施例仅是示例性的。

33、关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

34、以下实施例中所指出的“份”，均为重量份。