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酚醛改性環氧樹脂耐磨防腐塗料的研制

 

利用酚醛改性環氧樹脂為基料,同時添加固體自潤滑Epoxy材料、硬質抗磨材料、助劑等研制出一種耐磨防腐塗料。該塗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,是抽油管杆等惡劣腐蝕條件下較理想的耐磨防腐塗料。

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,當井液含水量大於60%時,井液物性由油包水型轉換為水包油型。此時,管杆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。同時由於側鑽井、斜井的增多等多種因素的綜合作用,使得抽油機井管杆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並具良好耐磨性的防護塗層,以提高油管、抽Epoxy施工油杆的耐磨防腐性,對延長偏磨油井免修期、節約作業費用及管、杆投入環氧樹脂費用具有重大意義。 

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。通過將酚醛樹脂中的羥甲基與環氧樹脂中的羥基及環氧基進行化學反應,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。

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環氧樹脂施工作用;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,提高塗膜的內聚強度,並達到屏蔽或阻止腐蝕因子滲透的目的,從而提高塗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(如甲氧基、乙氧基等),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,硅烷類偶聯劑常用於無機填料填充的環氧、酚醛等體系。

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,在摩擦的條件下由於會富集在摩擦物件表面並形成轉移膜,所以用其填充的復合材料的摩擦系數可大幅下降,並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,並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,塗層耐磨性差,防腐蝕性下降。本試驗選用二硫化鉬作為自潤滑減摩材料。


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