[发明专利]一种管线钢基去耦合耐磨超疏水疏油涂层及其制备方法和应用

说明书

本申请公开了一种管线钢基去耦合耐磨超疏水疏油涂层，其为去耦合纳米SiOsubgt;2/subgt;@微米SiOsubgt;2/subgt;‑EP涂层，属于超疏水疏油涂层技术领域，该涂层具备优异的超疏水疏油性能和优异的耐磨性能，制备方法简单易操作，使用的设备简单，成本极低，成功率高，并且对应用基体试样的形状无特殊要求，具有良好的工业应用前景。

技术领域

本申请涉及一种管线钢基去耦合耐磨超疏水疏油涂层及其制备方法和应用，属于超疏水疏油涂层技术领域。

背景技术

从上世纪90年代开始，我国大部分油田开采进入中后期，产出液中含水量不断上升，油气井管、地面集输系统管线和设备等的结垢问题愈发严重。垢的存在会造成管线堵塞，妨碍流体流动，降低管线的输运能力，引起能源浪费、设备损坏、维修保养成本增加等诸多问题，是油井作业过程中一个很常见的破坏性问题，给生产带来了巨大的危害和损失。结垢伴随着复杂的物理化学反应，可分为两步：一是以固体表面为衬底生成垢的晶核；二是晶核长大形成结垢层。根据Young’s理论，相同条件下，固体表面能越小，接触角就越大，则晶体在该固体表面的形核功也越大，其异质形核能力也就越低。因此，设法增大油田采出液与管线之间的接触角，实现管线钢基体的超疏水性，避免垢晶体以管线钢表面为衬底形核长大，可以解决其表面的结垢问题。

经研究发现，钢基超疏水涂层的耐磨性低一直是其广泛应用亟待解决的问题，现有技术中公开了一些耐磨超疏水涂层，但是其使用的粘结剂和微纳米颗粒等大都需要提前进行低能修饰，不利于实际使用；另外，现有的微纳米涂层为“耦合”涂层，即涂层中的微纳米粒子复合作用，仅用来实现超疏水性，性能有限。

发明内容

为了解决上述问题，提供了一种管线钢基去耦合耐磨超疏水疏油涂层及其制备方法和应用，该涂层具备优异的超疏水疏油性能和优异的耐磨性能，制备方法简单易操作，使用的设备简单，成本极低，成功率高，并且对应用基体试样的形状无特殊要求，具有良好的工业应用前景。

根据本申请的一个方面，提供了一种管线钢基去耦合耐磨超疏水疏油涂层，其为去耦合纳米SiO₂@微米SiO₂-EP涂层。

可选地，纳米SiO₂颗粒的粒径为25-50nm，微米SiO₂颗粒的粒径为10-20μm，环氧树脂EP为环氧树脂E51。

可选地，其表面与水的接触角为158-159°，水滴的滚动角小于4°；和

其表面与油的接触角为155-156°，油滴的滚动角小于5°。

根据本申请的另一个方面，还提供了一种上述管线钢基去耦合耐磨超疏水疏油涂层的制备方法，包括以下步骤：

(1)管线钢基体的预处理：将管线钢表面打磨光滑，超声清洗后干燥备用；

(2)环氧树脂EP粘结层的制备：将环氧树脂和固化剂混合，加入溶剂搅拌均匀，再将混合物涂敷在管线钢表面，保温后达到半固化的状态，备用；

(3)喷涂未经修饰的二氧化硅SiO₂微米颗粒：将二氧化硅SiO₂微米颗粒加入到溶剂中，搅拌均匀，超声分散后将其喷涂在半固化状态的环氧树脂粘结层上，得到微米SiO₂-EP涂层；

(4)喷涂低能修饰的二氧化硅SiO₂纳米颗粒：将二氧化硅SiO₂纳米颗粒加入至混合溶液中，搅拌均匀，超声分散后将其喷涂在微米SiO₂-EP涂层上，保温后冷却得到去耦合纳米SiO₂@微米SiO₂-EP涂层。

优选地，所述固化剂为TAC-900脂环胺固化剂。