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一种抗硫化氢腐蚀性涂料及其制备方法和应用

阅读:253发布:2023-05-28

专利汇可以提供一种抗硫化氢腐蚀性涂料及其制备方法和应用专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种抗 硫化氢 腐蚀 水 性涂料及其制备方法。该水性涂料包括组分和含量为:吡啶 甲酸 包覆蒙脱土缓蚀剂10%~25%,含有羧基的水性聚 氨 酯 树脂 20-50%,己内酰胺15-25%,油酸1~5%,防锈颜料10-25%,填料10-25%。其制备方法:(1)将吡啶甲酸、聚乙烯醇和辛酸锌混合,100~150℃反应2~8小时,得到聚乙烯醇吡啶甲酸;(2)将聚乙烯醇吡啶甲酸和蒙脱土加入 乙醇 的水溶液中,搅拌, 研磨 ,喷雾 造粒 ,得到缓蚀剂;(3)将该缓蚀剂与其他原料按照配方混合均匀后,研磨至粒径为0.5-5μm,即可。本发明的抗硫化氢腐蚀水性涂料具有自交联性能,并且耐硫化氢盐雾腐蚀的时间最高可达930多小时。,下面是一种抗硫化氢腐蚀性涂料及其制备方法和应用专利的具体信息内容。

1.一种抗硫化氢腐蚀性涂料,其特征在于,按质量百分比由组分:吡啶甲酸包覆蒙脱土缓蚀剂为10%~25%,含有羧基的水性聚树脂为20-50%,己内酰胺为15-25%,油酸为1~5%,防锈颜料为10-25%,填料为10-25%组成;其中所述吡啶甲酸包覆蒙脱土缓蚀剂的结构式如下:
其中,n/m=10~30。
2.根据权利要求1所述的抗硫化氢腐蚀水性涂料,其特征在于,所述防锈颜料是磷酸锌、铬酸锌、铬酸、铬酸锶、铬酸钡、磷酸、铝粉、玻璃鳞片、不锈片或
3.根据权利要求2所述的抗硫化氢腐蚀水性涂料,其特征在于,所述防锈颜料的粒径为
0.5-5μm。
4.根据权利要求1所述的抗硫化氢腐蚀水性涂料,其特征在于,所述填料是滑石粉、蒙脱土、粘土、藻土、氧化铁红、酸钙、氢氧化铝、氢氧化镁、硅灰石粉、硫酸钡或三氧化二锑。
5.根据权利要求4所述的抗硫化氢腐蚀水性涂料,其特征在于,所述填料的粒径为0.5-
5μm。
6.根据权利要求1所述的抗硫化氢腐蚀水性涂料,其特征在于,所述含有羧基的水性聚氨酯树脂的分子量为3-30万。
7.一种如权利要求1-6任一项所述抗硫化氢腐蚀水性涂料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)制备聚乙烯醇吡啶甲酸
将吡啶甲酸、聚乙烯醇和辛酸锌加入反应容器,在100~150℃反应2~8小时,得到聚乙烯醇吡啶甲酸,其中所述吡啶甲酸和聚乙烯醇的质量比为10~30:1,所述辛酸锌的质量是所述吡啶甲酸的2~8%;
(2)制备吡啶甲酸包覆蒙脱土缓蚀剂
将获得的聚乙烯醇吡啶甲酸和蒙脱土加入乙醇的水溶液中,搅拌均匀后,研磨至粒径为0.5-5μm,然后在150~200℃喷雾造粒,得到吡啶甲酸包覆蒙脱土缓蚀剂,其中所述聚乙烯醇吡啶甲酸和蒙脱土的质量比为1:5~15,乙醇的水溶液的浓度为30~60%,用量是聚乙烯醇吡啶甲酸和蒙脱土总质量的5~30倍;
(3)制备抗硫化氢腐蚀水性涂料
将吡啶甲酸包覆蒙脱土缓蚀剂、含有羧基的水性聚氨酯树脂、己内酰胺、油酸、防锈颜料和填料按照质量比配方混合均匀后,研磨至粒径为0.5-5μm,得到所述抗硫化氢腐蚀水性涂料。
8.根据权利要求7所述抗硫化氢腐蚀水性涂料的制备方法,其特征在于,步骤(2)研磨时采用油酸酰胺作为研磨分散剂,其加入量为蒙脱土质量的2%。
9.如权利要求1-6所述抗硫化氢腐蚀水性涂料应用于金属材料表面。
10.一种根据权利要求9所述应用的方法,其特征在于,将所述抗硫化氢腐蚀水性涂料涂覆或喷涂于金属材料表面,干膜厚度≥30μm。

说明书全文

一种抗硫化氢腐蚀性涂料及其制备方法和应用

技术领域

[0001] 本发明属于涂料领域,涉及一种抗硫化氢腐蚀水性涂料及其制备方法和应用。

背景技术

[0002] 水性防腐涂料是今后发展的重要方向,为达到高分子成膜物质水溶或水乳化的目的,引入了可以吸水性的官能团,如、羟基、羧基、基、环基以及环氧基,这些基团以及乳化剂在保证与水相容方面起到了关键作用;但是,由于在干膜中这些物质的存在,导致涂层耐腐蚀性极大降低,为改善这种不利的情况,急需有效的能抑制金属腐蚀的材料。
[0003] 此外,随着油田进入后期开采,含水、含沙量、含硫化氢的提高,金属管线,设备耐磨损耗,耐腐蚀情况更加不容乐观,而一些油田,含硫化氢,环烷酸、二氧化的腐蚀异常严重,导致设备腐蚀穿孔频繁,严重影响油田的安全、稳定的生产;虽然采取了一些措施,例如,在油井和设备中使用缓蚀剂,使用环氧涂层,但是这些措施在含沙,高含水,含酸(环烷酸,二氧化碳、含硫化氢仍然难以避免腐蚀的发生,给油田带来了巨大的损失,一些含硫化氢油田,因释放出有毒的气体,造成了人员伤亡,解决含酸原油的腐蚀问题,对石油工业的发展,安全、稳定生产,意义重大。因此,针对这样的基本地质与工况情况,需要一次性解决,磨蚀、酸性腐蚀、耐冲击的性问题。
[0004] 缓蚀剂在金属腐蚀与防护过程中,起到关键的作用,在水溶液或油性体系都发挥防腐的作用,尤其是有机缓蚀剂,以种类多、效果好、使用方便而成为一种控制金属腐蚀的重要方法,但是有效的有机缓蚀剂大部分是小分子,不适合在涂料中使用,其加入涂料后,由于小分子的迁移性而很快的丧失防腐功能,对于硫化氢的防腐效果不佳。

发明内容

[0005] 本发明的目的之一是提供一种抗硫化氢腐蚀水性涂料。具体的技术方案如下:
[0006] 一种抗硫化氢腐蚀水性涂料,按质量百分比由组分:吡啶甲酸包覆蒙脱土缓蚀剂为10%~25%,含有羧基的水性聚氨酯树脂为20-50%,己内酰胺为15-25%,油酸为1~5%,防锈颜料为10-25%,填料为10-25%组成;其中所述吡啶甲酸包覆蒙脱土缓蚀剂的结构式如下:
[0007]
[0008] 其中,n/m=10~30。
[0009] 优选地,所述防锈颜料是磷酸锌、铬酸锌、铬酸、铬酸锶、铬酸钡、磷酸、铝粉、玻璃鳞片、不锈片或母氧化
[0010] 优选地,所述防锈颜料的粒径为0.5-5μm。
[0011] 优选地,所述填料是滑石粉、蒙脱土、粘土、藻土、氧化铁红、碳酸钙、氢氧化铝、氢氧化镁、硅灰石粉、硫酸钡或三氧化二锑。
[0012] 优选地,所述填料的粒径为0.5-5μm。
[0013] 优选地,所述含有羧基的水性聚氨酯树脂的分子量为3-30万。
[0014] 本发明的目的之二是提供所述抗硫化氢腐蚀水性涂料的制备方法。具体技术方案如下:
[0015] 一种所述抗硫化氢腐蚀水性涂料的制备方法,包括以下步骤:
[0016] (1)制备聚乙烯醇吡啶甲酸
[0017] 将吡啶甲酸、聚乙烯醇和辛酸锌加入反应容器,在100~150℃反应2~8小时,得到聚乙烯醇吡啶甲酸,其中所述吡啶甲酸和聚乙烯醇的质量比为10~30:1,所述辛酸锌的质量是所述吡啶甲酸的2~8%;
[0018] (2)制备吡啶甲酸包覆蒙脱土缓蚀剂
[0019] 将获得的聚乙烯醇吡啶甲酸和蒙脱土加入乙醇的水溶液中,搅拌均匀后,研磨至粒径为0.5-5μm,然后在150~200℃喷雾造粒,得到吡啶甲酸包覆蒙脱土缓蚀剂,其中所述聚乙烯醇吡啶甲酸和蒙脱土的质量比为1:5~15,乙醇的水溶液的浓度为30~60%,用量是聚乙烯醇吡啶甲酸和蒙脱土总质量的5~30倍;
[0020] (3)制备抗硫化氢腐蚀水性涂料
[0021] 将吡啶甲酸包覆蒙脱土缓蚀剂、含有羧基的水性聚氨酯树脂、己内酰胺、油酸、防锈颜料和填料按照质量比配方混合均匀后,研磨至粒径为0.5-5μm,得到所述抗硫化氢腐蚀水性涂料。
[0022] 优选地,步骤(2)研磨时采用油酸酰胺作为研磨分散剂,其加入量为蒙脱土质量的2%。
[0023] 本发明的目的之三是提供所述抗硫化氢腐蚀水性涂料的应用。具体技术方案如下:
[0024] 所述抗硫化氢腐蚀水性涂料应用于金属材料表面。
[0025] 优选地,所述应用的方法是:将所述抗硫化氢腐蚀水性涂料涂覆或喷涂于金属材料表面,干膜厚度≥30μm。
[0026] 本发明的有益效果:
[0027] 本发明的抗硫化氢腐蚀水性涂料由于含有己内酰胺而具有自交联性,提高了粘结强度和剪切强度,并进一步提高了抗硫化氢腐蚀的能
[0028] 一般的水性涂料抗硫化氢腐蚀的时间为300小时左右,而本发明的抗硫化氢腐蚀水性涂料的耐硫化氢盐雾腐蚀的时间为710-938小时,平均达到831小时。

具体实施方式

[0029] 实施例1抗硫化氢腐蚀水性涂料的制备
[0030] (1)制备聚乙烯醇吡啶甲酸
[0031] 将吡啶甲酸、聚乙烯醇和辛酸锌加入反应容器,在120℃反应5小时,得到聚乙烯醇吡啶甲酸,所述吡啶甲酸和聚乙烯醇的质量比为15:1,辛酸锌的质量是吡啶甲酸的5%;
[0032] (2)制备吡啶甲酸包覆蒙脱土缓蚀剂
[0033] 将获得的聚乙烯醇吡啶甲酸和蒙脱土加入乙醇的水溶液中,搅拌均匀后,研磨至粒径为0.5-5μm,然后加入到喷雾干燥机中,在180℃喷雾造粒,得到吡啶甲酸包覆蒙脱土缓蚀剂,所述聚乙烯醇吡啶甲酸和蒙脱土的质量比为1:10,乙醇的水溶液的浓度为50%,用量是聚乙烯醇吡啶甲酸和蒙脱土总质量的10倍;
[0034] (3)制备抗硫化氢腐蚀水性涂料
[0035] 将吡啶甲酸包覆蒙脱土缓蚀剂、含有羧基的水性聚氨酯树脂(分子量为3-30万)、己内酰胺、油酸、磷酸锌(作为防锈颜料)和滑石粉(作为填料)按照表1配方混合均匀后,在研磨机上研磨至粒径为0.5-2.5μm,即可得到所述抗硫化氢腐蚀水性涂料。
[0036] 表1抗硫化氢腐蚀水性涂料配方(质量分数%)
[0037]
[0038]
[0039] 实施例2抗硫化氢腐蚀水性涂料的制备
[0040] (1)制备聚乙烯醇吡啶甲酸
[0041] 将吡啶甲酸、聚乙烯醇和辛酸锌加入反应容器,在120℃反应5小时,得到聚乙烯醇吡啶甲酸,所述吡啶甲酸和聚乙烯醇的质量比为15:1,辛酸锌的质量是吡啶甲酸的5%;
[0042] (2)制备吡啶甲酸包覆蒙脱土缓蚀剂
[0043] 将获得的聚乙烯醇吡啶甲酸和蒙脱土加入乙醇的水溶液中,搅拌均匀后,研磨至粒径为0.5-5μm,然后加入到喷雾干燥机中,在180℃喷雾造粒,得到吡啶甲酸包覆蒙脱土缓蚀剂,所述聚乙烯醇吡啶甲酸和蒙脱土的质量比为1:10,乙醇的水溶液的浓度为30%,用量是聚乙烯醇吡啶甲酸和蒙脱土总质量的30倍;
[0044] (3)制备抗硫化氢腐蚀水性涂料
[0045] 将吡啶甲酸包覆蒙脱土缓蚀剂、含有羧基的水性聚氨酯树脂(分子量为3-30万)、己内酰胺、油酸、磷酸锌(作为防锈颜料)和滑石粉(作为填料)按照表2配方混合均匀后,在研磨机上研磨至粒径为0.5-2.5μm,即可得到所述抗硫化氢腐蚀水性涂料。
[0046] 表2抗硫化氢腐蚀水性涂料配方(质量分数%)
[0047]  2-1 2-2 2-3 2-4 2-5 2-6
吡啶甲酸包覆蒙脱土缓蚀剂 15 15 15 15 15 15
含有羧基的水性聚氨酯树脂 30 30 30 30 30 30
己内酰胺 20 20 20 20 20 20
油酸 1 1 1 1 1 1
磷酸锌 20 20 20 20 20 20
滑石粉 14 14 14 14 14 14
[0048] 实施例3抗硫化氢腐蚀水性涂料的制备
[0049] (1)制备聚乙烯醇吡啶甲酸
[0050] 将吡啶甲酸、聚乙烯醇和辛酸锌加入反应容器,在120℃反应5小时,得到聚乙烯醇吡啶甲酸,所述吡啶甲酸和聚乙烯醇的质量比为15:1,辛酸锌的质量是吡啶甲酸的5%;
[0051] (2)制备吡啶甲酸包覆蒙脱土缓蚀剂
[0052] 将获得的聚乙烯醇吡啶甲酸和蒙脱土加入乙醇的水溶液中,搅拌均匀后,研磨至粒径为0.5-5μm,然后加入到喷雾干燥机中,在180℃喷雾造粒,得到吡啶甲酸包覆蒙脱土缓蚀剂,所述聚乙烯醇吡啶甲酸和蒙脱土的质量比为1:10,乙醇的水溶液的浓度为60%,用量是聚乙烯醇吡啶甲酸和蒙脱土总质量的5倍;
[0053] (3)制备抗硫化氢腐蚀水性涂料
[0054] 将吡啶甲酸包覆蒙脱土缓蚀剂、含有羧基的水性聚氨酯树脂(分子量为3-30万)、己内酰胺、油酸、磷酸锌(作为防锈颜料)和滑石粉(作为填料)按照表3配方混合均匀后,在研磨机上研磨至粒径为0.5-2.5μm,即可得到所述抗硫化氢腐蚀水性涂料。
[0055] 表3抗硫化氢腐蚀水性涂料配方(质量分数%)
[0056]  3-1 3-2 3-3 3-4 3-5 3-6
吡啶甲酸包覆蒙脱土缓蚀剂 10 10 10 10 10 10
含有羧基的水性聚氨酯树脂 40 40 40 40 40 40
己内酰胺 20 20 20 20 20 20
油酸 1 1 1 1 1 1
磷酸锌 10 10 10 10 10 10
滑石粉 19 19 19 19 19 19
[0057] 实施例4抗硫化氢腐蚀水性涂料的制备
[0058] (1)制备聚乙烯醇吡啶甲酸
[0059] 将吡啶甲酸、聚乙烯醇和辛酸锌加入反应容器,在120℃反应5小时,得到聚乙烯醇吡啶甲酸,所述吡啶甲酸和聚乙烯醇的质量比为15:1,辛酸锌的质量是吡啶甲酸的5%;
[0060] (2)制备吡啶甲酸包覆蒙脱土缓蚀剂
[0061] 将获得的聚乙烯醇吡啶甲酸和蒙脱土加入乙醇的水溶液中,搅拌均匀后,研磨至粒径为0.5-5μm,然后加入到喷雾干燥机中,在180℃喷雾造粒,得到吡啶甲酸包覆蒙脱土缓蚀剂,所述聚乙烯醇吡啶甲酸和蒙脱土的质量比为1:10,乙醇的水溶液的浓度为50%,用量是聚乙烯醇吡啶甲酸和蒙脱土总质量的20倍;
[0062] (3)制备抗硫化氢腐蚀水性涂料
[0063] 将吡啶甲酸包覆蒙脱土缓蚀剂、含有羧基的水性聚氨酯树脂(分子量为3-30万)、己内酰胺、油酸、磷酸锌(作为防锈颜料)和滑石粉(作为填料)按照表4配方混合均匀后,在研磨机上研磨至粒径为0.5-2.5μm,即可得到所述抗硫化氢腐蚀水性涂料。
[0064] 表4抗硫化氢腐蚀水性涂料配方(质量分数%)
[0065]   4-1 4-2 4-3 4-4 4-5 4-6吡啶甲酸包覆蒙脱土缓蚀剂 10 10 10 10 10 10
含有羧基的水性聚氨酯树脂 40 40 40 40 40 40
己内酰胺 20 20 20 20 20 20
油酸 3 3 3 3 3 3
磷酸锌 12 12 12 12 12 12
滑石粉 15 15 15 15 15 15
[0066] 实施例5耐硫化氢腐蚀测试
[0067] 将上述实施例1-4所得抗硫化氢腐蚀水性涂料涂覆于冷轧钢板上,钢板大小为15×15×0.5cm,采用无气喷涂,喷涂厚度控制在100μm,干膜后漆膜厚度控制在75~80μm,干燥一周后进行硫化氢腐蚀测试,在温度为35℃,硫化氢浓度为30ppm的试验条件下进行盐雾试验,实验结果见表5所示。
[0068] 表5实施例所得水性涂料硫化氢腐蚀实验结果汇总
[0069]
[0070]
[0071] 一般的水性涂料抗硫化氢腐蚀的时间为300小时左右,而从表5中可知,本发明的抗硫化氢腐蚀水性涂料的耐硫化氢盐雾腐蚀的时间为710-938小时,平均达到831小时。其中,实施例3-6所得水性涂料的抗硫化氢腐蚀性能最好,达到938小时。
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