【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于石油天然气工业油井管表面处理，具体涉及一种含氟丙烯酸酯/石墨烯改性聚氨酯涂料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随石油工业勘探开发深入，油气井开发工况趋于复杂，管柱腐蚀失效问题凸显，成为困扰石油工业后期可持续发展的一大难题。在采油后期经常通过注水技术提高采油效率，在注水开发工况环境中，油管面临溶解氧腐蚀、细菌腐蚀、垢下腐蚀、co2、cl-、h2s等腐蚀性介质引起的腐蚀问题。腐蚀失效引起的影响和经济损失受到油气田企业生产单位的广泛重视。为了应对腐蚀情况，现有的多种表面防护技术中，最经济实用的就是涂层保护，但是随着井下环境的愈发苛刻，co2、cl-、h2s等腐蚀介质浓度上升，现有的聚氨酯涂层逐渐无法满足对井下多种腐蚀介质的防护。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种含氟丙烯酸酯/石墨烯改性聚氨酯涂料及其制备方法和应用，用以解决面对注水井井下环境引起的油管腐蚀失效，常规聚氨酯涂层不能够起到足够的防护作用的问题。
2、为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
3、本专利技术公开了一种含氟丙烯酸酯/石墨烯改性聚氨酯涂料的制备方法，包括以下步骤：
4、s1：将含氟丙烯酸酯共聚物、石墨烯和二氯甲烷混合，得到含氟丙烯酸酯/石墨烯分散液；
5、s2：将聚丙二醇和二羟甲基丙酸混合后，进行真空脱水处理，使得二羟甲基丙酸完全溶解，得到混合溶液；随后在混合溶液中加入甲苯二异氰酸酯，进行反应后，得
6、s3：将聚氨酯预聚体和三乙胺混合进行反应，得到混合溶液a；在混合溶液a中加入乙二胺和三氨丙基硅氧烷进行反应后，得到混合溶液b，向混合溶液b中加入含氟丙烯酸酯/石墨烯分散液进行搅拌和剪切乳化，得到含氟丙烯酸酯/石墨烯改性聚氨酯涂料。
7、进一步地，s1中，所述含氟丙烯酸酯共聚物的制备方法为：将苯乙烯与甲基丙烯酸十三氟辛酯混合，洗涤至洗涤液呈中性，再加入引发剂，经过升温、保温处理后，得到反应产物，将反应产物进行漂洗、沉淀、干燥后，得到含氟丙烯酸酯共聚物。
8、进一步地，所述苯乙烯、甲基丙烯酸十三氟辛酯和引发剂的用量比为(25～50)g：(15～30)g：(12～24)g；所述升温至70～80℃，保温的时间为12～15h；所述引发剂为偶氮二异丁腈。
9、进一步地，s1中，所述含氟丙烯酸酯共聚物、石墨烯和二氯甲烷的用量比为(18～22)g：(1.5～5)g：(50～100)ml；所述将含氟丙烯酸酯共聚物、石墨烯和二氯甲烷混合后，经过超声分散15min～20min后，得到含氟丙烯酸酯/石墨烯分散液。
10、进一步地，s2中，所述聚丙二醇、二羟甲基丙酸和甲苯二异氰酸酯的用量比为(100～360)g：(100～360)g：(80～160)g；所述真空脱水处理是在65℃～80℃的真空干燥箱中，进行干燥2h～3h；当混合溶液的温度降温至室温后加入甲苯二异氰酸酯，在75℃～80℃下反应3h～6h后，得到聚氨酯预聚体。
11、进一步地，s3中，聚氨酯预聚体和三乙胺的用量比为(270～900)g：(12～30)g。
12、进一步地，s3中，所述三乙胺、乙二胺和三氨丙基硅氧烷的用量比为(12～30)g：(8～22)g：(15～30)g；所述三氨丙基硅氧烷和含氟丙烯酸酯/石墨烯分散液的用量比为(15～30)g：(85～160)g。
13、进一步地，s3中，所述反应的时间为0.5h～3h；所述搅拌是在1800r/min～2200r/min搅拌速度下进行，所述剪切乳化的时间为0.5h～1.5h。
14、本专利技术还公开了采用上述制备方法制备得到的含氟丙烯酸酯/石墨烯改性聚氨酯涂料。
15、本专利技术还公开了上述含氟丙烯酸酯/石墨烯改性聚氨酯涂料的应用，所述含氟丙烯酸酯/石墨烯改性聚氨酯涂料作为注水井油管的表面保护涂料；
16、所述含氟丙烯酸酯/石墨烯改性聚氨酯涂料作为注水井油管的表面保护涂料时，使用步骤为：首先将氟丙烯酸酯/石墨烯改性聚氨酯涂料的粘度调节至85～95ku后，加入颜填料混合均匀，随后喷涂到注水井油管的表面，经过室温固化后，在注水井油管的表面得到含氟丙烯酸酯/石墨烯改性聚氨酯的复合涂层。
17、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
18、本专利技术公开了一种含氟丙烯酸酯/石墨烯改性聚氨酯涂料的制备方法，使用聚丙二醇、二羟甲基丙酸和甲苯二异氰酸酯制备得到聚氨酯预聚体，实现对聚氨酯采用多重改性方法进行改性；随后将聚氨酯预聚体、含氟丙烯酸酯/石墨烯分散液、乙二胺和三氨丙基硅氧烷混合，利用石墨烯表面和边缘的羟基等活泼官能团在催化剂的作用下使含氟聚合物以共价键的形式与石墨烯结合，含氟聚合物与石墨烯结合能够有效降低石墨烯的表面能，减少石墨烯自发团聚的情况，有效提升改性涂层的疏水性能，另外，含氟聚合物与聚氨酯发生交联改性提升了涂层的耐水性及耐热性；再者，利用石墨烯大的比表面积和超高的致密性，通过填充预聚体中的缺陷，能够使腐蚀介质的渗透路径更加曲折，从而提高涂料的耐腐蚀性；石墨烯的层片状分布能够与聚氨酯之间形成机械互锁，另外，石墨烯上的基团可以与聚合基体之间形成化学键，使得界面相互作用增强，进而提升系统的力学性能；本专利技术操作简单，易于产业化生产，具有广阔的应用前景。
19、本专利技术还公开了采用上述制备方法制备得到的含氟丙烯酸酯/石墨烯改性聚氨酯涂料，所述含氟丙烯酸酯/石墨烯改性聚氨酯涂料耐腐蚀性、耐水性及耐热性强，同时由于石墨烯上的基团可以与聚合基体之间形成化学键，使得界面相互作用增强，进而提升其力学性能，使其具有广阔的应用前景。
20、本专利技术还公开了含氟丙烯酸酯/石墨烯改性聚氨酯涂料的应用，所述含氟丙烯酸酯/石墨烯改性聚氨酯涂料作为注水井油管的表面保护涂料时，能有效防止注水井油管表面发生腐蚀失效的问题，提高了涂层的力学性能、耐腐蚀性能及耐高温老化等；经过相关实验结果证明，本专利技术公开的含氟丙烯酸酯/石墨烯改性聚氨酯复合涂层能适应温度为150℃，压力为35mpa的高温高压性能测试；接触角为94°，表现出良好的疏水性质；在经过刀具切割和胶带撕裂后仍表现出良好的附着力性能，具有良好防护涂层方面的应用效果。
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1.一种含氟丙烯酸酯/石墨烯改性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种含氟丙烯酸酯/石墨烯改性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于，S1中，所述含氟丙烯酸酯共聚物的制备方法为：将苯乙烯与甲基丙烯酸十三氟辛酯混合，洗涤至洗涤液呈中性，再加入引发剂，经过升温、保温处理后，得到反应产物，将反应产物进行漂洗、沉淀、干燥后，得到含氟丙烯酸酯共聚物。
3.根据权利要求2所述的一种含氟丙烯酸酯/石墨烯改性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于，所述苯乙烯、甲基丙烯酸十三氟辛酯和引发剂的用量比为(25～50)g：(15～30)g：(12～24)g；所述升温至70～80℃，保温的时间为12～15h；所述引发剂为偶氮二异丁腈。
4.根据权利要求1所述的一种含氟丙烯酸酯/石墨烯改性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于，S1中，所述含氟丙烯酸酯共聚物、石墨烯和二氯甲烷的用量比为(18～22)g：(1.5～5)g：(50～100)mL；所述将含氟丙烯酸酯共聚物、石墨烯和二氯甲烷混合后，经过超声分散15min～20min后，得到含氟丙烯酸酯/石墨
5.根据权利要求1所述的一种含氟丙烯酸酯/石墨烯改性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于，S2中，所述聚丙二醇、二羟甲基丙酸和甲苯二异氰酸酯的用量比为(100～360)g：(100～360)g：(80～160)g；所述真空脱水处理是在65℃～80℃的真空干燥箱中，进行干燥2h～3h；当混合溶液的温度降温至室温后加入甲苯二异氰酸酯，在75℃～80℃下反应3h～6h后，得到聚氨酯预聚体。
6.根据权利要求1所述的一种含氟丙烯酸酯/石墨烯改性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于，S3中，聚氨酯预聚体和三乙胺的用量比为(270～900)g：(12～30)g。
7.根据权利要求1所述的一种含氟丙烯酸酯/石墨烯改性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于，S3中，所述三乙胺、乙二胺和三氨丙基硅氧烷的用量比为(12～30)g：(8～22)g：(15～30)g；所述三氨丙基硅氧烷和含氟丙烯酸酯/石墨烯分散液的用量比为(15～30)g：(85～160)g。
8.根据权利要求1所述的一种含氟丙烯酸酯/石墨烯改性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于，S3中，所述反应的时间为0.5h～3h；所述搅拌是在1800r/min～2200r/min搅拌速度下进行，所述剪切乳化的时间为0.5h～1.5h。
9.一种含氟丙烯酸酯/石墨烯改性聚氨酯涂料，其特征在于，采用权利1～8中任意一项所述的一种含氟丙烯酸酯/石墨烯改性聚氨酯涂料的制备方法制得。
10.权利要求9所述的一种含氟丙烯酸酯/石墨烯改性聚氨酯涂料的应用，其特征在于，所述含氟丙烯酸酯/石墨烯改性聚氨酯涂料作为注水井油管的表面保护涂料；
...【技术特征摘要】
1.一种含氟丙烯酸酯/石墨烯改性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种含氟丙烯酸酯/石墨烯改性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于，s1中，所述含氟丙烯酸酯共聚物的制备方法为：将苯乙烯与甲基丙烯酸十三氟辛酯混合，洗涤至洗涤液呈中性，再加入引发剂，经过升温、保温处理后，得到反应产物，将反应产物进行漂洗、沉淀、干燥后，得到含氟丙烯酸酯共聚物。
3.根据权利要求2所述的一种含氟丙烯酸酯/石墨烯改性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于，所述苯乙烯、甲基丙烯酸十三氟辛酯和引发剂的用量比为(25～50)g：(15～30)g：(12～24)g；所述升温至70～80℃，保温的时间为12～15h；所述引发剂为偶氮二异丁腈。
4.根据权利要求1所述的一种含氟丙烯酸酯/石墨烯改性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于，s1中，所述含氟丙烯酸酯共聚物、石墨烯和二氯甲烷的用量比为(18～22)g：(1.5～5)g：(50～100)ml；所述将含氟丙烯酸酯共聚物、石墨烯和二氯甲烷混合后，经过超声分散15min～20min后，得到含氟丙烯酸酯/石墨烯分散液。
5.根据权利要求1所述的一种含氟丙烯酸酯/石墨烯改性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于，s2中，所述聚丙二醇、二羟甲基丙酸和甲苯二异氰酸酯的用量比为(100～360)g：(100～360)g：(80～16...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯春，宋雅聪，朱丽娟，惠学智，祝绍功，何磊，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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