【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及油气管道安全输送领域，具体地说是涉及一种多功能防粘附涂层的制备方法。
技术介绍
1、在石油和天然气工业中，高效安全的管道输送一直是核心问题。天然气水合物(ngh)是甲烷分子与水分子在低温高压条件下形成的固体结晶化合物，在管道输送过程中，这种固体颗粒会部分或完全阻塞管道，导致生产中断、设备损坏以及人身伤害。
2、传统的抑制天然气水合物的形成，主要是通过注入低剂量的水合物抑制剂，如甲醇或乙二醇。而近年来，低粘附表面的开发成为解决水合物核化和在管壁上沉积的新方法。新型的低粘附表面设计通过水动力剪切应力有效减小了水合物与表面之间的粘附。这项技术的先驱者成功制备了生物仿生超疏水涂层，从而将水合物粘附力从较高数值显著降低。已有研究表明，通过表面改性、纳米粒子添加等手段，也能够有效减小水合物的粘附力。然而，现有的技术往往忽视了在管道输送中所需的机械稳定性。
技术实现思路
1、基于上述技术问题，本专利技术提出一种多功能防粘附涂层的制备方法，该方法所制得的多功能防粘附涂层可有效解决在多相流管道中天然气水合物的粘附问题。
2、本专利技术所采用的技术解决方案是：
3、一种多功能防粘附涂层的制备方法，包括以下步骤：
4、(1)制备金属有机框架
5、将金属盐溶解在有机溶剂中，得到金属盐溶液；将有机配体溶解于去离子水中，得到有机配体溶液；然后将金属盐溶液和有机配体溶液混合，进行反应，得到反应液一；反应液一经过离心洗涤和干燥获得金属有机框
6、(2)制备纳米颗粒
7、将硝酸盐加入去离子水中，得到硝酸盐溶液，然后向硝酸盐溶液中加入碱性溶液，调节ph值，得到底物溶液；
8、将底物溶液移入水热反应釜中，进行反应，得到反应液二，反应液二经过离心洗涤、干燥，得到纳米颗粒；
9、(3)制备金属有机框架插层
10、将步骤(1)中的金属有机框架溶解在有机溶剂中，得到金属有机框架溶液；向金属有机框架溶液中加入步骤(2)的纳米颗粒，再加入改性溶液，搅拌反应，反应完成后再经过离心洗涤、干燥，得到金属有机框架插层；
11、(4)钢片基体预处理
12、使用砂纸对钢片基体进行打磨后超声清洗，在n2气氛下干燥备用；
13、(5)制备基底层
14、在步骤(4)预处理后的钢片基体上，选用缓冲涂料和固化剂，经旋涂仪旋转涂覆，随后进行加热，形成尚未固化的基底层；
15、(6)组装涂层
16、将步骤(3)得到的金属有机框架插层溶解在连续相中，然后喷涂到步骤(5)尚未固化的基底层上，再置于室温下自然固化，制备得到多功能防粘附涂层。
17、优选的，步骤(1)中：所述金属盐为醋酸铜、醋酸锌、醋酸铝或醋酸镍；所述有机溶剂为乙醇、二甲基甲酰胺或二甲基亚砜；所述有机配体为偏苯三酸、对苯二甲酸或苯甲四酸；
18、所述金属盐溶液的浓度为1.5～2.0mol/l，有机配体溶液的浓度为92％～95％(质量分数)，金属盐和有机配体的用量比为1∶5～1∶6(摩尔比)。
19、优选的，步骤(1)中：金属盐溶液和有机配体溶液混合后先进行超声处理，控制超声处理的时间为20-30min；
20、然后进行搅拌反应，控制搅拌转速为800-1000r/min，反应温度为45-60℃，反应时间为5-6h；
21、在反应后使用无水乙醇进行离心洗涤3-5次，控制离心转速为5000-6000r/min，控制干燥温度为65-70℃，干燥时间为5-6h。
22、优选的，步骤(2)中：所述硝酸盐为硝酸铈、硝酸铜或硝酸锌，硝酸盐溶液的浓度为1.5～2.0mol/l；
23、所述碱性溶液为naoh溶液，naoh溶液的浓度为0.40-0.45mol/l；
24、在向硝酸盐溶液中加入碱性溶液调节ph值时，通入n2；
25、ph值调节为12-14。
26、优选的，步骤(2)中：底物溶液在移入水热反应釜之前，先进行搅拌；控制搅拌温度为25-30℃，搅拌转速为500-600r/min，搅拌时间为1-2h；
27、控制在水热反应釜中的反应温度为90-100℃，反应时间为12-24h；
28、反应后使用去离子水进行离心洗涤，直至反应液的ph值为7；
29、控制干燥温度为65-70℃。
30、优选的，步骤(3)中：所述有机溶剂为甲醇、二甲基甲酰胺或二甲基亚砜；所述改性溶液为硬脂酸溶液、1h,2h,2h-全氟癸基三甲氧基硅烷溶液、1h,1h,2h,2h-全氟癸基三乙氧基硅烷溶液或三氯(1h,1h,2h,2h-全氟辛基)硅烷溶液。
31、优选的，步骤(3)中：
32、将0.2-0.4g金属有机框架溶解在30-50ml有机溶剂中；纳米颗粒的添加量为0.1-0.2g；改性溶液的添加量为200-300μl；改性溶液的质量浓度为8.5％～10％；以硬脂酸溶液为例，硬脂酸为溶质，水为溶剂，硬脂酸溶液的质量浓度可选取为8.5％、9％或10％；
33、控制搅拌温度为25-30℃，搅拌转速为500-600r/min，搅拌时间为1-2h；
34、在反应后使用去离子水进行离心洗涤3-5次；控制干燥温度为50-60℃，将干燥后的颗粒使用研钵研磨成粉末并使用100目筛网过筛，得到金属有机框架插层。
35、优选的，步骤(4)中：所述钢片基体选用x65钢、x80钢、l245钢中的一种；所述砂纸采用280目、320目、400目、600目、800目、1000目sic砂纸；在超声清洗过程中，按顺序使用石油醚和无水乙醇。
36、优选的，步骤(5)中：所述缓冲涂料选用聚丙烯酸树脂、聚氨酯或环氧树脂；所述固化剂选用聚异氰酸酯、聚己内酰胺醇或环氧乙烷胺；固化剂与缓冲涂料的质量比为1∶1.5-1∶3；
37、控制旋涂仪的转速为1300-2000r/min，旋涂时间为20-30s，加热温度为50-60℃，加热时间为10-15min。
38、优选的，步骤(6)中：所述连续相为无水乙醇或乙酸乙酯；
39、控制喷涂参数如下：空气压力为0.3mpa-0.5mpa，喷枪高度为15-20cm、雾化值为1.0-1.5圈。
40、本专利技术的有益技术效果是：
41、本专利技术通过仿生学思维猫爪结构的启发，采用旋涂-喷涂工艺，在钢片表面制备了一种多功能防粘附涂层。该涂层由基底层和防粘附层组成，具有优异的超疏水性、防腐性和抗磨损性能，可以有效防止深水油气管道内天然气水合物的粘附堵塞问题，提高管道的流动性和安全运输。
42、具体地，本专利技术具有以下优点：
43、1.金属有机框架(mofs)具有高度可调控的孔隙结构和极高比表面积，这为其在涂层中的应用提供了优越的性能基础。mofs结构的孔隙性有助于有效地嵌入纳米颗粒，增本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多功能防粘附涂层的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种多功能防粘附涂层的制备方法，其特征在于，步骤(1)中：所述金属盐为醋酸铜、醋酸锌、醋酸铝或醋酸镍；所述有机溶剂为乙醇、二甲基甲酰胺或二甲基亚砜；所述有机配体为偏苯三酸、对苯二甲酸或苯甲四酸；
3.根据权利要求1所述的一种多功能防粘附涂层的制备方法，其特征在于，步骤(1)中：金属盐溶液和有机配体溶液混合后先进行超声处理，控制超声处理的时间为20-30min；
4.根据权利要求1所述的一种多功能防粘附涂层的制备方法，其特征在于，步骤(2)中：所述硝酸盐为硝酸铈、硝酸铜或硝酸锌，硝酸盐溶液的浓度为1.5～2.0mol/L；
5.根据权利要求1所述的一种多功能防粘附涂层的制备方法，其特征在于，步骤(2)中：底物溶液在移入水热反应釜之前，先进行搅拌；控制搅拌温度为25-30℃，搅拌转速为500-600r/min，搅拌时间为1-2h；
6.根据权利要求1所述的一种多功能防粘附涂层的制备方法，其特征在于，步骤(3)中：所述有机溶剂为甲醇、二甲基甲
7.根据权利要求1所述的一种多功能防粘附涂层的制备方法，其特征在于，步骤(3)中：
8.根据权利要求1所述的一种多功能防粘附涂层的制备方法，其特征在于，步骤(4)中：所述钢片基体选用X65钢、X80钢、L245钢中的一种；所述砂纸采用280目、320目、400目、600目、800目、1000目SiC砂纸；在超声清洗过程中，按顺序使用石油醚和无水乙醇。
9.根据权利要求1所述的一种多功能防粘附涂层的制备方法，其特征在于，步骤(5)中：所述缓冲涂料选用聚丙烯酸树脂、聚氨酯或环氧树脂；所述固化剂选用聚异氰酸酯、聚己内酰胺醇或环氧乙烷胺；固化剂与缓冲涂料的质量比为1∶1.5-1∶3；
10.根据权利要求1所述的一种多功能防粘附涂层的制备方法，其特征在于，步骤(6)中：
...【技术特征摘要】
1.一种多功能防粘附涂层的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种多功能防粘附涂层的制备方法，其特征在于，步骤(1)中：所述金属盐为醋酸铜、醋酸锌、醋酸铝或醋酸镍；所述有机溶剂为乙醇、二甲基甲酰胺或二甲基亚砜；所述有机配体为偏苯三酸、对苯二甲酸或苯甲四酸；
3.根据权利要求1所述的一种多功能防粘附涂层的制备方法，其特征在于，步骤(1)中：金属盐溶液和有机配体溶液混合后先进行超声处理，控制超声处理的时间为20-30min；
4.根据权利要求1所述的一种多功能防粘附涂层的制备方法，其特征在于，步骤(2)中：所述硝酸盐为硝酸铈、硝酸铜或硝酸锌，硝酸盐溶液的浓度为1.5～2.0mol/l；
5.根据权利要求1所述的一种多功能防粘附涂层的制备方法，其特征在于，步骤(2)中：底物溶液在移入水热反应釜之前，先进行搅拌；控制搅拌温度为25-30℃，搅拌转速为500-600r/min，搅拌时间为1-2h；
6.根据权利要求1所述的一种多功能防粘附涂层的制备方法，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐中英，曹学文，边江，臧雪瑞，张浩鹏，王鹏深，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：
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