[发明专利]一种适用于钻井液防腐环保涂层材料及其制备方法

说明书

一种适用于钻井液防腐环保涂层材料及其制备方法，所述涂层材料由多巴胺改性碳化硼接枝氨基基团制得。所述适用于钻井液防腐环保涂层材料的制备方法通过硅烷偶联剂与聚多巴胺表面的羟基反应引入氨基基团，增强碳化硼与环氧树脂界面作用力，起到提高碳化硼在环氧树脂的分散性及界面相互结合，进而增强环氧树脂的抗腐蚀性能。采用该制备方法得到的适用于钻井液防腐环保涂层材料由于碳化硼表面接枝链增强了环氧树脂基体中的分散性，从而有效地提高了环氧树脂的抗腐蚀性能；同时与纯环氧树脂相比，该适用于钻井液防腐环保涂层材料为复合涂层，其抗腐蚀性能得到了提高。尤其适用于高温高压高矿化度的钻井液中金属套管及钻具的防腐保护。

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种适用于钻井液防腐环保涂层材料及其制备方法。

背景技术

作为高性能的碳化硼(Boron Carbide)与石墨具有类似的结构，由于理想的性能补充被广泛应用于制备聚合物复合材料以提高聚合物的各种性能。大量的研究表明，碳化硼可以有效地增强聚合物复合材料的各种性能，包括热稳定性、力学性能、导热性能及抗腐蚀性能等，因为碳化硼本身具有耐化学酸碱腐蚀、抗高温氧化性能。与石墨烯相比，碳化硼因其优异的绝缘性能，更易在防腐方面得到研究者的青睐。碳化硼具有独特的片层结构、表面化学惰性及耐化学腐蚀，较其他填料更具有一定的优势。但是碳化硼表面呈惰性，致使在复合材料中聚合物与碳化硼的相互作用、表面粘附性能低，使得在聚合物中的应用受到极大的限制。因此通过碳化硼表面功能化来强化聚合物与B₄C的相互作用仍是目前研究的一大热点，进而提高聚合物各项性能。目前大量的实验采用各种方法对无机材料的界面黏附性能做出了研究，包括化学刻蚀、接枝、等离子处理、超声处理等技术。化学刻蚀及接枝主要是在材料表面引入如氨基、羟基以及羧基等活性基团。在吴的研究中，用等离子刻蚀和氯磺化等反应来提高B₄C与环氧树脂的粘附性。然而这些方法在实际的工业用途中有一定的限制，因其复杂的处理步骤、高成本、苛刻的反应条件、有毒物质等。

目前，Lee报道了一种温和的表面物理改性方法，即贝类的粘性蛋白质-多巴胺，对几乎能粘附在所有的材料(无机材料及有机材料)表面，这取决于多巴胺的3,4-二羟基-苯基丙氨酸和其他的邻苯二酚化合物。多巴胺在材料表面通过在弱碱性条件下自聚形成一层薄膜，为后续的接枝等反应作出铺垫。因为这种表面改性方法有很大的优势在于简单的材料、温和的反应条件以及对多种材料的适用性不论材料的种类、尺寸和形状。并且聚多巴胺为二级反应给予进一步的表面反应活性或者功能化。所以，它被认为是最具有应用前景的高分子材料。将多巴胺、碳化硼和氨基基团三种材料完美的复合在一起，作为防腐蚀材料将会有更好的应用前景和实际意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于钻井液防腐环保涂层材料及其制备方法，能有效的提高材料的热稳定性能，且其环氧复合涂层的抗腐蚀性能得到大幅度提升。

为实现上述目的，本发明提供一种适用于钻井液防腐环保涂层材料，由多巴胺改性碳化硼接枝氨基基团制得。

本发明还提供一种适用于钻井液防腐环保涂层材料的制备方法，包括以下步骤。

步骤1、量取25-35ml的缓冲液与5-15ml乙醇溶液倒入三口烧瓶中，在25-30℃环境下搅拌5-10分钟至均匀状态；

步骤2、称取0.1-0.3g碳化硼粉末加入至步骤1所得混合溶液中，保持三口烧瓶内温度为25-30℃，在3-3.5兆Hz超声环境下，在搅拌速率为2000-3000转/ 分钟的环境下搅拌25-35分钟；

步骤3、称取0.05-0.1g的盐酸多巴胺加入至步骤2所得混合溶液中，保持三口烧瓶内温度为25-30℃，在搅拌速率为2000-3000转/分钟的环境下搅拌300-400 分钟；

步骤4、称取0.2-0.6g的硅烷偶联剂加入至步骤3所得混合溶液中，保持三口烧瓶内温度为55-65℃，在搅拌速率为2000-3000转/分钟的环境下搅拌250-350 分钟；