[发明专利]一种仿生超疏水防腐阻垢涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种仿生超疏水防腐阻垢涂层，其特征在于，涂覆所述涂层用涂料的原料组成，包括纳米负离子粉，纳米级和/或微米级纤维，生物黏附剂，低表面能改性剂，高表面张力聚合物，含氟聚合物，水及有机溶剂；解决现有人工超疏水涂层在强酸强碱或高盐的油田采出液介质环境中防腐阻垢性能差的问题。

技术领域

本发明涉及一种超疏水防腐阻垢涂层及其制备方法。

背景技术

三元复合驱技术在采油过程中向地层注入强/弱碱，使岩层遭到破坏，同时使油田采出液的腐蚀性增强，导致油井管、抽油杆及井下工具出现更加严重的腐蚀结垢现象。因此，解决苛刻环境下油井管杆腐蚀结垢问题的关键在于开发具有优异防腐阻垢性能的涂层材料。

涂层表面的润湿性是影响其防腐阻垢性能的关键，易被溶液润湿的表面降低了成核结垢的热力学障碍。因此，具有低表面能的基材可有效降低垢片在涂层表面的黏附总量。此外，研究表明，除了表面能之外，表面的微观结构对涂层的防腐阻垢性能也起着非常重要的作用。

自然界中的仿生超疏水表面通过将低表面能材料与纳微粗糙结构有效结合实现其自清洁防污性能。

稳定的超疏水表面与腐蚀结垢溶液接触时，由于涂层表面的低表面能物质和纳微结构中捕获气膜的存在，有效阻止了液体润湿涂层表面，使得溶液中离子间成核结垢的热力学障碍大大增强，从而有利于提高涂层的防腐阻垢性能。然而，在苛刻的工况条件下，超疏水涂层表面的纳微结构和低表面能物质会受到液体温度、压力、酸碱性等因素的影响，使得涂层表面的疏水性下降，导致腐蚀结垢溶液逐渐润湿涂层表面，使涂层的防腐阻垢性能明显降低。

近年来研究发现通过在超疏水涂层表面构建均匀精细的纳微结构可以有效提高涂层的防腐阻垢性能，例如于思荣等利用电沉积和溶液浸渍法制备具有纳米薄片多层次结构的超疏水防腐阻垢涂层（Colloids and Surfaces A: Physicochemical andEngineering Aspects, 2016, 503: 43-52.）；中国专利（201910154580.2）公开了一种利用酸碱刻蚀与低表面能修饰法制备的耐高温防腐阻垢超疏水涂层。然而，虽然通过调控涂层表面精细的纳微结构可以在一定程度上改善了超疏水涂层的防腐阻垢性能，但是在强酸强碱或高盐的油田采出液介质环境中，此类超疏水涂层很难长时间维持良好的超疏水性能，导致涂层表面仍存在防腐阻垢寿命短的问题。

本发明人在已授权的发明专利（201410641342.1）中通过界面强化方法在涂层表面构建出精细的纳微网状乳突结构，提高了超疏水涂层在油田采出液环境中的防腐性能，但该涂层在复杂的油田采出液环境中仍面临严重的结垢问题。因此，为满足原油开采过程中苛刻工况条件的需求，亟需制备出一种具有持久防腐阻垢效果的超疏水涂层。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种仿生超疏水防腐阻垢涂层，解决现有人工超疏水涂层在强酸强碱或高盐的油田采出液介质环境中防腐阻垢性能差的问题。

另外，本发明还提供了所述仿生超疏水防腐阻垢涂层的制备方法。

第一方面，所述的一种仿生超疏水防腐阻垢涂层，其特征在于，涂覆所述涂层用涂料的原料组成，包括：

纳米负离子粉，纳米级和/或微米级纤维，生物黏附剂，低表面能改性剂，高表面张力聚合物，含氟聚合物，水及有机溶剂。

优选地，按照重量份计算，所述纳米负离子粉1-20份，所述纳米级和/或微米级纤维1-20份，所述生物黏附剂1-3份，所述低表面能改性剂1-5份，所述高表面张力聚合物60-80份，所述含氟聚合物10-40份，所述水30-50份，所述有机溶剂60-100份。

优选地，所述纳米负离子粉为天然电气石粉或人工负离子粉中的至少一种。

优选地，所述纳米级和/或微米级纤维为氧化钛晶须、陶瓷纤维、碳纳米纤维、碳纳米管中的至少一种。