阅读说明：本技术 页岩气开采设备用耐磨防腐材料及其制备方法 (Wear-resistant anticorrosive material for shale gas exploitation equipment and preparation method thereof ) 是由 亓峰 于 2020-06-12 设计创作，主要内容包括：本发明属于页岩油气装置设备保护技术领域,涉及页岩气开采设备用耐磨防腐材料及其制备方法。本发明耐磨防腐材料制备原料包括以下重量份数的组份：40-70份环氧粉末树脂、30-50份聚苯乙烯树脂、15-20份聚四氟乙烯树脂、30-60份片状锌粉、5-10份碱金属钛基晶须、5-10份磷酸锌、6-10份Si<Sub>4</Sub>B<Sub>2</Sub>C<Sub>1</Sub>N<Sub>1</Sub>Al<Sub>0.5</Sub>颗粒、填料5-10份、固化剂5-10份、分散剂1-3份、流平剂1-3份、增塑剂1-3份、消泡剂1-3份、抗腐蚀剂10-30份、磷化促进剂5-15份、溶剂汽油100份。本发明这种材料作用更加长效,增强涂层抗压强度,使开采设备更加耐腐蚀、耐磨,降低了维修率和设备腐蚀浪费。(The invention belongs to the technical field of shale oil-gas device equipment protection, and relates to a wear-resistant anticorrosive material for shale gas exploitation equipment and a preparation method thereof. The wear-resistant anticorrosive material comprises the following raw materials in parts by weight: 40-70 parts of epoxy powder resin, 30-50 parts of polystyrene resin, 15-20 parts of polytetrafluoroethylene resin, 30-60 parts of flaky zinc powder, 5-10 parts of alkali metal titanium-based whisker, 5-10 parts of zinc phosphate and 6-10 parts of Si 4 B 2 C 1 N 1 Al 0.5 Particles, 5-10 parts of filler, 5-10 parts of curing agent, 1-3 parts of dispersing agent and 1-3 parts of flatting agent1-3 parts of plasticizer, 1-3 parts of defoaming agent, 10-30 parts of corrosion inhibitor, 5-15 parts of phosphating accelerator and 100 parts of solvent gasoline. The material has longer-acting effect, enhances the compressive strength of the coating, enables mining equipment to be more corrosion-resistant and wear-resistant, and reduces the maintenance rate and the corrosion waste of the equipment.)

页岩气开采设备用耐磨防腐材料及其制备方法

技术领域

本发明属于页岩油气装置设备保护技术领域，涉及页岩气开采设备用耐磨防腐材料及其制备方法。

背景技术

页岩气是指赋存于以富有机质页岩为主的储集岩系中的非常规天然气，是连续生成的生物化学成因气、热成因气或二者的混合，可以游离态存在于天然裂缝和孔隙中，以吸附态存在于干酪根、黏土颗粒表面，还有极少量以溶解状态储存于干酪根和沥青质中。

2019年，四川省泸县雷达村的泸203井完成放喷测试，泸203井是一口深层页岩气评价井，在地层温度大于140℃的页岩地层中，成功钻成水平段1500米，中国石油借鉴北美新一代压力工艺技术，结合川南地区深层页岩地质工程特征，采用“密切割+高强度加砂+暂堵转向”压裂工艺，实现了埋深近4000米、破裂压力大于110兆帕、水平应力差大于20兆帕、微裂缝较发育的页岩储层的体积改造。

页岩气开采设备主要为铁制或钢制的结构设备，这些机械结构在页岩气开采过程中与页岩气以及其他副产品环境下极易腐蚀，同时，这些设备往往需要在高温、高压等环境下使用，进一步加速了腐蚀程度；因此，开发适用于页岩气开采设备的防腐蚀耐磨涂层材料，用于易腐蚀结构表面，从而减少维修频率，对于页岩气开采成本控制尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有生产工艺存在的上述缺陷，提出了页岩气开采设备用耐磨防腐材料及其制备方法，这种材料作用更加长效，增强涂层抗压强度，使开采设备更加耐腐蚀、耐磨，降低了维修率和设备腐蚀浪费。

本发明是采用以下的技术方案实现的：

本发明提供了一种页岩气开采设备用耐磨防腐材料，其特征在于，制备原料包括以下重量份数的组份：40-70份环氧粉末树脂、30-50份聚苯乙烯树脂、15-20份聚四氟乙烯树脂、 30-60份片状锌粉、5-10份碱金属钛基晶须、5-10份磷酸锌、6-10份Si₄B₂C₁N₁Al_0.5颗粒、填料5-10份、固化剂5-10份、分散剂1-3份、流平剂1-3份、增塑剂1-3份、消泡剂1-3份、抗腐蚀剂10-30份、磷化促进剂5-15份、溶剂汽油100份。

具体的，所述抗腐蚀剂为磷酸二氢锌、磷酸二氢锰中的一种或两种以上。

其中，所述磷化促进剂为钼酸铵、钼酸钠、钼酸钾、钼酸铵锰、钼酸锌中的一种或两种以上。

优选地，所述填料为碳酸钙、滑石粉、高岭土、钛白粉或膨润土中的一种或两种以上。

优选地，所述固化剂为二乙烯三胺，乙二胺或二乙胺中的一种或两种以上。

优选地，所述分散剂为疏水性改性羧酸钠盐、聚丙烯酸钠盐或铵盐中的一种或两种以上，流平剂为硅油或聚二甲基硅氧烷中任意一种。

优选地，所述消泡剂为有机硅、聚醚、有机硅氧烷或酰胺中的一种或两种以上。

优选地，所述增塑剂为为磷酸三甲苯酯、柠檬酸三乙酯、柠檬酸三辛酯、己二酸二异辛酯、乙酰柠檬酸三正丁酯中的一种或两种以上。

本发明还提供了一种页岩气开采设备用耐磨防腐材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

(1)将立方硅粉、六方氮化硼粉、石墨粉、金属铝粉为原料，加入到高速混合机中，在转速150～250rpm下充分混合搅拌均匀成浆状；将混合物置于烧结装置内烧结，即得Si₄B₂C₁N₁Al_0.5颗粒；

(2)环氧粉末树脂、聚苯乙烯树脂、聚四氟乙烯树脂、溶剂汽油加入反应釜中，开启搅拌，转速为1200r/min～2000r/min，然后依次按照比例加入消泡剂、填料、固化剂、分散剂、流平剂、增塑剂，搅拌均匀；

(3)然后向所得混合物中，依次按照比例加入碱金属钛基晶须、磷酸锌、片状锌粉、Si₄B₂C₁N₁Al_0.5颗粒、抗腐蚀剂、磷化促进剂，每种原料加入后在转速260～350rpm混合 20～60min，常温放置8-20h，获得所述页岩气开采设备用耐磨防腐材料。

本发明的有益效果是：

本发明用磷酸盐在片状锌粉、Si₄B₂C₁N₁Al_0.5颗粒的混合过程中，降低Na⁺、Ca²⁺、Mg^{2 +}、 Cl^-等离子浓度，降低其对树脂浆料稳定性影响，避免体系快速增稠，甚至破乳、离析。抗腐蚀剂/磷化促进剂，与水稀释后，体系酸性变弱，在磷化促进剂作用下，形成磷酸锌，磷酸锰镀层附着于钢铁表面，对设备表面起保护作用。Si₄B₂C₁N₁Al_0.5颗粒具有比表面积大，强度高，耐磨特点，可以提高涂层耐磨。

具体实施方式

为了使本发明目的、技术方案更加清楚明白，对本发明作进一步详细说明。下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。

为避免重复，现将本具体实施方式所涉及的测试方法统一描述如下，具体实施例中不再赘述：

抗凝冰剂性质测试方法：ISO 11997-1-2005色漆和清漆.耐周期性腐蚀的测定、GB9286-1998色漆和清漆.漆膜的划格试验、GB/T6739-2006色漆和清漆.铅笔法测定漆膜硬度、GB/T 14522-2008机械工业产品用塑料、涂料、橡胶材料人工气候老化试验方法.荧光紫外灯；

实施例1

本实施例中，页岩气开采设备用耐磨防腐材料主要由以下重量份数的组份制备而成：40 份环氧粉末树脂、30份聚苯乙烯树脂、15份聚四氟乙烯树脂、30份片状锌粉、5份碱金属钛基晶须、5份磷酸锌、6份Si₄B₂C₁N₁Al_0.5颗粒、填料钛白粉5份、固化剂二乙烯三胺5份、分散剂疏水性改性羧酸钠盐1份、流平剂硅油1份、增塑剂磷酸三甲苯酯1份、消泡剂有机硅1份、抗腐蚀剂磷酸二氢锌10份、磷化促进剂钼酸铵5份、溶剂汽油100份。

制备方法如下：

(1)将立方硅粉、六方氮化硼粉、石墨粉、金属铝粉为原料，加入到高速混合机中，在转速150～250rpm下充分混合搅拌均匀成浆状；将混合物置于烧结装置内烧结，即得Si₄B₂C₁N₁Al_0.5颗粒；

(2)环氧粉末树脂、聚苯乙烯树脂、聚四氟乙烯树脂、溶剂汽油加入反应釜中，开启搅拌，转速为1200r/min～2000r/min，然后依次按照比例加入消泡剂、填料、固化剂、分散剂、流平剂、增塑剂，搅拌均匀；

(3)然后向所得混合物中，依次按照比例加入碱金属钛基晶须、磷酸锌、片状锌粉、Si₄B₂C₁N₁Al_0.5颗粒、抗腐蚀剂、磷化促进剂，每种原料加入后在转速260～350rpm混合20min，常温放置8h，获得所述页岩气开采设备用耐磨防腐材料。

实施例2

本实施例中，与实施例1不同的是，由以下重量份数的组份制备而成：70份环氧粉末树脂、50份聚苯乙烯树脂、20份聚四氟乙烯树脂、60份片状锌粉、10份碱金属钛基晶须、10份磷酸锌、10份Si₄B₂C₁N₁Al_0.5颗粒、填料钛白粉10份、固化剂二乙烯三胺10份、分散剂疏水性改性羧酸钠盐3份、流平剂硅油3份、增塑剂磷酸三甲苯酯3份、消泡剂有机硅3份、抗腐蚀剂磷酸二氢锌30份、磷化促进剂钼酸铵15份、溶剂汽油100份。其制备方法，常温放置20h。

实施例3

本实施例中，与实施例1不同的是，由以下重量份数的组份制备而成：50份环氧粉末树脂、40份聚苯乙烯树脂、15份聚四氟乙烯树脂、40份片状锌粉、6份碱金属钛基晶须、6份磷酸锌、7份Si₄B₂C₁N₁Al_0.5颗粒、填料高岭土6份、固化剂乙二胺或二乙胺7份、分散剂聚丙烯酸钠盐2份、流平剂聚二甲基硅氧烷2份、增塑剂柠檬酸三乙酯2份、消泡剂有机硅氧烷2份、抗腐蚀剂磷酸二氢锰20份、磷化促进剂钼酸锌10份、溶剂汽油100份。其制备方法，常温放置20h。

将实施例1～3所得页岩气开采设备用耐磨防腐材料进行性能对比，测试方法及结果如表 1所示：

表1.页岩气开采设备用耐磨防腐材料性质测试结果表

当然，以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。