有机/无机杂化超疏水超亲油防垢涂层的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种有机/无机杂化超疏水超亲油防垢涂层的制备方法，包括：混合含氟聚合物的醇分散液与无机陶瓷材料的水溶液，通过羧基化碳纳米材料的诱导使所述无机陶瓷材料从所述水溶液中相分离并被所述醇分散液中的所述含氟聚合物包裹，形成有机无机杂化乳液；涂装所述有机无机杂化乳液形成的纳微粗糙结构，通过热致相分离处理，使所述含氟聚合物熔化并部分迁移至表面，以获取无机陶瓷的亲油性与含氟聚合物的疏水性相结合的超疏水超亲油防垢涂层；解决现有仿生超疏水防垢涂层表面因油污污染或表面发生破坏情况下防垢性能下降的问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
有机/无机杂化超疏水超亲油防垢涂层的制备方法


[0001]本专利技术油田涉及油田防垢
，具体的是一种超疏水防垢涂层。

技术介绍

[0002]随着我国大部分油田开采进入中后期，油田采出液中含水量不断增加，而且采出液矿化度较高，使得在原油开采过程中油井管内壁出现严重的结垢现象。垢片在油井管内壁不断沉积，使得井管内径不断减小，严重降低了油井的产量，同时使得抽油杆在往复工作过程中发生摩擦磨损，易造成杆柱断脱。此外，垢层下容易引起严重的井管腐蚀，使得油井管出现穿孔泄露的风险，垢片的脱落容易引发井下卡泵问题，严重影响了油田的安全生产。
[0003]近年来，科研工作者投入了大量的精力开展油田防垢技术的研究，例如余正齐等在专利（201610933914.2）中公开了一种复合缓蚀阻垢剂、油田水的缓蚀阻垢的制备方法；王秀在专利（201410766532.6）中公开了一种喹啉型缓蚀阻垢剂组合物以及在油田注水井筒防蚀阻垢的方法；刘恩洋等人在专利（201910154580.2）中公开了一种在油管钢表面制备耐高温防腐阻垢超疏水涂层的方法。目前的阻垢技术主要集中于阻垢剂或阻垢涂层的开发，由于添加阻垢剂会对原油加工增加很大难度，因此在油井管表面制备阻垢涂层是最理想和最便捷的防垢方法。
[0004]目前，仿生超疏水表面因其具有良好的疏水性能成为了防垢涂层的研究热点。超疏水表面防垢的原理主要是由于表面微观结构和化学组成的共同作用，在涂层表面捕获空气形成一层气膜，使得水无法润湿表面，导致水中的结垢粒子无法粘附在涂层表面，从而实现了防垢的目的。然而，在实际使用过程中，由于油田采出液或油田污水中含有油类，涂层表面易被油污污染，导致垢片在涂层表面的粘附力增大，从而使涂层的防垢效果下降。此外，当超疏水涂层表面受到溶液温度、压力、流体冲刷及摩擦磨损等诸多因素影响时，表面的微观结构和化学组成会遭到一定程度的破坏，导致涂层表面气膜发生扩散，使得涂层表面失去阻垢性能。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供一种有机/无机杂化超疏水超亲油防垢涂层，解决现有仿生超疏水防垢涂层表面因油污污染或表面发生破坏情况下防垢性能下降的问题。
[0006]为实现上述专利技术目的，所述的有机/无机杂化超疏水超亲油防垢涂层的制备方法，其特征在于，包括：混合含氟聚合物的醇分散液与无机陶瓷材料的水溶液，通过羧基化碳纳米材料的诱导使所述无机陶瓷材料从所述水溶液中相分离并被所述醇分散液中的所述含氟聚合物包裹，形成有机无机杂化乳液；涂装所述有机无机杂化乳液形成的纳微粗糙结构，通过热致相分离处理，使所述含氟聚合物熔化并部分迁移至表面，以获取无机陶瓷的亲油性与含氟聚合物的疏水性相结合的超疏水超亲油防垢涂层。
[0007]进一步地，所述混合的方法，包括：将所述含氟聚合物和所述羧基化碳纳米材料分散有机醇中形成混合液；将所述无机陶瓷材料的水溶液分散到所述混合液中。
[0008]进一步地，所述热致处理的加热温度是240
‑
330℃，加热时间是60
‑
90分钟。
[0009]进一步地，按照重量分数比，所述无机陶瓷材料25
‑
60份，所述含氟聚合物40
‑
75份，所述羧基化碳纳米材料1
‑
5份，所述水30
‑
60分，所述有机醇30
‑
60份。
[0010]进一步地，所述无机陶瓷材料，包括：硅酸铝、磷酸铝、磷酸二氢铝或氧化铝中的一种或多种混合物。
[0011]进一步地，所述羧基化碳纳米材料，包括：羧基化碳纳米管、羧基化碳纳米纤维或羧基化石墨烯中的一种或多种混合物。
[0012]进一步地，所述含氟聚合物，包括：聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、全氟乙烯丙烯共聚物或全氟烷氧基乙烯基醚共聚物中的一种或多种混合物。
[0013]进一步地，所述有机醇溶液包括甲醇溶液、乙醇溶液或丙醇溶液。
[0014]进一步地，所述水包括去离子水、蒸馏水。
[0015]本专利技术具有如下有益效果：本专利技术的超疏水超亲油防垢涂层，首先利用溶液相分离方法，利用羧基化碳纳米材料作为液相分离促进剂，使有机含氟聚合物与无机陶瓷材料发生液相分离，在涂层表面构建出稳定的高机械强度纳微粗糙结构，随后通过热致相分离方法使有机的含氟聚合物熔化迁移至涂层表面，使得制备出的涂层具有稳定的超疏水性能，并将无机陶瓷的亲油性与含氟聚合物的疏水性有机结合，获得有机/无机杂化的超疏水超亲油防垢涂层；即本专利技术由于两步相分离过程，可以使涂层中亲油的无机陶瓷材料与疏水的含氟聚合物材料相互交织在一起，所以该涂层在展现出超疏水性能的同时还具有良好的亲油性能。
[0016]因该有机/无机杂化的超疏水超亲油涂层表面具有优异的油水选择性，所以在油田采出液或油田污水中可以选择性捕获采出液或油田污水中的小分子油类，在涂层表面形成稳定的油膜。由于该稳定的油膜具有优异的抗粘附屏蔽特性，可以有效阻碍含有结垢离子水溶液润湿涂层，阻止含有结垢离子水溶液润湿涂层，同时可以降低垢片在涂层表面的粘附强度，使垢片在工作过程中容易脱落，进而大大延长涂层在油田采出液、油田污水等油水混合环境中的阻垢寿命，解决了普通超疏水表面只能形成气膜，而气膜的非稳态性质导致其受到溶液温度、压力、流体冲刷及摩擦磨损等诸多因素影响时易发生扩散现象，进而引起涂层阻垢性能下降的问题。
附图说明
[0017]通过以下参考附图对本专利技术实施例的描述，本专利技术的上述以及其它目的、特征和优点更为清楚，在附图中：图1（a）是本专利技术实施例1中磷酸二氢铝水溶液实物对应的显微镜照片；图1（b）是本专利技术实施例1中全氟乙烯丙烯共聚物醇溶液实物对应的显微镜照片；图1（c）是本专利技术实施例1液相分离后涂层乳液实物对应的显微镜照片；图2（a）是本专利技术实施例1中热致相分离前涂层表面形貌电镜图；
图2（a1）是图2（a）中微结构放大图；图2（b）本专利技术实施例1中热致相分离后涂层表面形貌电镜图；图2（b1）是图2（b）中微结构放大图；图3是本专利技术实施例1中涂层防垢测试结果数据图。
具体实施方式
[0018]以下基于实施例对本专利技术做进一步的详细说明，但是以下实施例不能理解为对本专利技术专利保护范围的限制，根据上述
技术实现思路
对本专利技术所做的一些非本质的改进和调整仍属于本专利技术的保护范围。
[0019]实施例一1、金属基板预处理：采用800目砂纸对钢板表面进行打磨处理，随后放入乙醇与水等体积混合的溶液中进行超声清洗，除其表面油脂、灰尘等杂质，清洗后利用无水乙醇润洗表面，放入80℃烘箱烘干备用。
[0020]2、超疏水超亲油涂层制备：（1）原料组成：全氟乙烯丙烯共聚物60份，磷酸二氢铝40份，羧基化碳纳米管3份，去离子水40份，乙醇60份。
[0021]（2）制备乳液：将40份磷酸二氢铝和40份去离子水加入到烧杯中混合均匀，标记为A，随后将60份全氟乙烯丙烯共聚物、3份羧基化碳纳米管和60份乙醇加入另外一烧杯中，超声30分钟混合均匀，标本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有机/无机杂化超疏水超亲油防垢涂层的制备方法，其特征在于，包括：混合含氟聚合物的醇分散液与无机陶瓷材料的水溶液，通过羧基化碳纳米材料的诱导使所述无机陶瓷材料从所述水溶液中相分离并被所述醇分散液中的所述含氟聚合物包裹，形成有机无机杂化乳液；涂装所述有机无机杂化乳液形成的纳微粗糙结构，通过热致相分离处理，使所述含氟聚合物熔化并部分迁移至表面，以获取无机陶瓷的亲油性与含氟聚合物的疏水性相结合的超疏水超亲油防垢涂层。2.根据权利要求1所述的防垢涂层的制备方法，其特征在于，所述混合的方法，包括：将所述含氟聚合物和所述羧基化碳纳米材料分散有机醇中形成混合液；将所述无机陶瓷材料的水溶液分散到所述混合液中。3.根据权利要求2所述的防垢涂层的制备方法，其特征在于：所述热致处理的加热温度是240
‑
330℃，加热时间是60
‑
90分钟。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的防垢涂层的制备方法，其特征在于：按照重量分数比，所述无机陶瓷材...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘战剑，张曦光，任丽娜，李美玲，付雨欣，汪怀远，
申请(专利权)人：东北石油大学，
类型：发明
国别省市：