钢制管道纳米环氧涂料内防腐性能研究

论文摘要

环氧树脂是油田管道内部防腐最常用的涂料,环氧树脂具有良好的力学性能、高度的粘合力、收缩率小、稳定性好、优异的电绝缘性能等特点。然而,由于固化后的环氧树脂交联密度高,内应力大,因而存在质脆,耐疲劳性、耐热性和抗冲击韧度差等缺点,使其应用受到一定的限制。本文尝试在传统涂料中加入改性后的纳米TiO2,通过对比试验选用KH550偶联剂将纳米TiO2进行改性,通过加入偶联剂改变纳米TiO2亲水疏油的特性;分析KH550偶联剂添加量、浓度、改性时间、温度以及PH值对亲油化度的影响,最终通过均匀试验法来确定偶联剂的最佳工艺为:PH为8,每克纳米TiO2粒子使用0.3ml左右的KH550偶联剂,改性剂浓度控制为0.05mol/L左右,改性时间控制在90min左右,温度控制在50℃左右。通过沉降试验法确定当纳米TiO2的质量分数为2%时,可获得最佳的分散效果。在机械搅拌加超声波震荡的条件下,加入质量分数为2%的改性纳米TiO2,振荡搅拌1h。对所制得的纳米环氧涂料根据国家标准进行性能检测,通过与未加入纳米TiO2的普通涂料对比发现:纳米环氧涂料的储存性能、耐磨性、粘度、细度等性能指标都有很大程度的提高和改善。使用SEM扫描电镜对涂层微观形貌进行观察,并进行能谱分析,发现所加入的纳米TiO2可以填充环氧树脂分子间的缝隙和空穴,涂层呈交联网状结构,分子间结合更加紧密。通过盐雾箱法、电化学阻抗谱法来对比普通涂层与纳米环氧涂层的耐蚀性,从试验可以看出:盐雾箱法中普通涂层的增重量明显比纳米环氧涂层的增重量大,这是由于加入的纳米颗粒填补了环氧树脂分子间的缝隙,使得环氧树脂分子间的结合更加紧密,有效的阻止了水和离子的渗透,使得电化学腐蚀不容易发生,从而有效提高了涂层的耐蚀性;电化学阻抗谱法中纳米环氧涂层的电极表面极化电阻Rp增大,界面电容C减小,这是由于纳米TiO2与环氧涂层之间存在较强界面相互作用,改善了涂层的体积填充密度和致密度,减弱了因涂层微观缺陷而导致的腐蚀,因此涂层的阻抗变大,耐蚀性提高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 前言
• 第一章 油田管道内腐蚀现状
• 1.1 油田管道内腐蚀分类
• 1.2 油田管道内腐蚀的机理
• 1.3 常用油田管道内防腐措施
• 1.3.1 添加缓蚀剂
• 1.3.2 内涂层防腐技术
• 1.4 本章小结
• 第二章 环氧树脂与纳米材料概述
• 2.1 环氧树脂定义
• 2.2 环氧树脂的基本性能
• 2.3 纳米材料简介
• 2.4 纳米材料特性
• 2.4.1 表面效应
• 2.4.2 体积效应
• 2.4.3 量子尺寸效应
• 2.5 本章小结
• 第三章 纳米环氧涂料的制备试验研究
• 3.1 纳米粒子的改性方法
• 3.1.1 表面活性剂法
• 3.1.2 偶联剂法
• 3.2 纳米粒子的分散原理与技术
• 3.2.1 纳米粒子的结构特征及分散原理
• 3.2.2 纳米粒子的浸润
• 3.2.3 纳米粒子的团聚与分散
• 3.3 纳米粒子的分散方法
• 3.3.1 化学分散法
• 3.3.2 物理分散法
• 3.4 偶联剂的筛选
• 3.5 KH550 偶联剂改性结果分析
• 3.6 均匀设计试验法确定 KH550 最佳改性工艺
• 2添加量确定'>3.7 纳米 TiO₂添加量确定
• 3.8 纳米环氧涂料的制备
• 3.9 本章小结
• 第四章 纳米环氧涂料性能研究
• 4.1 涂层微观形貌观察
• 4.1.1 普通环氧涂层的微观组织分析
• 4.1.2 纳米环氧涂层的微观组织分析
• 4.2 纳米环氧涂料性能检测
• 4.2.1 涂料储存性能检测
• 4.2.2 纳米环氧涂层耐磨性检测
• 4.2.3 涂料的其他性能检测
• 4.3 盐雾箱法检测纳米环氧涂层耐蚀性
• 4.4 电化学阻抗谱法检测涂层耐蚀性
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要