[发明专利]一种超深井机器人探测电缆铠装钢丝用石墨烯/环氧富锌复合涂料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种超深井机器人探测电缆铠装钢丝用石墨烯/环氧富锌复合涂料及其制备方法和应用。本发明先在润滑剂中对石墨烯纳米片进行液相剥离，得到少层石墨烯，同时提高石墨烯的分散性；然后将少层石墨烯与稀释剂和固化剂混合，形成石墨烯胶体，避免少层石墨烯沉降，为少层石墨烯在复合涂料中的均匀分散进一步提供有利条件；还将少层石墨烯和锌粉配合使用，使石墨烯作为相邻锌粉之间的电子转移通道，促进锌粉的阳极溶解，延长了涂料对钢基体的阴极保护作用时间；而且石墨烯能够填补涂料的孔洞，改善涂料的物理屏蔽作用，阻碍腐蚀介质向基体材料的扩散渗透，进而达到提高复合涂料防腐性能的效果。

技术领域

本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种超深井机器人探测电缆铠装钢丝用石墨烯/环氧富锌复合涂料及其制备方法和应用。

背景技术

随着经济社会的快速发展，人们对石油、天然气的需求迅猛增长，使得世界范围内浅地层(5km深度以内)石油、石油气资源日益枯竭，因此，利用超深井机器人探测超深地层的油气资源显得尤为迫切。而超深地层的强腐蚀环境会对机器人探测电缆的信号传输及使用寿命造成致命的影响，因此如何对探测电缆表面的铠装钢丝进行有效的防腐处理，引起了相关工程技术人员的注意。

环氧富锌涂料因其具有优异的防腐性能，被广泛应用于恶劣腐蚀性工况环境中，适合作为超深井机器人探测电缆用的防腐涂料。环氧富锌的防腐机理主要是服役前期起到牺牲阳极的阴极保护作用，以及服役后期的物理屏蔽作用。为了满足环氧富锌的防腐要求，涂料中锌粉含量一般不低于干膜质量的77％，以确保涂层内的锌粉能够彼此接触，形成一个连续的导电通路，从而起到对金属基体的保护作用。但是锌粉含量较高不可避免的会带来其他问题，例如涂层孔洞增加，无法形成物理屏蔽效果较好的涂层，影响了涂层的防腐效果。

为解决上述问题，国内外相关研究者尝试向传统的环氧富锌涂料中添加石墨烯，以期能够利用石墨烯独特的导电性和物理屏蔽性能，改善涂料的防腐性能。目前，常规方法是将市售石墨烯与涂料原料直接混合，利用该法得到的含石墨烯的环氧富锌涂料，其防腐性能提升效果并不理想。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超深井机器人探测电缆铠装钢丝用石墨烯/ 环氧富锌复合涂料及其制备方法，本发明提供的方案能够得到防腐效果较好的复合涂料。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种超深井机器人探测电缆铠装钢丝用石墨烯/环氧富锌复合涂料的制备方法，包括如下步骤：

(1)在润湿剂中对石墨烯纳米片进行液相剥离，得到少层石墨烯；

(2)将所述步骤(1)得到的少层石墨烯与稀释剂和固化剂混合，得到石墨烯胶料；

(3)将所述步骤(2)得到的石墨烯胶料与环氧树脂熔料混合后，进行脱气得到超深井机器人探测电缆铠装钢丝用石墨烯/环氧富锌复合涂料；所述环氧树脂熔料包括环氧树脂、锌粉和助剂；所述环氧树脂熔料的粘度为 80～120KU。

优选的，所述步骤(1)中石墨烯纳米片的直径≤200nm，所述石墨烯纳米片的厚度≤5nm。

优选的，所述步骤(1)中液相剥离的方式为超声分散；所述超声分散的功率为300～500W，所述超声分散的时间为30～60min。

优选的，所述步骤(2)中稀释剂包括酯类化合物、苯类化合物、醇类化合物和丙酮中的中的一种或多种；所述固化剂包括胺类固化剂；

所述稀释剂与固化剂的质量比为1:5～15。

优选的，所述步骤(2)中少层石墨烯的质量与稀释剂和固化剂的总质量之比为1:60～120。

优选的，所述步骤(3)中环氧树脂熔料中的锌粉占环氧树脂熔料质量的40～70％。