Полиуретановая композиция для защитного покрытия внутренней поверхности нефтегазового оборудования
POLYURETHANE COMPOSITION FOR PROTECTIVE COATING OF INTERNAL SURFACE OF OIL AND GAS EQUIPMENT

Изобретение относится к лакокрасочным материалам и может быть использовано для защиты внутренней поверхности резервуаров, нефте- и газопроводов, а также прочего нефтегазового оборудования, в особенности внутренней поверхности нефтепромысловых труб от коррозии, вызванной воздействием воды и агрессивных химических сред, асфальтосмолопарафиновых и солевых отложений.
К защитным покрытиям внутренней поверхности нефтегазового оборудования предъявляются высокие требования по твердости, стойкости к истиранию, стойкости к воздействию агрессивных сред. Наиболее высокие требования предъявляются к защитным покрытиям внутренней поверхности нефтепромысловых труб, в частности насосно-компрессорных. Их поверхность контактирует с такими агрессивными средами, как водонефтегазовые эмульсии, пластовая и оборотная вода, при этом продукция скважин часто содержит химически агрессивный сероводород. Для предотвращения отложений на внутренних стенках нефтепромысловых труб защитное покрытие должно иметь гладкость поверхности и не только высокую адгезию к защищаемой поверхности, но и низкую адгезию к асфальтосмолопарафинам и солям, отложения которых на внутренней поверхности труб приводят к гидравлическим потерям при перемещении продукции скважин и коррозионному изнашиванию металла.
Известна полиуретановая композиция для защитного покрытия, включающая форполимер, полученный из простого полиэфира, стирола, акрилонитрила и гексаметилендиизоцианата, и диизоцианат или полимер диизцианата (RU 2574624 С2). Композиция может дополнительно содержать целевые добавки (в частности пигменты, реологические добавки). При этом диизоцианат или полимер диизцианата, а также целевые добавки должны вводиться в композицию непосредственно перед ее применением, что усложняет технологию ее использования.
Наиболее технологичными являются одноупаковочные составы для защитных покрытий на основе полиуретанового связующего.
Так, известны полиуретановые композиции для защитного покрытия, включающие полиол, полиизоцианат, оловосодержащий катализатор и различные тиол-функциональные соединения (US 4788083 А, ЕР 1915434 В1).
Недостатком указанных известных композиций является использование в их составе тиол-функциональных соединений, которые не позволяют обеспечить стабильность свойств композиций в процессе их хранения.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является известная полиуретановая композиция для защитного покрытия внутренней поверхности нефтегазового оборудования, включающая диизоцианатный компонент - полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата, гидроксилсодержащий компонент - полиоксипропилентриол молекулярной массы 4500-5000 и растворитель - этилацетат, а также дополнительно инденкумароновую смолу и тальк (RU 2212424 С1 - прототип).
Недостатком композиции-прототипа являются невысокие химическая стойкость и прочностные показатели полученных из нее покрытий.
Техническая проблема, решение которой обеспечивается изобретением, состоит в создании полиуретановой композиции для защитного покрытия внутренней поверхности нефтегазового оборудования, лишенной указанных недостатков.
Технический результат, обеспечиваемый изобретением, состоит в повышении химической стойкости и прочностных показателей покрытий.
Указанный технический результат достигается тем, что полиуретановая композиция для защитного покрытия внутренней поверхности нефтегазового оборудования, включающая диизоцианатный компонент, гидроксилсодержащий компонент и растворитель, в качестве гидроксилсодержащего компонента содержит пентаэритрит при соотношении диизоцианатный компонент : пентаэритрит в пересчете на количество групп -NCO и -ОН, соответственно, от 25:1 до 35:1, в качестве растворителя - о-ксилол и дополнительно включает катализатор полиуретанирования, пластификатор и смачивающий агент при следующем соотношении компонентов, мас. %:
диизоцианатный компонент
72,00-76,00
пентаэритрит
0,94-0,98
пластификатор
7,20-7,60
смачивающий агент
0,02-0,04
катализатор полиуретанирования
0,05-0,06
о-ксилол
остальное.
В качестве диизоцианатного компонента могут быть использованы любые алифатические, циклоалифатические, ароматические диизоцианаты, например такие, как 4,4'-дифенилметандиизоцианат (МДИ), его смесь с 2,4- и 2,2-изомерами, а также промышленный продукт, называемый полимерным МДИ и представляющий собой смесь МДИ с его изомерами и гомолагами (http://www.isocyanates.ru/mdi.html); 2,4-толуилендиизоцианат (2,4-ТДИ), а также его промышленная смесь с 2,6-изомером; 1,6-гексаметилендиизоцианат и другие.
Могут быть использованы любые известные катализаторы полиуретанирования, например такие, как оловоорганические соединения, 1,4-диазобицикло(2,2,2)октан и другие.
В качестве пластификаторов могут быть использованы любые пластификаторы, пригодные для лакокрасочных композиций, например дибутилфталат, грикрезилфосфат, диоктилсебацинат, диизобутилфталат, трис(2-этилгексил)фосфат, трис(2-хлорэтил)фосфат и другие.
В качестве смачивающего агента могут быть использованы любые смачивающие добавки, предназначенные для лакокрасочных материалов, например карнаубский воск, полидиметилсилоксан и полидиметилсилоксан, модифицированный простым полиэфиром (WACKER SG 3381 https://siloxane.com.ua/p259928967-wacker-3381-silicone.html), политетрафторэтилен и другие полимерные фторуглеводороды (EFKA FL 3600 https://coatings.specialchem.com/product/a-basf-efka-3600), полиэфирамид, полученный взаимодействием сложного полиэфира с концевыми кислотными группами с полиамином, содержащим две или более аминогруппы в молекуле (например, марки Solsperse 38500 http://snab.ru/lkm/02/05.html) и любые другие вещества, снижающие поверхностное натяжение органических систем композиций для покрытий.
Для упрощения визуального контроля качества нанесения покрытия композиция дополнительно может включать пигмент, например фталоцианиновый голубой, в количестве 0,6-0,7 мас. ч. на 100,0 мас. ч. композиции.
Использование в сочетании с диизоцианатом пентаэритрита - четырехатомного спирта при указанном соотношении групп -NCO и -ОН обеспечивает синтез полиуретана трехмерной структуры. При этом отверждение предлагаемой композиции осуществляется ее реакцией с влагой из окружающего и находящегося в парах защищаемой поверхности воздуха, а применение именно в таком составе в качестве растворителя о-ксилола в указанном количестве, а также введение в композицию пластификатора и смачивающего агента обеспечивают необходимые реологические свойства композиции, ее розлив. В результате чего за счет капиллярного эффекта достигается особенно прочное скрепление материала защитного покрытия с подложкой и отсутствие внутренних напряжений в слое покрытия, покрытие не набухает и не деформируется при резком изменении внешних условий (стойкость к взрывной декомпрессии).
Нанесение полиуретановой композиции по предлагаемому изобретению можно осуществить кистью, окунанием, струйным обливом, пневматическим распылением, распылением в электрическом поле высокого напряжения и любым другим способом, применяемым для нанесения лакокрасочных материалов.
Предлагаемую полиуретановую композицию для защитного покрытия внутренней поверхности нефтегазового оборудования получают смешением компонентов под слоем сухого инертного газа. Полученный продукт подлежит хранению в герметичной таре при температуре от 0 до 35°С.
Примеры 1-4.
Состав полиуретановых композиций для защитного покрытия внутренней поверхности нефтегазового оборудования по примерам 1-4 приведен в таблице 1. В таблице 2 приведены результаты испытания покрытий из композиций по примерам 1-4 и покрытия из композиции-прототипа.