|
|
больше ...
Термины запроса в документе
Реферат
[RU] 1. Композиция покрытия, не сползающая с негоризонтальной металлической основы до спекания, содержащая: (a) водную среду, (b) обрабатываемый в расплаве перфторполимер, диспергированный в указанной водной среде, с температурой плавления по меньшей мере 290°С, (c) обрабатываемый в расплаве перфторполимер, диспергированный в указанной водной среде, с температурой плавления не больше 270°С, и (d) смешиваемую с водой органическую жидкость с температурой кипения по меньшей мере 280°С, где содержание перфторполимера (с) составляет от 1 до 8 мас.% и содержание органической жидкости (d) составляет от 0,5 до 3 мас.% в расчёте на сумму (а), (b), (с) и (d). 2. Композиция покрытия по п.1, где сумма указанных (с) и (d) составляет по меньшей мере 3 вес.% в расчёте на сумму (а), (b), (с) и (d). 3. Композиция покрытия по п.1, дополнительно содержащая наполнитель (е) для повышения непроницаемости указанной композиции покрытия. 4. Композиция покрытия по п.1, где перфторполимер (b) и перфторполимер (с) представляют собой порошок. 5. Металлическая основа с антипригарным покрытием, включающим грунтовочный слой и слой защитного покрытия на указанном грунтовочном слое, причем указанный слой защитного покрытия получен нанесением и последующим спеканием композиции покрытия по п.1. 6. Металлическая основа по п.5, где количество указанного перфторполимера (с) составляет от 2 до 10 вес.% от количества указанного (b) перфторполимера. 7. Металлическая основа по п.5, где указанный слой спеченной композиции также содержит от около 4 до 20 вес.% частиц наполнителя (е) на основании суммы (b), (с) и (е) для повышения непроницаемости указанного слоя защитного покрытия. 8. Металлическая основа по п.7, где указанные частицы наполнителя (е) имеют форму пластинок. 9. Металлическая основа по п.5 в виде скважинной нефтяной трубы или трубы теплообменника, причем указанное антипригарное покрытие образует их внутреннюю поверхность.
Полный текст патента
(57) Реферат / Формула:
1. Композиция покрытия, не сползающая с негоризонтальной металлической основы до спекания, содержащая: (a) водную среду, (b) обрабатываемый в расплаве перфторполимер, диспергированный в указанной водной среде, с температурой плавления по меньшей мере 290°С, (c) обрабатываемый в расплаве перфторполимер, диспергированный в указанной водной среде, с температурой плавления не больше 270°С, и (d) смешиваемую с водой органическую жидкость с температурой кипения по меньшей мере 280°С, где содержание перфторполимера (с) составляет от 1 до 8 мас.% и содержание органической жидкости (d) составляет от 0,5 до 3 мас.% в расчёте на сумму (а), (b), (с) и (d). 2. Композиция покрытия по п.1, где сумма указанных (с) и (d) составляет по меньшей мере 3 вес.% в расчёте на сумму (а), (b), (с) и (d). 3. Композиция покрытия по п.1, дополнительно содержащая наполнитель (е) для повышения непроницаемости указанной композиции покрытия. 4. Композиция покрытия по п.1, где перфторполимер (b) и перфторполимер (с) представляют собой порошок. 5. Металлическая основа с антипригарным покрытием, включающим грунтовочный слой и слой защитного покрытия на указанном грунтовочном слое, причем указанный слой защитного покрытия получен нанесением и последующим спеканием композиции покрытия по п.1. 6. Металлическая основа по п.5, где количество указанного перфторполимера (с) составляет от 2 до 10 вес.% от количества указанного (b) перфторполимера. 7. Металлическая основа по п.5, где указанный слой спеченной композиции также содержит от около 4 до 20 вес.% частиц наполнителя (е) на основании суммы (b), (с) и (е) для повышения непроницаемости указанного слоя защитного покрытия. 8. Металлическая основа по п.7, где указанные частицы наполнителя (е) имеют форму пластинок. 9. Металлическая основа по п.5 в виде скважинной нефтяной трубы или трубы теплообменника, причем указанное антипригарное покрытие образует их внутреннюю поверхность.
Евразийское 023960 (13) B1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2016.07.29
(21) Номер заявки 201291351
(22) Дата подачи заявки
2011.05.25
(51) Int. Cl. C09D 127/18 (2006.01) F16L 58/10 (2006.01)
(54) ФТОРПОЛИМЕРНЫЕ АНТИПРИГАРНЫЕ ПОКРЫТИЯ С УЛУЧШЕННОЙ УСТОЙЧИВОСТЬЮ К СПОЛЗАНИЮ И ОБРАЗОВАНИЮ ПУЗЫРЕЙ
(31) 61/347,833 (56) US-A-5502097
(32) 2010 05 25 US-B2-7575789
(33) US WO-A1-0058389
(43) 2013.04.30
(86) PCT/US2011/037831
(87) WO 2011/150003 2011.12.01
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
Е.И.ДЮПОН ДЕ НЕМУР ЭНД КОМПАНИ (US)
(72) Изобретатель:
Маккин Лоренс Вэйно, Ван Ин (US)
(74) Представитель: I Медведев В.Н. (RU) |
(57) В изобретении представлена композиция покрытия, включающая (а) водную среду, (b) обрабатываемый в расплаве перфторполимер, диспергированный в указанной водной среде, с температурой плавления по меньшей мере 290°С, (с) обрабатываемый в расплаве перфторполимер, диспергированный в указанной водной среде, с температурой плавления не больше 270°С, (d) смешиваемую с водой органическую жидкость с температурой кипения по меньшей мере 280°С и необязательно (е) наполнитель, причем комбинация (с) и (d) обеспечивает устойчивость к сползанию указанной композиции, нанесенной на негоризонтальную основу и спеченной, компонент (d) не является необходимым, если компонент (а) не присутствует в композиции покрытия и если присутствует наполнитель, (с) присутствует в эффективном количестве для повышения когезионной прочности спеченного слоя композиции покрытия.
Область изобретения
Настоящее изобретение относится к повышению адгезии между грунтовкой и слоем защитного покрытия, образующими антипригарное покрытие на основе, и к повышению когезионной прочности слоя защитного покрытия.
Предпосылки изобретения
В патенте США № 7575789 раскрывается внутреннее покрытие, сцепленное с внутренней поверхностью трубы нефтяной скважины, также известной как труба нефтедобычи или скважинная нефтяная труба, причем внутреннее покрытие включает грунтовочный слой и слой защитного покрытия на грунтовочном слое, при этом защитное покрытие обеспечивает антипригарную перфторполимерную поверхность. В предпочтительном варианте осуществления грунтовочный слой образуется с помощью распыления жидкостной грунтовочной композиции на внутреннюю поверхность трубы и высушивания или спекания грунтовочной композиции для образования грунтовочного слоя, за чем следует распыление жидкой композиции на грунтовочный слой, а также высушивание и спекание этой композиции с образованием слоя защитного покрытия. Это внутреннее покрытие замечательно проявило себя применительно к нефтяным скважинам, предотвращая забивку трубы нефтяной скважины из-за отложения асфальтенов, твердого парафина и неорганического твердого осадка, присутствующих в нефти, протекающей через трубу.
Смешиваемая с водой органическая жидкость с высокой температурой кипения, в частности глицерин, который кипит при 291°С, включается в защитную композицию по патенту США № 7575789 в значительном количестве для предохранения высушиваемого покрытия, перед спеканием, от сползания грунтовочного слоя внутри трубы, где цилиндрическая поверхность является по большей части негоризонтальной. В патенте США № 5502097 раскрывается применение такой высококипящей жидкости в композиции покрытия для предотвращения сползания покрытия с вертикальной поверхности. Внутренняя часть трубы нефтяной скважины представляет собой большое разнообразие вариантов поверхности, отличающейся от негоризонтальной, включая вертикальную и нависающую (верхнюю), обращенную к нижней поверхности трубы. Это сползание высушенного покрытия с негоризонтальной поверхности представляет собой проблему, главным образом, если трубу с нанесенным внутренним покрытием передвигают или ударяют во время высушивания, прежде чем спекание высушиваемого слоя сплавит пер-фторполимер, присутствующий в слое, что приводит к адгезии защитного покрытия с грунтовочным слоем. Хотя высококипящая органическая жидкость эффективна в противостоянии сползанию, ее температура кипения меньше, чем температура спекания, в силу чего жидкость улетучивается, часто приводя к чрезмерному дымлению (дымовыделению) слоя. Существует потребность в решении проблемы сползания без улетучивания слишком большого количества органической жидкости.
Хотя внутреннее покрытие трубы по патенту США № 7575789 превосходно проявляет себя при эксплуатации нефтяной скважины, возникают случаи при добыче нефти или ремонте и обслуживании трубы нефтяной скважины, что внутренняя часть трубы подвергается повышению давления и быстрой декомпрессии. В публикации заявки на патент США № 2009/0078328 раскрывается автоклавный тест, моделирующий эффект повышения давления и быстрой декомпрессии на трубу с антипригарным внутренним покрытием. В автоклав помещают тестовые флюиды, жидкие и газообразные, сравнимые с обнаруженными в нефтяной скважине, и антипригарное внутреннее покрытие, которое будет применяться для трубы нефтяной скважины. Внутреннее покрытие образуется из грунтовочного слоя на металлической основе, которая может представлять собой внутреннюю часть трубы, а также внутреннего слоя, сцепленного с грунтовочным слоем, и наружного слоя, сцепленного с внутренним слоем. Комбинация внутреннего слоя и наружного слоя представляет собой защитное покрытие для грунтовочного слоя. Повышение давления заставляет тестовые флюиды проникать в покрытие, а быстрая декомпрессия приводит к быстрому выходу этих проникших флюидов из покрытия, вызывая образование пузырей (разделение слоев) внутри покрытия, а именно между грунтовочным слоем и внутренним слоем защитного покрытия. Данное образование пузырей отображает места возможного коррозионного воздействия и повреждения покрытия в практической эксплуатации, где покрытие образует внутреннюю поверхность трубы нефтяной скважины. Существует потребность в повышении адгезии между грунтовочным слоем и защитным покрытием внутреннего покрытия трубы так, чтобы внутреннее покрытие имело большую устойчивость к образованию пузырей, если при практической эксплуатации скважины возникает случай быстрой декомпрессии внутренней части трубы с внутренним покрытием, подвергнутой высокому давлению.
Наружный слой внутреннего покрытия нефтяной трубы по патенту США № 7575789 может содержать частицы, которые образуют механический барьер против проникновения воды, растворителей и газов. Хотя данные частицы эффективны в защите металлической поверхности трубы, находящейся под антипригарным покрытием, от коррозии, покрытие, тем не менее, подвержено образованию пузырей при быстрой декомпрессии. Весьма очевидно, что жидкость проникает во внутреннее покрытие, приводя к этому неблагоприятному результату. Хотя наличие частиц барьера от проникновения, как правило, в форме пластинок защищает нижележащую поверхность трубы от коррозии, внутренний слой защитного покрытия, содержащий данные частицы, проявляет сниженную когезионную прочность. Когезионная
прочность представляет собой прочность слоя как такового, т.е. способность слоя сохранять свою целостность в условиях стресса, в отличие от прочности связи между внутренним слоем и примыкающими слоями. В результате этой сниженной когезионной прочности внутреннее покрытие подвергается расслоению из-за физической порчи, которая может встречаться при эксплуатации скважины, например при ударе скважинного инструмента, вставленного в трубу. Было обнаружено, что данное расслоение представляет собой дефект внутри толщи защитного покрытия, т.е. внутри внутреннего слоя внутреннего покрытия по патенту США № 7575789 вследствие отделения фторполимерного составляющего внутреннего слоя от поверхности частиц, лежащих внутри внутреннего слоя. Место этого расслоения затем становится точкой коррозионного воздействия на нижележащую поверхность трубы и потери антипригарного свойства, провоцируя скопление и забивку из-за одного или нескольких из асфальтенов, воска и неорганического твердого осадка. Существует необходимость в повышении когезионной прочности слоя, содержащего частицы барьера.
Краткое описание изобретения
Настоящее изобретение в своих различных вариантах осуществления обеспечивает антипригарное покрытие или внутреннее покрытие, которое удовлетворяет всем данным требованиям.
Вариант осуществления А настоящего изобретения направлен на снижение выделения летучих компонентов из покрытия во время спекания покрытия без потери устойчивости к сползанию с негоризонтальных поверхностей, на которые наносится покрытие. Этот вариант осуществления можно определить как композицию покрытия, которая противостоит сползанию с негоризонтальной металлической основы перед спеканием с компонентами, включающими (а) водную среду, (b) обрабатываемый в расплаве перфторполимер, диспергированный в указанной водной среде, с температурой плавления по меньшей мере 290°С, а также устойчивое к сползанию количество комбинации из (с) обрабатываемого в расплаве перфторполимера, диспергированного в указанной водной среде, с температурой плавления не больше 270°С и (d) смешиваемой с водой органической жидкости с температурой кипения по меньшей
мере 280°С.
Другим аспектом данного варианта осуществления является композиция из спеченного слоя данной композиции на металлической основе. При спекании улетучиваются все более низкокипящие материалы, присутствующие в виде нанесенной композиции. Таким образом, компоненты (а) и (d) больше не будут присутствовать в спеченном слое. Другим компонентом, который не будет присутствовать в каком-либо значительном количестве, является теплостойкое полимерное связующее, которое применяют в композициях грунтовочного слоя для адгезии грунтовочного слоя с металлической основой. Он не будет присутствовать в спеченном слое, поскольку композиция варианта осуществления А практически не содержит такого полимерного связующего, причем для спеченного слоя, образуемого из варианта осуществления А, следовательно, требуется, чтобы на металлическую основу первым наносился грунтовочный слой, на который затем наносится композиция варианта осуществления А. Спекание для образования защитного слоя данной композиции, следовательно, включает сплавление указанных обрабатываемых в расплаве перфторполимеров (b) и (с).
Результат спекания защитного слоя и, следовательно, грунтовочного слоя, если он уже не спечен, представляет собой аспект варианта осуществления А, где металлическая основа имеет антипригарное внутреннее покрытие, включающее грунтовочный слой на металлической основе и защитный слой на грунтовочном слое, причем защитный слой включает обрабатываемый в расплаве перфторполимер (b) с температурой плавления по меньшей мере 290°С и обрабатываемый в расплаве перфторполимер (с) с температурой плавления не больше 270°С. Данный аспект варианта осуществления А дает неожиданный результат повышения адгезии при быстрой декомпрессии между грунтовочным слоем и защитным слоем. Количество обрабатываемого в расплаве перфторполимера с температурой плавления не больше 270°С, присутствующего в спеченном слое, является таковым, которое эффективно для получения данного улучшения, в силу чего данный аспект варианта осуществления А дает спеченный слой, имеющий улучшенную устойчивость к образованию пузырей, когда внутреннее покрытие подвергается быстрой декомпрессии.
Вариант осуществления В направлен на повышение когезионной прочности слоя, полученного из композиции, либо в виде нанесенной, либо впоследствии спеченной, варианта осуществления А, когда такая композиция включает частицы барьера от проникновения. Этот вариант осуществления можно определить как композицию покрытия, которая обеспечивает защитный слой для антипригарного покрытия на металлической основе, включающий (b) обрабатываемый в расплаве перфторполимер с температурой плавления по меньшей мере 290°С, (с) обрабатываемый в расплаве перфторполимер с температурой плавления не больше 270°С и (е) наполнитель, причем присутствие наполнителя в указанном защитном слое ослабляет когезионную прочность указанного защитного слоя, когда (с) не присутствует, при этом количество присутствующего (с) представляет собой эффективное количество для повышения когезион-ной прочности указанного защитного слоя. Наполнитель представляет собой частицы барьера. В данном варианте осуществления перфторполимеры (b) и (с) являются такими же, как перфторполимеры (b) и (с) варианта осуществления А. Для защитного слоя, полученного из композиции варианта осуществления В, также требуется грунтовочный слой на металлической основе, для того чтобы защитное покрытие обра
зовало сцепленное антипригарное покрытие.
Общим для обоих вариантов осуществления А и В является благоприятный эффект добавления обрабатываемого в расплаве перфторполимера с температурой плавления не больше 270°С к композиции, которую наносят на покрытую грунтовочным слоем металлическую основу, в силу чего данный полимер также присутствует в спеченном слое, образованном из данной композиции. В варианте осуществления А этот более низкоплавящийся перфторполимер замещает большую часть не смешиваемой с водой вы-сококипящей органической жидкости в качестве добавки против сползания к композиции, таким образом уменьшая органические летучие компоненты на этапе спекания, и обеспечивает дополнительный благоприятный эффект улучшенной устойчивости к образованию пузырей, как описано выше. Хотя смешиваемая с водой органическая жидкость с температурой кипения по меньшей мере 280°С является требуемым компонентом в виде нанесенной композиции в варианте осуществления А, она не требуется, когда металлическая основа имеет форму, которая не допускает проблем сползания. В таком случае спеченный слой с улучшенной устойчивостью к образованию пузырей при быстрой декомпрессии получают без применения высококипящей органической жидкости. То же самое является справедливым для композиции варианта осуществления В в виде нанесенной композиции, которая может наноситься в виде порошкового покрытия, таким образом не требуется, чтобы композиция в нанесенном виде находилась в форме жидкой среды или в случае, если она находится в форме жидкой среды, то жидкость может быть органической или водной. Наполнитель присутствует в композиции варианта осуществления В, в силу чего присутствие обрабатываемого в расплаве перфторполимера (с) с температурой плавления не больше 270°С обеспечивает улучшенную когезионную прочность защитному слою.
Таким образом, настоящее изобретение можно описывать как применение перфторполимера (с) для снижения сползания в контексте варианта осуществления А или для снижения или исключения образования пузырей (адгезия при быстрой декомпрессии), также в контексте варианта осуществления А, даже когда жидкость (d) не присутствует. Настоящее изобретение можно также описывать как применение перфторполимера (с) для повышения когезионной прочности в контексте варианта осуществления В. Данные усовершенствования, являющиеся результатом применения перфторполимера (с), можно пытаться найти и получить отдельно или пытаться найти и получать совместно в композициях настоящего изобретения. Данные применения перфторполимера (с) также подходят для многих вариантов осуществления металлических основ, описанных ниже в настоящем документе, таких как металлические трубы, предпочтительно труба нефтяной скважины и труба теплообменника, которые главным образом образуют их внутреннюю поверхность. Данные применения на металлических основах также подходят для нанесения композиций вариантов осуществления А и В.
Предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения, когда антипригарное покрытие на металлической основе образует внутреннюю поверхность металлической трубы (трубки), имеет вид нанесенной композиции, которая является комбинацией вариантов осуществления А и В, т.е. содержит как наполнитель (е), так и смешиваемую с водой органическую жидкость (d) с температурой кипения по меньшей мере 280°С.
Количества каждого компонента каждой композиции настоящего изобретения будут зависеть от предполагаемого применения и требуемого усовершенствования, как будет обсуждаться в дальнейшем в настоящем документе.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления.
Вначале будут описываться компоненты, применяемые в композициях настоящего изобретения, за которыми последует описание применения данных компонентов в композициях вариантов осуществления настоящего изобретения.
Как перфторполимер (b) с температурой плавления по меньшей мере 290°С, так и перфторполимер (с) с температурой плавления не больше 270°С являются обрабатываемыми в расплаве. Под "обрабатываемый в расплаве" подразумевается, что фторполимер является достаточно текучим в расплавленном состоянии так, что он может обрабатываться с помощью формования из расплава, такого как экструзия, для получения продуктов с достаточной прочностью, для того чтобы быть применимыми. Данная текучесть в расплаве дает возможность композициям сливаться на этапе спекания для образования жестких слоев без дефектов. Достаточная характеристика прочности обрабатываемости в расплаве может описываться с помощью фторполимера, который сам по себе показывает MIT выносливость при многократном изгибе по меньшей мере 1000 циклов, предпочтительно по меньшей мере 2000 циклов, с применением пленки, изготовленной прямым прессованием, толщиной 8 мил (0,21 мм). В тесте MIT выносливости при многократном изгибе пленку зажимают между зажимами и сгибают назад и вперед с амплитудой более 135° в соответствии с ASTM D2176.
Что касается перфторполимера (b) с температурой плавления по меньшей мере 290°С, примерами данного обрабатываемого в расплаве перфторполимера являются сополимер тетрафторэтилена (TFE) и перфтор(алкилвинилэфир) (PAVE), где линейная или разветвленная алкильная группа содержит от 1 до 5 атомов углерода. Данные перфторполимеры представляют собой частично кристаллические фторопласты и не являются перфторэластомерами, и широко известны как PFA. Под "частично кристаллическим" подразумевается, что полимеры имеют некоторую кристалличность и характеризуются детектируемой
точкой плавления, измеряемой согласно ASTM D3418, и эндотермичностью при расплаве по меньшей мере около 3 Дж/г.
Предпочтительными PAVE-мономерами являются такие, у которых алкильная группа содержит 1, 2, 3 или 4 атома углерода, соответственно известные как перфтор(метилвинилэфир) (PMVE), пер-фтор(этилвинилэфир) (PEVE), перфтор(пропилвинилэфир) (PPVE) и перфтор(бутилвинилэфир) (PBVE). Сополимер может образовываться с применением нескольких PAVE-мономеров, как например, сополимер TFE/перфтор(метилвинилэфира)/перфтор(пропилвинилэфира), иногда называемый производителем MFA, но включенный в настоящий документ как PFA. Выбор PAVE-мономера(ов) для сополимеризации с TFE и их количество является таковым, чтобы температура плавления образующегося в результате перфторполимера составляла по меньшей мере 290°С, предпочтительно по меньшей мере 300°С, но, как правило, не больше 310°С для наилучшей текучести при расплавлении для слоев без дефектов. PAVE-мономер PPVE снижает температуру плавления PFA меньше, чем когда PAVE-мономер представляет собой PEVE, в силу чего PPVE является предпочтительным мономером для сополимеризации с TFE для образования высокоплавкого PFA. PFA имеет высокую термическую стабильность, и чем выше его температура плавления, тем большей является его целостность при применении в качестве внутренних покрытий при высокой температуре. Для получения высокоплавкого PFA в основном содержание PAVE не должно составлять больше 10 вес.%, при этом не больше 7 вес.% для достижения температуры расплава по меньшей мере 300°С, и его минимальное содержание должно составлять по меньшей мере 1,5 вес.% для обеспечения текучести расплава, необходимой для обрабатываемости в расплаве, остальную часть до суммарных 100 вес.% составляет TFE. Скорость течения расплава (MFR) PFA предпочтительно составляет по меньшей мере 0,1 г/10 мин, предпочтительно по меньшей мере 5 г/10 мин, как измерено согласно ASTM D1238 и ASTM D3307-93 при 372°С с использованием 5 кг веса исходя из расплавленного PFA.
Обрабатываемый в расплаве перфторполимер (b) с температурой плавления по меньшей мере 290°С не является политетрафторэтиленом (PTFE) или микропорошком PTFE. Ни один из данных полимеров не является обрабатываемым в расплаве. PTFE не является обрабатываемым в расплаве, поскольку он не течет в расплавленном состоянии. Данная нетекучесть расплава возникает из-за чрезвычайно высокого молекулярного веса PTFE, т.е. по меньшей мере 1000000, и сопутствующей высокой вязкости расплава. Нетекучесть расплава PTFE также может характеризоваться высокой вязкостью ползучести расплава, иногда называемой специфической вязкостью расплава, которая подразумевает измерение скорости удлинения расплавленного волокна PTFE при известной нагрузке на растяжение в течение 30 мин, как дополнительно описывается в и определяется в соответствии с патентом США № 6841594, со ссылкой на специфическую процедуру измерения вязкости расплава из патента США № 3819594. В данном тесте расплавленное волокно, полученное в соответствии с процедурой теста, поддерживается под нагрузкой в течение 30 мин, перед тем как начинается измерение вязкости ползучести расплава, и затем производят данное измерение в течение следующих 30 мин приложенной нагрузки. PTFE предпочтительно имеет вязкость ползучести расплава по меньшей мере около 1х106 Па-с, более предпочтительно по меньшей мере около 1х107 Па-с и наиболее предпочтительно по меньшей мере около 1х 108 Па-с, все при 380°С. Тот факт, что ползучесть волокна можно измерять при данном условии, означает, что волокно оставалось интактным во время теста ползучести, вместо того, чтобы удлиняться до разрыва, в случае если волокно (PTFE) было бы текучим при расплаве. Микропорошок PTFE является текучим при расплаве, поскольку он представляет собой PTFE с низким молекулярным весом, но не является обрабатываемым в расплаве. Этот текучий при расплаве PTFE, который имеет MFR, измеримый с помощью ASTM D1238-94a, получают с помощью прямой полимеризации при условиях, которые предотвращают образование очень длинных полимерных цепей, или с помощью разрушения облучением нетекучего при расплаве PTFE. Микропорошок PTFE не является обрабатываемым в расплаве, поскольку продукт, отлитый из расплава, является непригодным в силу крайней хрупкости. Из-за его низкого молекулярного веса (относительно нетекучего при расплаве PTFE) он не имеет прочности. Экструдированное волокно из микропорошка PTFE является насколько хрупким, что оно ломается при сгибании. Изготовленную прямым прессованием пленку для теста MIT выносливости при многократном изгибе обычно нельзя получить из микропорошка PTFE, т.е. пленка имеет склонность трескаться в форме. Любые интактные части пленки трескаются, когда изгибаются.
Применительно к компоненту перфторполимера (с) данный фторполимер предпочтительно представляет собой сополимер из тетрафторэтилена (TFE) и гексафторпропилена (HFP), типично называемый как FEP. В этих сополимерах содержание HFP составляет, как правило, около 6-17 вес.%, предпочтительно 9-17 вес.% (рассчитывают исходя из HFPIx 3,2). HFPI представляет собой соотношение поглощений инфракрасного излучения (IR) при определенных длинах волн IR, как раскрывается в U.S. Statutory Invention Registration H130. Предпочтительно сополимер TFE/HFP включает небольшое количество добавочного сомономера для улучшения свойств. Предпочтительный сополимер TFE/HFP представляет собой TFE/HFP/перфтор(алкилвинилэфир) (PAVE), где алкильная группа содержит от 1 до 4 атомов углерода. Предпочтительными мономерами PAVE являются перфтор(этилвинилэфир) (PEVE) и пер-фтор(пропилвинилэфир) (PPVE). Предпочтительные сополимеры TFE/HFP, содержащие добавочный
сомономер, имеют содержание HFP около 6-17 вес.%, предпочтительно 9-17 вес.% и содержание PAVE, предпочтительно PEVE от около 0,2 до 3 вес.%, с остальной частью сополимера, представляющей собой TFE, до суммарных 100 вес.% сополимера. Примеры композиций FEP раскрываются в патентах США №№ 4029868 (Carlson), 5677404 (Blair) и 6541588 (Kaulbach с соавт.) и в U.S. Statutory Invention Registration H130. FEP является частично кристаллическим, как определено выше, то есть он не является фторэ-ластомером.
Композицию из FEP, описанную выше, выбирают таким образом, что температура ее расплава не больше 270°С, предпочтительно не больше 265°С, так что этот сополимер начинает расплавляться до того, как высококипящая органическая жидкость полностью улетучится из слоя, подлежащего спеканию. Это расплавление удерживает слой на месте, не позволяя ему осыпаться с грунтовочного слоя, до того как спекание завершится. Также является предпочтительным, чтобы FEP имел температуру плавления по меньшей мере 250°С, более предпочтительно по меньшей мере 255°С для обеспечения наивысшей термической стабильности сополимера. Таким образом, диапазон температуры плавления для этого более низкоплавящегося перфторполимерного компонента может составлять 250-270°С, 255-270°С, 250-265°С или 255-265°С, и любой из этих более низкоплавящихся перфторполимеров может применяться в композиции наряду с перфторполимером, имеющим температуру плавления по меньшей мере 290°С или по меньшей мере 300°С.
Перфторполимеры (b) и (с), присутствующие в композиции, находятся предпочтительно в форме порошка, который представляет собой скопление полимеризуемых в дисперсии частиц субмикронного размера, образованных в водной среде (а). Порошок предпочтительно получают с помощью распылительной сушки водной среды, содержащей полимеризуемые в дисперсии перфторполмерные частицы, как раскрывается в патенте США № 6418349. Как раскрывается в данном патенте, порошок, образуемый с помощью распылительной сушки, содержит хрупкие гранулы из агломерированных первичных частиц (в полимеризованном виде). Хрупкая природа гранул придает им высокую объемную плотность, например по меньшей мере 20 г/100 см3, и более низкую удельную площадь поверхности (SSA) 1-6 г/м2, чем 10-12 м2/г для диспергированных в полимеризованном виде первичных частиц перфторполимера. SSA измеряют, как описывается в данном патенте. Во время патентования изобретения патента США № 6518329 средний размер частицы порошка, полученного с помощью распылительной сушки, составлял от 5 до 100 мкм, который можно было бы уменьшить с помощью уплотнения и измельчения, как раскрывается в патенте. Применяемый в настоящем изобретении перфторполимерный порошок может быть как подвергнут распылительной сушке, так и уплотнен, с предпочтительным средним размером частицы, составляющим от 2 до 100 мкм, более предпочтительно от 2 до 60 мкм.
Хотя перфторполимеры (b) и (с) предпочтительно находятся в форме порошков, как описано выше, они также могут находиться в форме полимеризованных первичных частиц субмикронного размера. Форма порошка, однако, обеспечивает преимущество содействия высокой вязкости, требуемой для жидкой формы композиции покрытия для достижения больших толщин защитного слоя, т.е. по меньшей мере толщины 30 мкм.
Что касается смешиваемой с водой высококипящей органической жидкости (d) с температурой кипения по меньшей мере 280°С, примеры таких жидкостей включают глицерин и полиэтиленгликоль, а также их смеси. Эти жидкости придают устойчивость к сползанию слою, подлежащему образованию на негоризонтальных поверхностях при высушивании композиции, и перед тем как достигается температура спекания. Когда температура спекания достигает температуры кипения органической жидкости, жидкость улетучивается, не оставляя какого-либо измеримого остатка в слое. Температура спекания для внутреннего покрытия обычно будет составлять 360-410°С в зависимости от требуемых толщины слоя и времени спекания без разрушения какого-либо из перфторполимеров, присутствующих во внутреннем покрытии. Температура этапа спекания намного превышает температуры плавления перфторполимеров в композиции, в силу чего они текут и сливаются вместе с образованием слоя без дефектов. Температура кипения органической жидкости будет по меньшей мере на 10°С меньше температуры спекания для слоя и, следовательно, для внутреннего покрытия, как правило, не больше 340°С. Улетучивание высококипя-щей органической жидкости сопровождается выделением дыма из покрытия (внутреннего покрытия) во время спекания. Настоящее изобретение обеспечивается для намного сниженного выделения дыма, позволяя снизить количество высококипящей органической жидкости без потери устойчивости к сползанию в силу присутствия фторполимера (с) в композиции, образующей спеченный слой.
Что касается компонента наполнителя (е), то он представляет собой частицы, которые находятся предпочтительно в форме пластинки, для обеспечения наиболее эффективного механического барьера от проникновения газов и жидкостей через толщину слоя, содержащего данный наполнитель, таким образом, защищая металлическую основу от коррозии. Примеры пластинкообразного наполнителя включают стеклянные чешуйки и слюду, в том числе частицы слюды, покрытые оксидным слоем, подобного оксиду железа или титана. Частицы-пластинки должны быть небольшими по размеру, чтобы они могли содержаться внутри толщи слоя, содержащего эти частицы. Таким образом, эти частицы обычно должны иметь средний размер частицы (диаметр) от около 10 до 200 мкм, предпочтительно 20-100 мкм, с не больше 50% частиц чешуйки со средним размером частицы больше около 300 мкм. Толщина пластинок
должна быть меньше диаметра, как правило, по меньшей мере 1/5 диаметра и чаще всего не больше 5 мкм толщиной. Покрытые оксидным слоем частицы слюды, которые можно применять в настоящем изобретении, включают описываемые в патентах США №№ 3087827 (Klenke и Stratton); 3087828 (Linton) и 3087829 (Linton). Слюды, описываемые в данных патентах, покрывают оксидами или гидратированными оксидами титана, циркония, алюминия, цинка, сурьмы, олова, железа, меди, никеля, кобальта, хрома или ванадия. Также можно применять смеси из покрытых слюд.
Примеры дополнительных компонентов, которые могут присутствовать в композициях настоящего изобретения, включают загустители, такие как акриловый полимер, низкокипящие органические растворители, например, раскрываемые в патенте США № 7575789, с температурой кипения от 50 до 200°С, и диспергирующие средства. Все из указанных дополнительных компонентов являются фугитивными в том смысле, что они улетучиваются из слоя во время этапа спекания.
Водная среда является преимущественно или полностью водой в зависимости от того, представляет ли композиция вариант осуществления А или вариант осуществления В, и включает раствор других растворимых компонентов в воде. В расчете вес.% композиций, однако, водная среда (а) рассматривается как полностью из воды.
Композиции покрытия из вариантов осуществления А и В не должны содержать какого-либо значительного количества нефторсодержащего теплостойкого (термически стабильного) полимерного связующего. Как раскрывается в патенте США № 7575789, это полимерное связующее присутствует в грунтовочном слое для адгезии его с металлической основой. Композиции настоящего изобретения не содержат достаточное количество такого полимерного связующего, чтобы служить в качестве грунтовочного слоя, в силу чего для слоев, образованных из данных композиций, требуется, чтобы на металлической основе образовывался грунтовочный слой для адгезии указанной композиции покрытия с указанной поверхностью. Примеры грунтовочных слоев представляют собой раскрываемые в патенте США № 7575789. Таким образом, спеченный слой(и) из композиций покрытия настоящего изобретения, которые образуются на грунтовочном слое, практически не должен содержать теплостойкого полимерного связующего. Небольшое количество полимерного связующего может присутствовать в композиции покрытия для изменения свойства адгезии между защитным и грунтовочным слоем, но предпочтительно теплостойкое полимерное связующее не присутствует либо в композициях покрытия настоящего изобретения, либо в спеченных слоях, полученных из них. Если небольшое количество теплостойкого полимерного связующего присутствует, такое количество предпочтительно должно составлять не больше 20% суммарного веса перфторполимеров (b) и (с) в композиции для обоих вариантов осуществления А и В, более предпочтительно не больше 10 вес.%, наиболее предпочтительно не больше 5 вес.%.
Предпочтительная грунтовка содержит также перфторполимер вместе с эффективным количеством теплостойкого полимерного связующего для адгезии слоя, образованного из грунтовки, с металлической основой. Предпочтительным перфторполимером в грунтовочном слое является перфторполимер (с), наиболее предпочтительно FEP. В связи с этим, содержание перфторполимера или FEP грунтовки составляет предпочтительно по меньшей мере 80% общего содержания перфторполимеров грунтовки, более предпочтительно по меньшей мере 90 вес.% и наиболее предпочтительно 100 вес.%.
Что касается варианта осуществления А, для композиций в данном варианте осуществления могут применяться любые из обрабатываемых в расплаве перфторполимеров с температурой плавления по меньшей мере 290°С, описанных выше как компонент (b), и любые из обрабатываемых в расплаве пер-фторполимеров с температурой плавления не больше 270°С, описанных выше как компонент (с), диспергированных в водной среде (а). Композиция покрытия предпочтительно содержит около 2-15 вес.% комбинации из (с) и (d) относительно суммы компонентов (а), (b), (с) и (d), и предпочтительно количество ^)+(d) составляет по меньшей мере 3 вес.% и не превышает 10 вес.%. Количество (d) предпочтительно составляет от 0,5 до 3 вес.%, а количество (с) предпочтительно составляет от 1 до 8 вес.%, более предпочтительно от 1 до 4 вес.%, все на основании суммы (а), (b), (с) и (d). В патенте США № 7575789 раскрывается присутствие 8,3 вес.% глицерина в композиции покрытия (табл. 4). Было обнаружено, что эквивалентную устойчивость к сползанию можно получить с комбинацией из не больше 2 вес.% компонента (d) вместе с не больше 3 вес.% компонента (с), на основании суммы компонентов (а), (b), (с) и (d). Количество компонента (b), присутствующего в композициях, предпочтительно составляет от 35 до 55 вес.%, на основании суммы компонентов (а), (b), (с) и (d), и количество (с), присутствующего в композициях, предпочтительно составляет по меньшей мере 1 вес.% и не больше 15 вес.%, предпочтительно не больше 10 вес.% суммы (b) и (с). Композиция спеченного слоя должна предпочтительно содержать пер-фторполимеры (b) и (с) с предпочтительным количеством (с), не превышающим 15 вес.% количества (b) и составляющим от 2 до 10 вес.% (b). Предпочтительно спеченный слой содержит от 2 до 8 вес.% (с) на основании суммы (b) и (с). Перфторполимер (b) составляет оставшуюся часть компонентов (Ь)+(С) до суммарных 100 вес.%. Сумма компонентов, на которых основываются вес.%, суммарно 100 вес.%.
Защитный слой из композиции покрытия варианта осуществления А предпочтительно состоит из внутреннего слоя и наружного слоя, с внутренним слоем, образующим поверхность раздела между грунтовочным слоем и защитным покрытием, и наружным слоем, обеспечивающим поверхность антипригарного внутреннего покрытия, которое подвергается воздействию окружающей среды, например, когда
металлическая основа представляет собой трубу, и поверхность наружного слоя образует внутреннюю часть трубы, подвергаемую воздействию флюидов, проходящих через трубу. Композиции, описанные в предыдущем абзаце, подходят для композиции внутреннего слоя. Предпочтительно эти композиции также подходят для наружного слоя.
Внутренний слой, образованный из композиции покрытия варианта осуществления А, также предпочтительно содержит наполнитель (е), предпочтительно имеющий форму пластинок, и описанные отличительные особенности для повышения непроницаемости указанной композиции покрытия, т.е. спеченного слоя, образованного из композиции покрытия. Данные наполнители упоминаются выше как компонент (е), применительно к варианту осуществления В, и для простоты, компонент (е) также будет применяться в описании применения наполнителя в варианте осуществления А. Предпочтительно количество применяемого наполнителя (е) в композициях варианта осуществления А должно составлять от 2 до 10 вес.% суммы (а), (b), (с), (d) и (е) в композиции покрытия, более предпочтительно от 3 до 6 вес.%. В спеченном слое, полученном из композиции, количество наполнителя предпочтительно должно составлять от 4 до 20 вес.%, предпочтительно от 5 до 15 вес.% на основании суммы (b), (с) и (е). Доли (b) и (с) в данном спеченном слое будут такими же, как в спеченном слое из композиции, которая не содержит наполнителя (е). Наружный слой, образованный из композиции покрытия, предпочтительно не содержит наполнителя. Пример 2 в настоящем документе раскрывает вариант осуществления, где защитный слой представляет собой только внутренний слой композиции, а наружный слой не присутствует.
Композиция покрытия особенно применима в обеспечении защитного покрытия антипригарного внутреннего покрытия металлической основы, которая представляет собой металлическую трубу, главным образом скважинную нефтяную трубу, иногда называемую трубой нефтяной скважины или трубой нефтедобычи. Внутреннее покрытие образует внутреннюю поверхность трубы. Размеры скважинной нефтяной трубы и подготовка внутренней поверхности трубы для покрытия раскрываются в патенте США № 7575789. Обычно нефтяная труба имеет внутренний диаметр по меньшей мере два дюйма (5,1 см). Другое применение антипригарных внутренних покрытий, полученных с применением композиций настоящего изобретения, представляет собой металлическую трубу меньшего диаметра, применяемую в теплообменниках, через которые горячая вода/нефть, добываемая из земли, главным образом, исходя из извлечения нефти из отложений нефтяного песка с помощью нагнетания пара пропускается для рекуперации тепла, затраченного на добычу нефти. Данное рекуперированное тепло затем используют, экономя выработку такого тепла. Такая труба теплообменника, часто упоминаемая как трубка(и) теплообменника, обычно имеет внутренний диаметр не больше одного дюйма (2,54 см) и не меньше половины дюйма (1,3 см). По мере того как тепло отнимается от горячей воды/нефти, эти трубы небольшого диаметра особенно склонны к забивке твердыми веществами (воск, асфальтены и неорганический твердый осадок), выходящими из раствора в нефть. Было обнаружено, что композиции настоящего изобретения обеспечивают защитное покрытие для антипригарного покрытия (внутреннего покрытия), образующего внутреннюю поверхность трубы (трубки(ок)) теплообменника, которое весьма снижает или предотвращает эту забивку. Процесс нанесения покрытия также без интенсивного дымления, которое возникает от спекания композиции защитного слоя, когда она содержит большое количество компонента (d), необходимого, чтобы самостоятельно обеспечивать устойчивость к сползанию, необходимую до того, как перфторпо-лимер (b) будет расплавлен в достаточной степени для удержания композиции покрытия на месте для образования спеченного защитного слоя внутри трубы.
Способы, применимые для покрытия внутренней части трубы с помощью композиции настоящего изобретения, раскрываются в патенте США № 7575789 и публикации заявки на патент США № 2009/0078328. В настоящем изобретении антипригарное внутреннее покрытие должно предпочтительно иметь суммарную толщину по меньшей мере 75 мкм, более предпочтительно по меньшей мере 100 мкм, из которых грунтовочный слой должен составлять от 8 до 25 мкм в толщину, а защитное покрытие будет составлять оставшуюся толщину. Из этой оставшейся толщины каждый из внутреннего и наружного слоев защитного покрытия составляет от около 30 до 70% суммарной толщины защитного покрытия, до суммарных 100% толщины защитного покрытия. Иллюстративные толщины внутреннего слоя и наружного слоя следующие: толщина от 30 до 60 мкм для каждого слоя. Обычно антипригарное внутреннее покрытие должно быть не толще 200 мкм, а защитное покрытие должно быть не толще 175 мкм.
Что касается композиции покрытия варианта осуществления В, предназначенного для улучшения когезионной прочности композиций в данном варианте осуществления, в качестве компонента (b) может применяться любой из обрабатываемых в расплаве перфторполимеров с температурой плавления по меньшей мере 290°С, описанных выше, а в качестве компонента (с) - любой из обрабатываемых в расплаве перфторполимеров с температурой плавления не больше 270°С, описанных выше. В данном варианте осуществления ключевыми компонентами являются перфторполимеры (b), (с), а также наполнитель (е). Любой из наполнителей, описанных выше, может применяться в качестве наполнителя (е) в данном варианте осуществления. Вариант осуществления В подобен варианту осуществления А в том, что требуется грунтовочный слой для адгезии слоя, образованного из композиции покрытия варианта осуществления А, так как в композиции покрытия не присутствует значительное количество теплостойкого полимерного связующего. Другие компоненты, описываемые применительно к варианту осуществления А,
также могут присутствовать в композиции покрытия варианта осуществления В. Защитное покрытие, образованное из спеченного слоя данной композиции покрытия, является предпочтительно внутренним слоем из комбинации внутренний слой/наружный слой, образующей защитное покрытие, как описано выше применительно к варианту осуществления А. В другом аспекте варианта осуществления В внутренний слой образует все защитное покрытие, т.е. отсутствует наружный слой без наполнителя, как раскрывается в примере 2.
Что касается количеств компонентов в композиции покрытия варианта осуществления В настоящего изобретения, перфторполимер (b) составляет по меньшей мере 70 вес.%, более предпочтительно по меньшей мере 60 вес.% и наиболее предпочтительно по меньшей мере 50 вес.%, с содержанием пер-фторполимера (с), дополняющим данный вес.% до суммарных 100 вес.% относительно суммы компонентов (b) и (с). Перфторполимер (с) предпочтительно присутствует в количестве по меньшей мере 1 вес.%, оба на основании суммы компонентов (b) и (с). Предпочтительно количество перфторполимера (с) составляет от 2 до 50 вес.%, более предпочтительно для дополнительного улучшения когезионной прочности от 10 до 50 вес.% и наиболее предпочтительно от 20 до 50 вес.% суммы (b) и (с). Количество наполнителя предпочтительно должно составлять от 4 до 20 вес.%, предпочтительно от 5 до 15 вес.% на основании суммы (b), (с) и (е). Эти композиции для варианта осуществления В будут представлять собой композиции спеченного слоя и сухой порошок, описанные ниже. В отсутствие какой-либо жидкой среды в композиции покрытия, композиция может наноситься в виде сухого порошка, где перфторполимеры (b) и (с) являются порошками, как описано выше, со средним размером частицы от 2 до 100 мкм, а наполнитель имеет размер частицы, описанный выше. Сухой порошок может наноситься с помощью электростатического распылителя, как хорошо известно в настоящем уровне техники.
Композиция покрытия может наноситься на любую загрунтованную металлическую основу, и может наноситься наружный слой с композициями (b) и (с), описанными в предыдущем абзаце, но без присутствия наполнителя (е), для завершения защитного покрытия на металлической основе, покрытой грунтовочным слоем. Добавочными примерами основ являются наружная часть труб небольшого диаметра, листы для конструирования оборудования, для которого необходима инертная антипригарная поверхность, и внутренняя часть такого оборудования, как резервуары и трубопроводы, которые могут применяться в химической перерабатывающей промышленности.
Композиция покрытия варианта осуществления В может также находиться в форме жидкой среды, где жидкость является органической или водной, как в случае композиции покрытия из варианта осуществления А. Содержание жидкости данной композиции может меняться по требованию, но обычно содержание твердых веществ, состоящее из перфторполимеров (b) и (с) и наполнителя (е), должно составлять от 20 до 60 вес.% суммы данных компонентов плюс жидкость. Доли (b), (с) и (е) могут быть такими же в пересчете на твердые вещества в жидкой среде, как для порошковой композиции покрытия, описанной выше. Размер частиц перфторполимеров (b) и (с) предпочтительно такой же, как описывается для композиции покрытия варианта осуществления А. Примеры органических жидкостей включают такие растворители, которые имеют температуру кипения от 50 до 200°С, как обсуждается выше, включая такие растворители как бутиролактон, NMP, спирты, метилэтилкетон, метилизобутилкетон, углеводороды, такие как тяжелый лигроин и ксилол, фурфуриловый спирт, триэтаноламин и их смеси. Жидкостные композиции из варианта осуществления В могут иметь такие же свойства, как композиции на водной основе из варианта осуществления А.
Если композиция покрытия находится в состоянии порошка или состоянии жидкой среды, результат после спекания, как описано выше применительно к варианту осуществления А, должен представлять собой антипригарное внутреннее покрытие на металлической основе, где слой, содержащий наполнитель, и, таким образом, внутреннее покрытие имеет большую когезионную прочность, чем если пер-фторполимер (с) не присутствует. Спекание, как правило, необходимо проводить при температуре по меньшей мере 375°С.
Если композиция покрытия из варианта осуществления В является частью водной среды, и получающуюся в результате композицию применяют для покрывания металлической основы с грунтовочным слоем на ней, где основа является негоризонтальной, так что композиция имеет склонность сползать перед тем, как перфторполимер (b) расплавится во время этапа спекания, то предпочтительным является, если композиция также содержит смешиваемую с водой органическую жидкость с температурой кипения по меньшей мере 280°С. Эта жидкость может представлять собой любую из описываемых выше в качестве компонента (d). Композиция покрытия предпочтительно содержит около 2-15 вес.% комбинации из (с) и (d) исходя из суммы компонентов (а), (b), (с) и (d), и предпочтительно количество ^)+(d) составляет по меньшей мере 3 вес.% и не превышает 7 вес.%. Количество (d) составляет предпочтительно от 0,5 до 3 вес.%, а количество (с) составляет предпочтительно от 1 до 4 вес.% на основании суммы компонентов (а), (b), (с) и (d). Эти вес.% также применимы, когда в композиции присутствует наполнитель (е). Большие количества перфторполимера (с) могут присутствовать для дополнительного улучшения когезионной прочности защитного слоя, получаемого из композиции. Например, количество (с) может составлять до 50 вес.%, более предпочтительно до 60 вес.% и наиболее предпочтительно до 70 вес.% на основании суммы компонентов (b) и (с). Хотя минимальное количество перфторполимера (с) может
составлять по меньшей мере 1 вес.%, предпочтительно по меньшей мере 2 вес.%, большие количества, такие как по меньшей мере 10 вес.%, предпочтительно по меньшей мере 15 вес.% и более предпочтительно по меньшей мере 20 вес.% обеспечивают такое дополнительное усовершенствование на основании суммы компонентов (b) и (с). Все из данных минимальных количеств перфторполимера (с) могут применяться в комбинации с любым из максимальных количеств перфторполимера (с) для образования ряда композиций перфторполимера (с) вместе с количеством перфторполимера (b) до суммарных 100 вес.% суммы этих компонентов.
Водная среда (а) композиций из варианта осуществления А и из В (когда вода присутствует) предпочтительно составляет от 30 до 55 вес.% на основании суммы компонентов (b), (с) и (е), когда присутствует.
В данном варианте осуществления В толщины слоев предпочтительно следующие: антипригарное внутреннее покрытие будет предпочтительно иметь суммарную толщину по меньшей мере 75 мкм, более предпочтительно по меньшей мере 100 мкм, из которых грунтовочный слой будет от 8 до 25 мкм в толщину и защитное покрытие будет составлять оставшуюся толщину. Из данной оставшейся толщины внутренний слой защитного покрытия, содержащий наполнитель (е), и наружный слой защитного покрытия, каждый составляет от около 30 до 70% суммарной толщины защитного покрытия, до суммарных 100% толщины защитного покрытия. Иллюстративные толщины внутреннего слоя и наружного слоя следующие: толщины для каждого слоя от 30 до 60 мкм. Обычно антипригарное внутреннее покрытие будет не толще 200 мкм, а защитное покрытие будет не толще 175 мкм.
Способы испытаний.
Процедура определения температуры плавления перфторполимеров, раскрытая в настоящем документе, представляет собой анализ с помощью DSC (дифференциальный сканирующий калориметр) в соответствии с ASTM D3418-08. Температуры плавления, раскрытые в настоящем документе, представляют собой пиковые температуры плавления.
Толщина слоя высушенного покрытия (пленки) (DFT) для грунтовки/защитного покрытия измеряется с применением магнитометрической аппаратуры, как описывается в ASTM D1186.
Размер частицы для перфторполимерного порошка, раскрытого в настоящем документе, представляет собой среднечисловой размер частицы, определяемый с помощью способа лазерной дифракции в соответствии с ISO 13320-1:1999 с применением лазерного счетчика частиц Microtac(r) 101, доступного от Leeds & Northrup, подразделения Honeywell Corporation.
Тесты адгезии (автоклавный тест и тест адгезии с параллельными надрезами).
Тестовые панели из углеродистой стали 1,5"х 6" (3,8x15,2 см) очищают посредством споласкивания в ацетоне с последующим спеканием в течение 30 мин при 800°F (427°C) и пескоструйной обработкой с помощью оксида алюминия 40 грит до шероховатости около 70-125 микродюймов Ra. Покрытия на тестовых панелях представляют собой жидкие покрытия и наносятся с применением распылителя, номер модели MSA-510, доступного от DeVilbiss, расположенного в Глендейл Хайте, Иллинойс. Панели имеют пескоструйно обработанную поверхность и их покрывают согласно описанию в каждом из примеров. Панели подвергают автоклавному тесту, описанному ниже, для определения качества адгезии двумя способами, сложность снятия покрытия с тестовой панели после подвергания тестам и степень образования пузырей внутри покрытия, возникающих от подвергания тестам.
(1) Автоклавный тест.
Адгезию антипригарного покрытия настоящего изобретения к внутренней поверхности трубы тестируют с применением автоклавного теста на тестовых панелях с антипригарным покрытием, описанных выше. Антипригарные покрытия описываются в примерах ниже и включают грунтовочный слой для адгезии защитного покрытия с тестовой панелью и наружный слой защитного покрытия без наполнителя. Наличие данного наружного слоя повышает угрозу образования пузырей в автоклавном тесте из-за большей толщины слоя, через который абсорбированный газ или водная среда должны переместиться, чтобы покинуть покрытие во время быстрой декомпрессии. Автоклавный тест проводится с применением модификации NACE TM0185-06 "Оценка внутренних пластиковых покрытий для предотвращения коррозии трубной продукции с помощью автоклавного теста". Готовят образцы из тестовых панелей с антипригарным покрытием и подвешивают в химическом стакане, куда вносят тестовые флюиды, а затем химический стакан помещают в камеру автоклава. Камеру запирают, а газы измеряют в камере с помощью парциальных давлений. Включают нагрев и контролируют давление, пока полностью не установится температура. Панели, подвешенные в автоклаве таким способом, содержат две фазы: 1) раствор водной фазы из искусственной пластовой воды (пластовая вода представляет собой воду, получаемую вместе с нефтью из нефтеносного пласта в нефтяных скважинах; ионный состав пластовой воды описывается ниже), и 2) газовую фазу, находящуюся над жидкой фазой, в соответствии со следующими условиями теста и составом двух фаз:
Температура 163°C/325°F.
Давление 58,6 МПа/8500 psi.
Водная: пластовая вода (Na 65000 мг/л; Са 23000 мг/л; Cl 150000 мг/л; SO4 100 мг/л, НСО3 300
мг/л).
Газовая: 16% H2S, 5% СО2, 79% СН4. Продолжительность 24 ч.
Скорость декомпрессии: как описывается в каждом примере.
Упрощенные альтернативные водная фаза/газовая фаза для применения внутри автоклава в соответствии с вышеприведенными условиями следующие:
Водная: деионизированная вода, содержащая 5 вес.% NaCl. Газовая: 1 вес.% H2S/99 вес.% N.
Данные альтернативные водная/газовая фазы, применяемые в автоклаве, дают эквивалентные результаты относительно результатов, полученных в автоклавном тесте с применением водной/газовой фаз, упомянутых выше первыми. Альтернативные водную/газовую фазы применяют для получения результатов автоклавного теста, сообщаемых в примерах. Данный автоклавный тест более жесткий, чем автоклавное тестирование проникновения, раскрытое в патенте США № 7575789, где температура теста составляет 122°С (251°F).
Во время повышения давления и пропитывания под давлением пары от газовой и жидкой среды проникают в антипригарное покрытие и становятся тестовым паром, который выходит из покрытия при сбросе давления, описанного далее. После 24 ч автоклав охлаждают до 93°С (200°F). Затем проводят сброс давления с контролируемой скоростью, как описывается в каждом из примеров. Данный короткий интервал времени применяют для моделирования отличающихся скоростей быстрой декомпрессии, которые могут ожидаться при текущем эксплуатационном обслуживании в трубе скважины. После сброса давления тестовую панель с покрытием извлекают и обследуют в течение одного часа на изменения образование пузырей и адгезию в соответствии с NACE TM0185-06.
Размер пузырей ранжируют сравнением с фотографическими стандартами на фиг. 1-4 (в стандарте) в соответствии с ASTM D714-02 с применением шкалы: размер пузырей от 10 до 0 (10 - нет пузырей), размер пузырей #8 представляет пузыри, диаметры которых настолько малы, что они едва видны невооруженным глазом. Размеры пузырей #6, #4 и #2 представляют все более и более крупные размеры пузырей. Размер пузырей #2, например, содержит пузыри с размером 4-5 мм в диаметре. Размеры пузырей #1 и #0 содержат все более и более крупные размеры пузырей. Такие детали относительно размеров пузырей приводятся, для того чтобы иметь возможность представить данные размеры без обращения к фотографическим стандартам, но не предназначаются в качестве замены надежности фотографического стандарта для актуального ранжирования размера пузырей.
Частота пузырей бывает D (густой), средне-густой (MD), средней (М) и редкой (F). Частота пузырей "отсутствуют" означает, что пузыри (размер пузырей #10) не различимы при рассмотрении невооруженным глазом.
(2) Тест адгезии с параллельными надрезами.
Адгезию оценивают с помощью теста адгезии с параллельными надрезами, где на покрытие наносят царапины до металла в двух параллельных надрезах на расстоянии около 1/8" (5 мм). Это надрезание производят на металлических панелях, после того как их подвергают условиям автоклавного теста. Лезвие ножа затем вставляют в один из надрезов в попытке отделить покрытие от металлической поверхности панели. Адгезию каждого слоя в системе покрытия ранжируют следующим образом:
А (8-10) Покрытие не снимается с расположенного ниже него слоя. В случае грунтовки оно не снимается с металлической основы. Металл без покрытия виден только в надрезах.
В (6-7) Меньше 50% расположенного ниже слоя покрытия (или, в случае грунтовки, металлической основы) видно между надрезами.
С (4-5) Больше 50% расположенного ниже слоя покрытия (или, в случае грунтовки, металлической основы 1) видно между надрезами.
D (2-3) Все покрытие снимается с расположенного ниже него слоя между надрезами (или, в случае грунтовки, металлической основы), при испытании с помощью лезвия, однако остается сцепленным вблизи разрезов, сделанных с помощью параллельных надрезов.
Е (0-1) Нет связи между покрытием и расположенным ниже него слоем (или, в случае грунтовки, металлической основой металла). Как только пленку надрезали, покрытие снимается.
Тест адгезии с ногтем после кипящей воды (PWA).
Тестовые панели с покрытием погружают в кипящую воду на 60 мин. Воде дают возможность полностью закипеть после помещения панели с покрытием, перед тем как начать отсчет времени. После обработки кипящей водой панель охлаждают до комнатной температуры и тщательно высушивают. Тест с помощью царапания ногтем включает применение ногтя для откалывания или отшелушивания покрытия от края заранее подготовленной ножом царапины в форме X на пленке, чтобы протестировать степень адгезии пленки. Если покрытие можно оторвать от основы на 1 см или больше, считается, что покрытие не прошло PWA-тест. Если покрытие нельзя оттянуть свободно на расстояние 1 см, считается, что покрытие прошло PWA-тест.
Тест адгезии с решетчатыми надрезами.
Тестовые панели с покрытием подвергают тесту на адгезию с решетчатыми надрезами (х-решетка).
Тестовую панель с покрытием надрезают лезвием бритвы с помощью шаблона из нержавеющей стали, делая 11 параллельных разрезов на расстоянии около 3/32 дюйма (2,4 мм), через пленку до металлической поверхности. Эту процедуру повторяют под прямыми углами к первым разрезам для получения решетки из 100 квадратов в покрытии. Образец с покрытием и надрезами окунают в кипящую воду на 60 мин, а затем извлекают из воды и охлаждают до комнатной температуры без резкого охлаждения образца. Затем полоску прозрачной ленты (3М марки № 898), 0,75 на 2,16 дюйма (1,9 на 5,5 см), плотно придавливают сверху надрезанной области, причем лента ориентируется в параллельном направлении по отношению к надрезанным линиям. Ленту затем отрывают под углом 90° быстро, но без подергивания. Этот этап повторяют под углом 90° к первому этапу с помощью свежего куска ленты, а затем повторяют еще дважды под углами 90° к предыдущему этапу, каждый раз со свежим куском ленты. Для прохождения этого теста требуется, чтобы ни один квадрат не снимался из решетки со 100 квадратами. Тест с Taber Shear-Scratch.
Перед размещением тестовой панели с покрытием на тестере Taber(r) Shear/Scratch высоту коромысла весов настраивают для подгонки с толщиной тестовой панели с покрытием. Прецизионный режущий инструмент, который прикрепляется к уравновешенному и откалиброванному коромыслу весов, затем помещают на тестовую панель. Для данного теста применяют победитовый контурный резец с большим углом наклона (S-20). Приводимая в действие с помощью переключателя вкл./выкл., поворотная платформа вращается с постоянной скоростью. Изменяя нагрузку на режущий инструмент, можно оценить устойчивость к скалыванию или царапанию покрытия. Съемное коромысло весов присоединяется к прибору с помощью скользящей посадки его на ось регулируемого измерительного блока. Таким образом, коромысло весов может оставаться в горизонтальном положении относительно образца и поворотной платформы, измерительный блок можно поднимать и опускать. Изменяя положение передвижной гири(гирь), прилагаемую нагрузку на образец посредством режущего инструмента можно выбирать от 0
до 1000 г.
Примеры
Грунтовочные слои, образованные в примерах, имеют следующую композицию перед спеканием.
способа ASTM D1238, и температуру плавления 260°С. PFA: TFE/PPVE фторполимерный порошок, содержащий 3,8-4,8 вес.% PPVE и имеющий скорость течения расплава 10-17 г/10 мин, измеренную при 372°С с помощью способа ASTM D1238 (вес 5 кг), средний размер частицы 35 мкм и температуру плавления 305°С. Композиция наружного слоя 2 представляет собой композицию настоящего изобретения, а композиция наружного слоя 1 представляет собой композицию сравнительного примера.
Таблица 3
Композиция внутреннего слоя жидкого защитного покрытия
Внутренний слой Жидкий
Внутренний слой Твердый
Ингредиент
вес. %
вес. %
вес. %
вес. %
Перфторполимер PFA
46, 9
43,3
89, 1
85,2
Перфторполимер FEP
0,0
2,2
4, 3
Глицерин
9, 5
1, 1
Вода
34, 1
43, 6
Наполнитель красная слюда
4,4
4, 1
8, 4
8, 1
Загуститель
0,9
1, 1
Диспергирующие средства
1,1
1, 0
Другие органические вещества
1,8
2, 4
Металлическое олово
1,3
1,2
2,5
2, 4
Всего
100, 0
100, 0
100, 0
100, 0
Композиция внутреннего слоя 2 представляет собой композицию настоящего изобретения, а композиция внутреннего слоя 1 представляет собой композицию сравнительного примера. FEP и PFA в обеих композициях такие же, как описывается в табл. 2. Глицерин, применяемый в композициях, описанных в табл. 2 и 3, имеет температуру кипения 291°С. Условия спекания излагаются в примерах.
Сравнительный пример. FEP-грунтовка/внутренний слой 1/наружный слой 1.
Слой грунтовки (жидкая FEP) наносится на обе стороны панели из углеродистой стали, подготовленной, как описано выше, с последующим высушиванием при 150°С в течение 10 мин.
Толщина сухой пленки (DFT) грунтовочного слоя составляет 12-19 мкм. Слой композиции внутреннего слоя 1 наносится поверх высушенной грунтовки на обе стороны панели. Его спекают при 399°С в течение 20 мин. Суммарная DFT составляет 60-75 мкм. Слой композиции наружного слоя 1 наносится поверх спеченного внутреннего слоя на обе стороны панели. Его спекают при 360°С в течение 20 мин. Суммарная DFT составляет 110-125 мкм. Спекание внутреннего слоя влечет за собой выделение значительного количества дыма из внутреннего слоя в результате улетучивания глицерина. Плотность дыма сравнима с плотностью пара в парилке оздоровительного центра или дыма от коптящего пламени.
Пример 1. FEP-грунтовка/внутренний слой 2/наружный слой 2.
Слой грунтовки (жидкая FEP) наносится на обе стороны подготовленной панели из углеродистой стали с последующим высушиванием при 150°С в течение 10 мин. Толщина сухой пленки (DFT) грунтовочного слоя составляет 12-19 мкм. Слой композиции внутреннего слоя 2 наносится поверх высушенной грунтовки на обе стороны панели. Его спекают при 399°С в течение 20 мин. Суммарная DFT составляет 60-75 мкм. Совсем немного дыма выделяется при спекании данного слоя, т.е. дым едва заметный, поскольку в нем сильно снижено содержание глицерина. Слой композиции наружного слоя 2 наносится поверх спеченного внутреннего слоя на обе стороны панели. Его спекают при 360°С в течение 20 мин. Суммарная DFT составляет 110-125 мкм.
Тест 1. Автоклавный тест с низкой скоростью декомпрессии.
Панели сравнительного примера и примера 1 подвергают автоклавному тесту. В заключение и как часть теста давление сбрасывают при скорости 100 psia (0,7 МПа)/мин. Панели ранжируют на образование пузырей. Для теста адгезии с параллельными надрезами панели надрезают параллельными разрезами.
Как описано выше относительно ранга размера и частоты пузырей, ранг размера пузырей 10 означает, что в покрытии нет пузырей, а ранг частоты пузырей "отсутствуют" означает, что нет заметных пузырей. Значение ранга адгезии А (слой не снимается) описывается выше. Данная система рангов применяется в таблицах ниже, сообщающих о результатах декомпрессии при различных скоростях. Как очевидно из рангов в таблице выше, обе панели с покрытием прошли автоклавный тест и тест адгезии с параллельными надрезами. Ранжирования на образование пузырей и адгезию проводят после этапа деком
прессии автоклавного теста.
Тест 2. Автоклавный тест со средней скоростью декомпрессии.
Отобранный набор панелей сравнительного примера и примера 1 подвергают автоклавному тесту при тех же условиях, что и в тесте 1. В заключение теста давление сбрасывают при скорости 300 psia (2,1 МПа)/мин. Для теста адгезии с параллельными надрезами панели надрезают параллельными разрезами. Результаты теста адгезии и образования пузырей теста 2 (скорость декомпрессии 300 psia (2,1 МПа)/мин)
Сравнительный пример
Пример 1
Фаза
Пузыри
Адгезия
Пузыри
Адгезия
Газовая
#10 (отсутствуют)
#10
(отсутствуют)
Водная
#2 (F)
#10
(отсутствуют)
Панель с покрытием примера 1 прошла оба теста, а панель с покрытием сравнительного примера не прошла из-за образования пузырей в водной фазе. Результат теста адгезии с параллельными надрезами не ранжируют (NR) из-за образования покрытием пузырей.
Тест 3. Автоклавный тест с высокой скоростью декомпрессии.
Отобранный набор панелей сравнительного примера и примера 1 подвергают автоклавному тесту при тех же условиях, что и в тесте 1. В заключение теста давление сбрасывают при скорости 1000 psia (6,9 МПа)/мин. Для теста адгезии с параллельными надрезами панели надрезают параллельными разрезами.
Тестовая панель примера 1 прошла оба теста, а тестовая панель сравнительного примера не прошла из-за образования пузырей и потери адгезии в водной фазе.
Тест 4. Автоклавный тест с очень высокой скоростью декомпрессии.
Отобранный набор панелей сравнительного примера и примера 1 подвергают автоклавному тесту при тех же условиях, что и в тесте 1. В заключение процедуры тестирования давление сбрасывают при скорости 3000 psia (20,7 МПа)/мин. Для теста адгезии с параллельными надрезами панели надрезают параллельными разрезами.
Тестовая панель примера 1 прошла оба теста, а тестовая панель сравнительного примера не прошла из-за образования пузырей и потери адгезии в обеих фазах. Пузыри, ранжированные как #0, фактически представляют собой отставшие лоскуты покрытия, открывающие нижележащую поверхность тестовой панели, возникающие в результате разрыва пузырей.
Тест 5. Автоклавный тест с чрезвычайно высокой скоростью декомпрессии.
Отобранный набор панелей сравнительного примера и примера 1 подвергают автоклавному тесту при тех же условиях, что и в тесте 1. В заключение процедуры тестирования давление сбрасывают при скорости 10000 psia (69 МПа)/мин. Для теста адгезии с параллельными надрезами панели надрезают параллельными разрезами. Результаты являются такими же, как сообщается для теста 4 выше. Тестовые панели, покрытые согласно примеру 1, проявляют ранг образования пузырей #10 и ранг адгезии А для обоих участков контакта с газовой и водной фазами панелей с покрытием внутри автоклава. Кроме более высокой скорости декомпрессии, применяемой в данном тесте по сравнению с тестом 4, в тест 5 вводят добавочную сложность, а именно 3,8х15,2 см панели, вместо того, чтобы быть плоскими, изогнуты, будучи отрезанными или от трубы с внешним диаметром 3-1/2" (8,9 см), или от трубы с внешним диаметром 4-1/2 дюйма (11,4 см), каждая содержащая тестовое внутреннее покрытие. Изогнутое внутреннее покрытие более предрасположено к образованию пузырей и потере адгезии, чем плоское внутреннее покрытие, которое является характеристикой панелей, применяемых в тестах 1-4. Когда плоские панели применяют при условиях теста 5, как в тестах 1-4, такие плоские панели также проходят автоклавный тест и тест адгезии.
Данные тесты показывают, что присутствие малого количества FEP в защитном покрытии изменен
ного состава произвело существенное изменение в устойчивости покрытия к быстрой декомпрессии по меньшей мере до 10000 psia. Предпочтительно композиции настоящего изобретения обеспечивают ранг образования пузырей #10 при скорости декомпрессии по меньшей мере 300 psia (2,1 МПа)/мин, более предпочтительно по меньшей мере 1000 psia (6,9 МПа)/мин и даже более предпочтительно по меньшей мере 3000 psia (20,7 МПа)/мин, а наиболее предпочтительно по меньшей мере 10000 psia (69 МПа)/мин в автоклавном тесте. Предпочтительно ранг теста адгезии с параллельными надрезами при каждой из данных скоростей декомпрессии является А. Тест 6. Тест с падающим абразивом.
Композиции защитного покрытия настоящего изобретения проявляют другое улучшение, которое улучшает устойчивость к истиранию. Отобранный набор панелей сравнительного примера и примера 1 тестируют на устойчивость к истиранию с применением ASTM D968 - 05(2010) стандартных методов тестирования на устойчивость к истиранию органических покрытий падающим абразивом. Абразив, применяемый для теста, представляет собой оксид алюминия 24 грит. В случае сравнительного примера требуется 12,37 кг абразива, чтобы рассечь антипригарное покрытие до поверхности панели (основы). В случае примера 1 требуется 18,49 кг абразива, чтобы рассечь покрытие до основы, что предоставляет улучшение - на около 49% большую устойчивость к истиранию. Улучшение в устойчивости к истиранию также можно выразить в единицах кг/единицу толщины покрытия, при этом первоначальная толщина антипригарного покрытия для обоих покрытий составляет 5,6 мил (141 мкм). Выраженное в данных единицах количество абразива 12,37 кг соответствует 2,2 кг/мил (0,088 кг/мкм) толщины покрытия, а 18,49 кг абразива соответствует 3,3 кг/мил (0,13 кг/мкм) толщины покрытия. Предпочтительное значение улучшенной устойчивости к истиранию для антипригарных покрытий, полученных с применением композиций настоящего изобретения, и согласно данному тесту с падающим абразивом составляет по меньшей мере 20%. Данный тест 6, несомненно, превышает данное значение.
Пример 2.
Слои защитного покрытия, образованные в данном примере, имеют следующие композиции перед спеканием:
Перфторполимеры PFA и FEP являются такими же, как описывается в табл. 2.
Слой защитного покрытия 1 в табл. 4 не содержит FEP и поэтому представляет собой слой для сравнения со слоями 2-4, которые содержат FEP.
Подготовка образцов для теста адгезии и теста с Taber Scratch: тестовые панели из углеродистой стали 4"х4"х1/8" очищали с помощью 30 мин спекания при 800°F (427°C) и проводили их пескоструйную обработку с помощью оксида алюминия 24 грит до шероховатости приблизительно 70-125 микродюймов Ra. Панели покрывали композицией грунтовочного слоя из табл. 1 (DFT 22 мкм), затем покрывали композициями из табл. 4 (DFT защитного покрытия 50 мкм). Панели с покрытием спекали при 399°С в течение 20 мин. Композиции защитного покрытия в табл. 4 образуют однослойное защитное покрытие, т.е. на слой, образованный из композиций табл. 4, не наносится наружный слой без слюды. Панели подвергают тесту PWA и тесту адгезии с решетчатыми надрезами, как указано ниже.
В тесте PWA все покрытия не показали расслоения или отлущивания покрытия (грунтовка плюс слой защитного покрытия) больше 1 см, таким образом, они прошли PWA-тест. Однако, сравнительный слой защитного покрытия 1 проявил слабую когезию внутри защитного покрытия, т.е. часть толщины данного слоя легко сцарапывалась ногтем.
В тесте адгезии с решетчатыми надрезами все защитные покрытия, в том числе сравнительный слой защитного покрытия 1, не имеют расслоения между слоем защитного покрытия и грунтовкой. Однако,
остаток красного цвета на ленте после теста адгезии с перекрестной штриховкой отличается. Присутствие красного остатка на ленте, когда слой защитного покрытия на загрунтованной тестовой панели все еще проявляет красный цвет, указывает на то, что слою защитного покрытия не хватило когезионности, т.е. лента разделила слой защитного покрытия, оставляя некоторую толщину данного слоя на загрунтованной тестовой панели и некоторую толщину данного слоя на ленте. Слой защитного покрытия 1 дает красный цвет на ленте, сорванной с полной решетки из 100 квадратов. Защитное покрытие 2 показывает меньшее количество красного цвета на ленте. Для обеих данных тестовых панелей окрашенный в красный цвет слой защитного покрытия остается видимым на загрунтованной тестовой панели. На ленте, сорванной со слоев защитного покрытия 3 и 4, нет заметного красного цвета. Таким образом, улучшение в когезионной прочности слоя защитного покрытия, показанное слоями защитного покрытия 2, 3, и 4, составляет указанное ниже: присутствие меньшего количества красного цвета на ленте, примененной к слою защитного покрытия 2, указывает на повышение когезионной прочности по сравнению со слоем защитного покрытия 1, в котором не присутствует FEP. Отсутствие красного цвета на ленте, примененной к слоям защитного покрытия 3 и 4, указывает на дополнительное повышение когезионной прочности защитных покрытий согласно результату отсутствия когезионного разрушения данных слоев защитного покрытия, когда данный слой подвергают тесту адгезии с решетчатыми надрезами.
Тест с Taber Shear-Scratch: слой защитного покрытия 1 повреждается до грунтовки при нагрузке 600-650 г, в то время как слои защитного покрытия 2-4 повреждается до грунтовки при нагрузке 750-800 г. "Повреждаться до грунтовки" означает, что режущий инструмент процарапал слой защитного покрытия, обнажая грунтовку, которая видна ввиду отсутствия красной окраски слоя защитного покрытия. Большая устойчивость к царапанию слоев защитного покрытия 2-4 является другим показателем их улучшенной когезионной прочности.
Как тест адгезии, так и тест shear-scratch продемонстрировали, что добавление FEP к защитному покрытию улучшает когезионную прочность внутри слоя защитного покрытия. Грунтовка/слои защитного покрытия 2-4 данного примера 2 также показывают улучшенные результаты автоклавного теста и теста адгезии с параллельными надрезами по сравнению с тем, когда применяются композиции сравнительного примера. Чтобы подтвердить данный факт, тестовые панели, покрытые защитным покрытием 4 (табл. 4), покрывают той же композицией защитного покрытия 4, но исключающей компонент-наполнитель, и спекают. Образующиеся в результате панели с покрытием подвергают автоклавному тесту и скорости декомпрессии 1000 psia (6,9 МПа). Данные панели с покрытием показывают ранг образования пузырей #10 и ранг адгезии А для обоих участков контакта с газовой фазой и фазой водной среды панелей внутри автоклава. Такие же результаты получают, когда защитное покрытие имеет как внутренний слой, так и наружный слой, и (i) наружный слой представляет собой защитное покрытие 4 из табл. 4, но без наполнителя, a (ii) внутренний слой представляет собой защитное покрытие 2 из табл. 4.
Композиции настоящего изобретения в качестве защитного покрытия на загрунтованной металлической основе предпочтительно показывают следующее: проходят PWA-тест, и/или отсутствует расслоение между защитным покрытием и грунтовкой, а также уменьшенное или отсутствие когезионного разрушения в тесте адгезии с перекрестной штриховкой и/или тесте с Taber Shear-Scratch, нагрузка которого составляет на 10% больше, чем когда не присутствует FEP. Данные результаты являются предпочтительно индивидуальными или обобщенными в добавление к предпочтительным результатам для результатов автоклавного теста и теста адгезии с параллельными надрезами, сообщаемых в примере 1 для композиции примера 1.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Композиция покрытия, не сползающая с негоризонтальной металлической основы до спекания, содержащая:
(a) водную среду,
(b) обрабатываемый в расплаве перфторполимер, диспергированный в указанной водной среде, с температурой плавления по меньшей мере 290°С,
(c) обрабатываемый в расплаве перфторполимер, диспергированный в указанной водной среде, с температурой плавления не больше 270°С, и
(d) смешиваемую с водой органическую жидкость с температурой кипения по меньшей мере 280°С,
где содержание перфторполимера (с) составляет от 1 до 8 мас.% и содержание органической жид-
кости (d) составляет от 0,5 до 3 мас.% в расчёте на сумму (а), (b), (с) и (d).
2. Композиция покрытия по п.1, где сумма указанных (с) и (d) составляет по меньшей мере 3 вес.% в расчёте на сумму (а), (b), (с) и (d).
3. Композиция покрытия по п.1, дополнительно содержащая наполнитель (е) для повышения непроницаемости указанной композиции покрытия.
4. Композиция покрытия по п.1, где перфторполимер (b) и перфторполимер (с) представляют собой порошок.
5. Металлическая основа с антипригарным покрытием, включающим грунтовочный слой и слой
защитного покрытия на указанном грунтовочном слое, причем указанный слой защитного покрытия получен нанесением и последующим спеканием композиции покрытия по п.1.
6. Металлическая основа по п.5, где количество указанного перфторполимера (с) составляет от 2 до 10 вес.% от количества указанного (b) перфторполимера.
7. Металлическая основа по п.5, где указанный слой спеченной композиции также содержит от около 4 до 20 вес.% частиц наполнителя (е) на основании суммы (b), (с) и (е) для повышения непроницаемости указанного слоя защитного покрытия.
8. Металлическая основа по п.7, где указанные частицы наполнителя (е) имеют форму пластинок.
9. Металлическая основа по п.5 в виде скважинной нефтяной трубы или трубы теплообменника, причем указанное антипригарное покрытие образует их внутреннюю поверхность.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
023960
- 1 -
(19)
023960
- 1 -
(19)
023960
- 4 -
(19)
|
