超防垢復(fù)合涂料的制備及其特性研究

吳紹偉，李鵬飛，吳嫻，王佳偉，程利民，王山林

超防垢復(fù)合涂料的制備及其特性研究

吳紹偉1，李鵬飛2，吳嫻2，王佳偉1，程利民1，王山林2

（1.中海石油（中國(guó)）有限公司湛江分公司，廣東 湛江 524057；2.西南科技大學(xué) 環(huán)境友好能源材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 綿陽(yáng) 621010）

表面結(jié)垢行為是影響海上油田石油開(kāi)采的重要因素之一，為了解決這一問(wèn)題，設(shè)計(jì)并研制了一種可大規(guī)模噴涂的超防垢復(fù)合涂料。以超疏水二氧化硅納米粉、硅微粉、醋酸丁酯和丙烯酸樹(shù)脂為主要原料，采用兩步噴涂工藝技術(shù)制備具有超疏熱水特性的超防垢復(fù)合涂料，通過(guò)接觸角測(cè)量?jī)x、延時(shí)拍攝手段和沸水蒸發(fā)結(jié)垢實(shí)驗(yàn)分別評(píng)價(jià)了涂層的潤(rùn)濕性、耐磨性、自清潔特性、防垢防腐特性，并且借助場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡和體式顯微鏡對(duì)其表面形貌的變化進(jìn)行表征。將該復(fù)合涂層噴涂于N80鋼片表面后，其表面上95 ℃熱水的接觸角大于150°、滾動(dòng)角小于10°。該復(fù)合涂層在經(jīng)砂紙打磨70周期或10 h的水沖實(shí)驗(yàn)后，接觸角大于150°，說(shuō)明表面仍保持了優(yōu)異的疏水性能。沸水蒸發(fā)結(jié)垢實(shí)驗(yàn)表明，與未處理的N80鋼片相比，該復(fù)合涂層在沸水結(jié)垢實(shí)驗(yàn)50 h后，表面無(wú)明顯結(jié)垢現(xiàn)象，阻垢率約為98.00%，且仍然保持優(yōu)異的超疏熱水特性。在經(jīng)王水浸泡60 min和1 mol/L氫氧化鈉溶液浸泡12 h后，接觸角大于150°，說(shuō)明表面具有優(yōu)異的抗化學(xué)腐蝕性能。研制了一種超防垢復(fù)合涂料，噴涂于N80鋼片后獲得的超疏熱水涂層具有優(yōu)異的疏熱水特性、高溫穩(wěn)定性和抗水沖特性。可以有效保護(hù)基底表面，大幅增強(qiáng)表面的防垢、防腐特性，為解決海上油田井筒的防垢問(wèn)題提供了新的思路。

超防垢；超疏熱水；涂料；二氧化硅；丙烯酸樹(shù)脂

天然能量不充足的海上油田主要采用注水補(bǔ)充能量的方式進(jìn)行開(kāi)發(fā)[1-2]，這個(gè)過(guò)程包括向輸入井注入水，迫使石油通過(guò)周?chē)貙恿飨蜉敵鼍缓髲妮敵鼍谢厥帐汀Ｊ墉h(huán)境限制，所用注入水基本為海水，含有高濃度的硫酸根離子、鈣離子及鎂離子等。由于部分油藏地層水含有高濃度的鋇離子、鍶離子及碳酸氫根離子等，形成注入海水與地層水不配伍的現(xiàn)象，在油田生產(chǎn)中后期，造成油井井筒及地層大量結(jié)垢[3-4]。所形成的垢的種類(lèi)主要為硫酸鋇和硫酸鍶垢，含有少量碳酸鈣垢，其中，碳酸鈣垢屬于軟垢，通過(guò)藥劑或機(jī)械方式較易去除，但是硫酸鋇和硫酸鍶垢屬于硬垢，采用現(xiàn)有的阻垢藥劑技術(shù)和機(jī)械手段極難消除[3]，已經(jīng)成為海上油田采油工程的難點(diǎn)問(wèn)題。以南海西部油田潿洲油田群為例，自2003年發(fā)現(xiàn)結(jié)垢以來(lái)，統(tǒng)計(jì)出的結(jié)垢井高達(dá)100余井次，且隨著含水量的增加，結(jié)垢井?dāng)?shù)仍將持續(xù)增加，保守估計(jì)，油井受結(jié)垢影響，每天制約原油產(chǎn)量約600 m3。雖然目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)了注入納濾海水[5-6]、擠注防垢劑[7-9]、貴金 屬[10]及涂層[11-13]等防垢技術(shù)，但是實(shí)際效果并不理想，結(jié)垢帶來(lái)的生產(chǎn)問(wèn)題依然嚴(yán)峻。

隨著科技水平的不斷進(jìn)步，通過(guò)表面防護(hù)技術(shù)來(lái)有效拓展表面防護(hù)的多元化應(yīng)用已經(jīng)勢(shì)在必行。尤其是納米技術(shù)的快速發(fā)展，使表面防護(hù)技術(shù)也逐漸由宏觀轉(zhuǎn)向微觀，微納米尺度上的精確調(diào)控不但能夠深度發(fā)掘材料的本征性能，而且可以賦予材料眾多新穎的防護(hù)功能[14-18]，例如，自然界中荷葉出淤泥而不 染[19-20]、水黽能在水上行走[21-22]、蝴蝶鞘翅五彩斑 斕[23-24]、變色龍變色隱身[25]等現(xiàn)象，都是因?yàn)槠浔砻娓鞣N奇特的微納米結(jié)構(gòu)和化學(xué)物質(zhì)的配合產(chǎn)物。這種通過(guò)破解自然界中各種特定的現(xiàn)象，集成現(xiàn)代化工業(yè)制造技術(shù)應(yīng)用，有針對(duì)性地制備出具有特定功能表面的仿生技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟。文中受荷葉表面的超疏水特性啟發(fā)[26]，通過(guò)微納復(fù)合結(jié)構(gòu)的大規(guī)模構(gòu)建技術(shù)，研制了一種具有超疏熱液特性的超防垢復(fù)合涂層，其優(yōu)異的防腐防垢特性為解決海上油田井筒防垢問(wèn)題提供了新的思路。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 樣品制備

涂料制備步驟如下：①取100 g疏水氣相二氧化硅（7～40 nm）分散于5 L無(wú)水乙醇中，超聲波震蕩30 min后，形成均勻的超疏水納米涂料（命名為NS涂料）；②取1.6 kg硅微粉分散于10 L醋酸丁酯有機(jī)溶液中，超聲波震蕩30 min后加入3.2 kg丙烯酸樹(shù)脂，繼續(xù)超聲波震蕩30 min（命名為MSA涂料）。

涂層制備步驟如下：①將MSA涂料均勻噴涂于經(jīng)除油、清洗、吹干后的N80鋼片上；②通風(fēng)靜置10 min后再均勻噴涂NS涂料；③于90 ℃環(huán)境下干燥12～24 h后即可獲得穩(wěn)定的超防垢復(fù)合涂層（命名為NMSA涂層）。

1.2 性能測(cè)試

樣品表面形貌采用JEOL JSE-7500F型場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡（FESEM）進(jìn)行觀察，測(cè)試前對(duì)樣品進(jìn)行5 min的噴金處理。采用DSA30視頻光學(xué)接觸角測(cè)量?jī)x對(duì)試樣表面潤(rùn)濕特性進(jìn)行表征，其中水靜態(tài)接觸角（SCA）采用6 μL水滴測(cè)量，滾動(dòng)角（RA）采用10 μL水滴測(cè)量。為減小測(cè)量誤差，最終值為該樣品表面上3—5個(gè)測(cè)試點(diǎn)的平均值。采用Photron FASTCAM Mini UX100型高速相機(jī)采集水滴動(dòng)態(tài)過(guò)程，其他光學(xué)照片采用Navitar 6000體式顯微鏡或Nikon D 3400相機(jī)拍攝。

沸水蒸發(fā)結(jié)垢實(shí)驗(yàn)步驟如下：①分別稱(chēng)取4.89 g的BaCl2·2H2O和3.17 g的SrCl2于20 L去離子水中完全溶解后備用（稱(chēng)為A液）；②稱(chēng)取5.68 g的Na2SO4于20 L去離子水中完全溶解后備用（稱(chēng)為B液）； ③取等體積A、B溶液混合于燒杯中，將質(zhì)量為0的樣品懸掛并浸沒(méi)于混合溶液中；④通過(guò)油浴加熱使混合溶液沸騰蒸發(fā)至樣品完全露出液面，每次蒸發(fā)時(shí)間約為10 h；⑤稱(chēng)量樣品質(zhì)量m(為蒸發(fā)次數(shù)，1,2,3,…)，樣品次結(jié)垢率為：

式中：為樣品面積（m2）。

2 結(jié)果與分析

2.1 超防垢復(fù)合涂層的制備與表征

圖1a為超防垢復(fù)合涂層的制備示意圖，首先通過(guò)MSA涂料構(gòu)建微米結(jié)構(gòu)，再通過(guò)NS涂料構(gòu)建微-納復(fù)合結(jié)構(gòu)，再經(jīng)干燥后即可獲得NMSA涂層，厚度為（270±20） μm。通過(guò)場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡觀察NMSA涂層的微觀形貌，從圖1b所示的低倍率掃描電鏡圖片可以看出，N80鋼片表面上形成了微米級(jí)的乳突結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步從涂層的高倍率掃描電鏡圖片（見(jiàn)圖1c）可以看出，微米級(jí)的乳突結(jié)構(gòu)由二氧化硅納米顆粒構(gòu)成，這些球形的納米顆粒團(tuán)聚形成了連續(xù)多孔的微米級(jí)乳突結(jié)構(gòu)。表面存在的微-納米雙級(jí)粗糙結(jié)構(gòu)是超防垢復(fù)合涂料呈現(xiàn)出超疏水特性的重要元素之一。其中納米多孔結(jié)構(gòu)保證了表面疏熱水特性，微米級(jí)乳突提供的微腔可承載由熱水蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸汽凝結(jié)物，避免了蒸汽凝結(jié)物的“搭橋”效應(yīng)，從而為其表面超疏熱水效果提供了重要保障[23]。如圖1d所示，將處理后的超疏水N80鋼片浸入95 ℃熱水中，由于表面存在微腔結(jié)構(gòu)，固-液界面形成大量的“微氣囊”，最終在NMSA涂層表面形成了一層明顯的“空氣墊”，使熱水在該涂層表面也能維持Cassie狀態(tài)。樣品取出后表面無(wú)任何殘留，說(shuō)明了滯留的空氣能有效防止熱水對(duì)涂層進(jìn)行潤(rùn)濕，進(jìn)一步證實(shí)了NMSA涂層的超疏熱水特性。

為了進(jìn)一步比較表面潤(rùn)濕特性，測(cè)量各表面不同溫度液滴（23 ℃和95 ℃）的靜態(tài)接觸角和滾動(dòng)角。如圖2所示，未處理的N80鋼片的23 ℃水靜態(tài)接觸角為73.74°，當(dāng)水溫升至95 ℃時(shí)，靜態(tài)接觸角降至57.09°，表明N80鋼片的疏熱水性降低，導(dǎo)致固液接觸面積增加，不利于表面防垢特性。為了對(duì)比，將NS涂料均勻噴涂于N80鋼片，構(gòu)建了納米超疏水涂層（命名為NS涂層，厚度為(13±3) μm），該涂層的23 ℃水靜態(tài)接觸角為159.47°、滾動(dòng)角為4.4°，當(dāng)水溫升至95 ℃時(shí)，靜態(tài)接觸角降至137.97°、滾動(dòng)角大于180°，說(shuō)明NS涂層對(duì)常溫下的水表現(xiàn)出優(yōu)異的超疏水效果，但熱水則易粘附于表面。這是由于高溫液體極易破壞NS涂層的納米結(jié)構(gòu)，引起固-液界面接觸面積增加，進(jìn)而導(dǎo)致液滴的黏附現(xiàn)象。與之形成鮮明對(duì)比的是NMSA涂層，涂層的23 ℃水靜態(tài)接觸角為156.57°、滾動(dòng)角為2.9°，當(dāng)水溫升至95 ℃時(shí)靜態(tài)接觸角降至151.46°、滾動(dòng)角為3.2°，表明NMSA涂層不僅具有優(yōu)異的疏常溫水特性，而且在應(yīng)對(duì)熱水時(shí)同樣具有優(yōu)異的排斥性。這是由于在涂層表面微米-納米雙級(jí)粗糙結(jié)構(gòu)之間的縫隙中存在大量的滯留空氣，有效阻隔了液體與涂層之間的接觸，為表面防垢提供了重要的支撐。

圖1 NMSA涂層的制備示意圖（a）及其微觀（b、c）和宏觀（d）照片

圖2 不同表面的SCAs和RAs

為了更直觀地了解不同表面疏熱水特性，將100 mL熱咖啡（約90 ℃）直接潑灑于傾斜的表面上。如圖3所示，未處理的N80鋼片被熱咖啡澆筑時(shí)，液體在其表面迅速鋪展開(kāi)來(lái)，結(jié)束后表面存在大量殘留；NS涂層被澆筑時(shí)因其具有一定疏熱水性，相比于未處理鋼片表面液體鋪展面積減小，但隨著時(shí)間的推移，涂層被嚴(yán)重破壞，從而導(dǎo)致結(jié)束后表面同樣存在大量液體殘留；然而對(duì)于NMSA涂層，由于其優(yōu)異的超疏熱水特性，液面鋪展面積進(jìn)一步減小且全部流走，結(jié)束后表面無(wú)殘留。

圖3 不同表面的熱咖啡澆筑過(guò)程

2.2 抗砂紙打磨和水沖擊穩(wěn)定性

抗砂紙打磨穩(wěn)定性是目前評(píng)價(jià)超疏水耐磨性的重要技術(shù)指標(biāo)之一。文中采用文獻(xiàn)[27]的實(shí)驗(yàn)方法，對(duì)NS涂層和NMSA涂層進(jìn)行了抗砂紙打磨穩(wěn)定性評(píng)價(jià)。首先將240#砂紙水平固定于平臺(tái)上，再將尺寸為2 cm×2 cm的涂層樣品水平倒扣在砂紙上，使涂層表面與砂紙自然接觸，將100 g砝碼負(fù)載于樣品上，形成壓強(qiáng)為2.5 kPa，在此負(fù)載下通過(guò)水平移動(dòng)樣品進(jìn)行打磨實(shí)驗(yàn)。考慮到打磨的均勻性，采用縱向和橫向交替打磨的方式進(jìn)行，且設(shè)定縱向和橫向分別打磨10 cm為一個(gè)周期，每5個(gè)周期測(cè)量一次涂層表面的接觸角。測(cè)量結(jié)果如圖4a所示，NS涂層在砂紙打磨5個(gè)周期后即失去超疏水特性。NMSA涂層在經(jīng)過(guò)70個(gè)周期后，涂層接觸角略有下降，但依然保持在150°以上，表明NMSA涂層具有優(yōu)異的抗砂紙打磨穩(wěn)定性。抗水沖擊穩(wěn)定性是涂層在油田井筒工作環(huán)境中影響其使用壽命的關(guān)鍵因素之一。為進(jìn)一步探究涂層表面的抗水沖擊穩(wěn)定性，以流速為4 L/min的水流對(duì)水平放置的表面進(jìn)行水沖實(shí)驗(yàn)（其中水柱的高度為 20 cm，截面直徑為8 mm），每隔2 h測(cè)量一次涂層表面的接觸角。統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖4b所示，NS涂層在前4 h內(nèi)接觸角逐漸下降，表面出現(xiàn)了部分潤(rùn)濕；在經(jīng)過(guò)6 h的水沖實(shí)驗(yàn)后接觸角呈現(xiàn)出斷崖式下降，從141°降至79.6°，說(shuō)明NS涂層在經(jīng)過(guò)6 h水沖實(shí)驗(yàn)后完全失去超疏水特性。NMSA涂層在經(jīng)過(guò)10 h的水沖實(shí)驗(yàn)后，涂層接觸角無(wú)明顯變化，維持在150°以上，表明NMSA涂層具有優(yōu)異的抗水沖擊穩(wěn)定性，在實(shí)際應(yīng)用中具有潛在價(jià)值。

圖4 砂紙打磨不同周期（a）和水沖擊不同時(shí)間后（b）的SCAs

2.3 沸水蒸發(fā)結(jié)垢特性

結(jié)垢率是評(píng)價(jià)涂層防垢性能的重要指標(biāo)之一，樣品的結(jié)垢率越小說(shuō)明防結(jié)垢效果越好。根據(jù)1.2小節(jié)的沸水蒸發(fā)結(jié)垢實(shí)驗(yàn)，評(píng)價(jià)了N80鋼片、NS涂層和NMSA涂層的阻垢效果。如圖5所示，未處理的N80鋼片在沸水蒸發(fā)結(jié)垢10 h后表面出現(xiàn)明顯結(jié)垢和腐蝕現(xiàn)象，通過(guò)體式顯微鏡觀察表面的腐蝕和結(jié)垢產(chǎn)物，可以發(fā)現(xiàn)表面基本被垢鹽覆蓋，根據(jù)式(1)計(jì)算得出其結(jié)垢率約為1.71 g/m2。隨著沸水蒸發(fā)結(jié)垢的進(jìn)一步增加，表面結(jié)垢和腐蝕現(xiàn)象均持續(xù)加重，經(jīng)過(guò)50 h結(jié)垢實(shí)驗(yàn)后，表面已經(jīng)完全被垢鹽覆蓋，結(jié)垢率高達(dá)24.46 g/m2。相比之下，NS涂層隨沸水蒸發(fā)結(jié)垢時(shí)間的增加，其表面結(jié)垢和腐蝕程度有所減緩，經(jīng)過(guò)10 h結(jié)垢實(shí)驗(yàn)后，其表面沒(méi)有出現(xiàn)大面積的結(jié)垢和腐蝕現(xiàn)象。但隨著結(jié)垢時(shí)間的持續(xù)增加，經(jīng)過(guò)40 h結(jié)垢實(shí)驗(yàn)后，涂層被完全破壞，并且表面結(jié)垢程度出現(xiàn)明顯加重，同時(shí)也出現(xiàn)了明顯的垢下腐蝕現(xiàn)象。結(jié)垢50 h后，表面基本被垢鹽覆蓋，結(jié)垢率約為12.06 g/m2，與未處理的N80鋼片相比，阻垢率達(dá)50.70%。相同實(shí)驗(yàn)條件下，與此形成鮮明對(duì)比的是NMSA涂層，該涂層的結(jié)垢率整體最低，并隨著沸水蒸發(fā)結(jié)垢時(shí)間的增加，其表面沒(méi)有出現(xiàn)大面積的結(jié)垢和腐蝕現(xiàn)象。通過(guò)體式顯微鏡可以發(fā)現(xiàn)表面相貌變化不大，經(jīng)過(guò)50 h結(jié)垢實(shí)驗(yàn)后，結(jié)垢率約為0.49 g/m2，與未處理的N80鋼片相比，阻垢率高達(dá)98.00%。上述結(jié)果說(shuō)明，超防垢復(fù)合涂層阻礙了腐蝕性離子與金屬基底直接接觸，顯著降低了表面的結(jié)垢速率和腐蝕概率，具有良好的阻垢防垢、防腐性能，進(jìn)而能夠有效緩解油田注水管及其設(shè)備結(jié)垢堵塞和腐蝕造成的安全問(wèn)題。

圖5 不同表面的結(jié)垢特性

為了進(jìn)一步展示NMSA涂層的優(yōu)異疏水性能，在沸水蒸發(fā)結(jié)垢50 h后對(duì)其表面進(jìn)行了相關(guān)性能表征，結(jié)果如圖6a所示。涂層表面熱水（95 ℃）接觸角為152.23°、滾動(dòng)角為3.6°，表明NMSA涂層在結(jié)垢過(guò)程中沒(méi)有遭遇到毀滅性的破壞，依然保持優(yōu)異的超疏熱水特性。將10 μL水滴從20 mm高度釋放，當(dāng)自由下落的水滴撞擊樣品表面時(shí)，采用延時(shí)拍攝技術(shù)記錄水滴撞擊樣品表面和彈跳整個(gè)過(guò)程，結(jié)果如圖6b所示。表面水滴在接觸涂層表面后快速鋪展，2 ms時(shí)鋪展程度最大，由于水具有足夠的表面張力，9 ms時(shí)又收縮成完整水滴從涂層表面彈起。在整個(gè)水滴撞擊實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，水滴的撞擊并沒(méi)有對(duì)涂層造成任何的滲透、損壞或沾染，充分表明了水滴在NMSA涂層表面以Cassie狀態(tài)存在。低表面張力液體的彈跳是超排斥表面的重要標(biāo)志，進(jìn)一步說(shuō)明了NMSA涂層在結(jié)垢實(shí)驗(yàn)50 h后依然保持優(yōu)異的超疏熱水特性，為其長(zhǎng)期高效防垢和防腐提供了理論依據(jù)。

圖6 NMSA涂層結(jié)垢50 h后的SCA（a）和水滴撞擊實(shí)驗(yàn)（b）

2.4 化學(xué)防腐特性

如上實(shí)驗(yàn)所述，NMSA涂層在防腐蝕方面也具有潛在的優(yōu)勢(shì)，為了進(jìn)一步探究該涂層的化學(xué)腐蝕特性，文中采用文獻(xiàn)[28]的實(shí)驗(yàn)方法，對(duì)其進(jìn)行了苛刻的化學(xué)腐蝕性能評(píng)估。該實(shí)驗(yàn)直接將NMSA涂層浸泡于王水和1 mol/L氫氧化鈉溶液中，定期將樣品取出并用水沖洗，干燥后測(cè)量樣品表面的接觸角，通過(guò)接觸角變化對(duì)其化學(xué)腐蝕性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。如圖7所示，NMSA涂層在經(jīng)王水浸泡60 min和1 mol/L氫氧化鈉溶液浸泡12 h后，其表面的水靜態(tài)接觸角略有下降，但仍維持在150°以上，且王水在NMSA涂層表面依然可以滑落，表明NMSA涂層具有優(yōu)異的抗化學(xué)腐蝕特性。

圖7 NMSA涂層經(jīng)王水（a）和1 mol/L氫氧化鈉溶液（b）浸泡不同時(shí)間的SCAs及王水在NMSA涂層表面的滑落過(guò)程（c）

3 結(jié)論

1）通過(guò)兩步噴涂技術(shù)在N80鋼片上構(gòu)建了具有微米-納米粗糙結(jié)構(gòu)的NMSA涂層，該涂層具有優(yōu)異的超疏熱液特性，其95 ℃水的靜態(tài)接觸角大于150°、滾動(dòng)角小于10°。

2）NMSA涂層在經(jīng)4 L/min的水沖擊后，依然保持水的靜態(tài)接觸角大于150°、滾動(dòng)角小于10°，體現(xiàn)了涂層具有良好的抗水沖擊性。

3）NMSA涂層在經(jīng)沸水蒸發(fā)結(jié)垢50 h后，表面依然保持優(yōu)異的超疏熱液特性，與未處理的N80鋼片相比，阻垢率高達(dá)98.00%，說(shuō)明涂層具有良好的防垢性能以及熱穩(wěn)定性。

4）NMSA涂層在經(jīng)王水浸泡60 min和1 mol/L氫氧化鈉溶液浸泡12 h后，依然保持水的靜態(tài)接觸角大于150°，說(shuō)明涂層具有良好的抗化學(xué)腐蝕性能。

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Preparation and Properties of Super-Anti-Scaling Composite Paint

1,2,2,1,1,2

(1. Zhanjiang Branch of China National Offshore Oil Corporation Ltd., Zhanjiang 524057, China; 2. State Key Laboratory for Environment Friendly Energy Materials, Southwest University of Science and Technology, Mianyang 621010, China)

Surface scaling behavior is one of the important factors affecting oil production in offshore oil fields. The work aims to design and develop a super-anti-scaling composite paint which can be sprayed on a large scale to solve this issue. The composite paint of super hydrophobic property was prepared by two-step spraying method with superhydrophobic silica nano-powder, silica micro-powder, butyl acetate and acrylic resin as the main raw materials. The wettability, wear resistance, self-cleaning and anti-scaling effects of the coating were evaluated by means of contact angle instrument, time-lapse photography, and boiling water evaporation scaling test. The field emission scanning electron microscope and stereomicroscope were used to characterize the morphology. After the composite paint was sprayed on the surface of N80 steel sheet, the contact angle of the composite coating was greater than 150° and the rolling angle was less than 10° in hot water at 95 ℃. After 70 circles of sanding or 10 h of water flushing test, the contact angle was greater than 150°, indicating that the surface still retains excellent hydrophobic performance. The boiling water evaporation scaling test showed that the composite coating had no obvious scaling phenomenon on the surface after boiling water scaling test for 50 h compared with the untreated N80 steel sheet, still maintains excellent superhydrophobic property, and the scale inhibition rate was up to 98.00%. After soaking in aqua regis for 60 min and 1 mol/L sodium hydroxide solution for 12 h, the contact angle was greater than 150°, indicating that the surface had excellent chemical corrosion resistance. The hot water super-repellant coating is obtained by spraying super-anti-scaling composite paint on N80 steel sheet, which have excellent hydrophobic thermal stability, high temperature stability and anti-water flushing property. It can effectively protect the base surface and greatly enhance the anti-scaling and anti-corrosion properties of the surface, providing a new idea for anti-scale of offshore oilfields wellbore.

super-anti-scaling; hot water super-repellency; coating; silica; acrylic resin

2021-03-16；

2021-08-01

WU Shao-wei (1983—), Male, Master, Senior Engineer, Research focus: oil and gas production engineering.

王山林（1986—），男，博士，副教授，主要研究方向?yàn)楸斫缑鎽?yīng)用材料。

WANG Shan-lin (1986—), Male, Doctor, Associate Professor, Research focus: surface and interface application materials.

吳紹偉, 李鵬飛, 吳嫻, 等. 超防垢復(fù)合涂料的制備及其特性研究[J]. 表面技術(shù), 2022, 51(3): 110-116.

TQ630.7

A

1001-3660(2022)03-0110-07

10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.03.011

2021-03-16；

2021-08-01

國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金（51901196）

Fund：The Youth Science Funds of the National Natural Science Foundation of China (51901196)

吳紹偉（1983—），男，碩士，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)椴捎筒蓺夤こ獭?/p>

WU Shao-wei, LI Peng-fei, WU Xian, et al. Preparation and Properties of Super-Anti-Scaling Composite Paint[J]. Surface Technology, 2022, 51(3): 110-116.