金属腐蚀会造成钻具疲劳,严重威胁井下安全,甚至导致井的报废。为了预防或减轻钻具腐蚀,钻井过程中常用的防腐方式分别为添加除氧剂、除硫剂、缓蚀剂、使用有防腐涂层的钻具和调节钻井液pH值等。复合涂层成本低廉、操作简单且防腐效果优异。但环氧树脂在高温固化的过程中由于溶剂的挥发会形成极小的孔隙或连通的孔道,这些孔隙极大地限制了防腐涂层使用范围。近年来,使用无机纳米材料与环氧树脂制备无机-聚合物复合材料是复合防腐涂层的研究热点之一,无机纳米填料具有优异的物理化学性能,良好分散于树脂后能大幅度提高环氧树脂的抗腐蚀性。本文主要研究纳米填料/聚合物复合涂层的热稳定性和防腐性能。本文以具有优异的物理化学性能的碳化硼(boron carbide)为无机纳米填料,制备出了碳化硼/环氧树脂复合材料,复合材料的性能与碳化硼的分散性以及界面相容性密切相关;碳化硼在聚合物中容易团聚,导致环氧树脂的相容性和界面结合力减弱,限制了其性能的发挥,因此,B4C的表面改性是呈现复合材料优越性能的关键。为了充分发挥纳米材料在环氧树脂中的作用,本文使用物理包覆、小分子接枝、磁性材料负载等不同改性方法对碳化硼进行表面修饰,得到功能化碳化硼,制备出性能优异的B4C/EP复合涂层。通过对复合涂层进行断面扫描电镜、TGA热失重测试、盐雾试验及高温高压试验,研究了改性后纳米填料对环氧涂层电化学性能和热稳定性能的影响,并初步探究了复合涂层在钻井液环境下的防腐效果。综合研究结果表明:(1)在碳化硼的表面通过多巴胺的自聚合作用包覆聚多巴胺(PDA)制备出的B4C-PDA复合材料,提高了纳米填料与环氧树脂之间的相容性和界面结合能力,解决了纳米填料在环氧树脂中的团聚现象,改善了碳化硼在涂层中的分散性,增强了 B4C-PDA/EP的热稳定性和电化学性能;证明了 B4C-PDA/EP在聚磺欠饱和(饱和)盐水钻井液中的耐蚀性能较好;(2)在碳化硼表面接枝氨基基团制备出的B4C-KH550复合材料,改善了纳米填料在环氧树脂中的分散性。小分子氨基的接入增强了碳化硼与环氧树脂之间的相容性,解决了碳化硼在环氧树脂中的团聚问题,从而提高了 B4C-KH550/EP复合涂层的热稳定性和电化学性能;证明了 B4C-KH550/EP复合涂层在在聚磺欠饱和(饱和)盐水钻井液中的防腐效果较好;(3)以多巴胺包覆碳化硼为模板,加入适量前驱体(FeCl3·6H2O),通过水热法将Fe3O4粒子固定在碳化硼表面上制备的B4C-PDA-Fe3O4杂化材料,提高了碳化硼与环氧树脂之间的相容性和界面结合能力,有效地减少了 B4C的团聚,改善了 B4C在环氧树脂中的分散性,增强了B4C-PDA-Fe3O4/EP的热稳定性和电化学性能;证明了 B4C-P DA-Fe3O4/EP复合涂层在在聚磺欠饱和(饱和)盐水钻井液的防腐效果较好。