專利名稱：一種四元聚合型緩蝕阻垢劑pmahs及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域，涉及一種用于工業(yè)冷卻水系統(tǒng)的四元聚合型緩蝕阻垢劑PMAHS及其制備方法。
背景技術(shù)：
共聚物緩蝕阻垢劑是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來的一類新型無公害工業(yè)水處理藥齊U。在共聚物緩蝕阻垢劑中，羧基、膦?；亲杼妓徕}垢的活性基團(tuán)；羧基、聚氧乙烯基是阻磷酸鈣垢的活性基團(tuán)；酯基、羥基、磺酸基、酰胺基是防止聚合物膠聚的活性基團(tuán)；膦?；人崤c金屬離子進(jìn)行螯合，吸附于金屬表面而具有緩蝕作用，膦酰基羧酸不易水解，并具有阻垢性能；磺酸基團(tuán)對(duì)污垢具有高效抑制能力，對(duì)金屬離子有穩(wěn)定作用。強(qiáng)酸根有利于阻垢劑的溶解，弱酸根能有效抑制結(jié)垢晶體的生長，當(dāng)一種阻垢劑同時(shí)含有弱酸根和強(qiáng)酸 根時(shí)，將具有更好的阻垢性能，因此含有膦?；Ⅳ然?、磺酸基等活性基團(tuán)的多元共聚物是近十多年來聚合型阻垢分散劑的一大研究熱點(diǎn)。目前，中國專利公開的CN 98113264 “一種復(fù)合水處理劑”、CN 03137603 “多元復(fù)合水處理劑”、CN 88101807 “鎂鐵復(fù)合型廢水處理劑及其生產(chǎn)方法”、CN 98125484 “多元復(fù)配阻垢緩蝕劑”、CN 02145917 “一種復(fù)合阻垢緩蝕劑及其在含氨氮污水回用于循環(huán)冷卻水中的應(yīng)用”、CN 01133709 “復(fù)合阻垢緩蝕劑”以及CN 01113457 “一種以聚天冬氨酸為主劑的復(fù)合水處理劑”等專利均采用復(fù)配制備工藝。由于工業(yè)冷卻循環(huán)水水質(zhì)的復(fù)雜性和多變性，復(fù)配技術(shù)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足工業(yè)水處理要求，必須運(yùn)用多元聚合技術(shù)將更多含不同基團(tuán)的單體鍵合到聚合物分子中，賦予水處理藥劑更多新的、優(yōu)異的性能。目前，聚合型水處理劑的研發(fā)多以二元或三元聚合型為主，如CN01123146 “低分子量(甲基)丙烯酸(鹽)系聚合物及其制備方法和用途”等，在使用性能上還不夠先進(jìn)，功能還不夠完善。本發(fā)明在調(diào)研國內(nèi)外聚合型水處理劑生產(chǎn)新技術(shù)后，經(jīng)反復(fù)正交試驗(yàn)，在CN 101289256B “一種四元聚合型緩蝕阻蝕劑及其制備方法”專利發(fā)明的基礎(chǔ)上，選用分別含具有阻垢分散性能的-C00H、-OH、-SO3H基團(tuán)以及緩蝕性能的-PO(OH)2基團(tuán)的原材料單體馬來酸酐(MA)、丙烯酸(AA)、丙烯酸羥乙酯(HEA)和甲代烯丙基磺酸鈉(SMAS)，采用水法聚合技術(shù)成功地提供適合我國企業(yè)實(shí)際應(yīng)用，緩蝕阻垢性能優(yōu)異的四元共聚物PMAHS。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了滿足工業(yè)冷卻循環(huán)水水質(zhì)的復(fù)雜性和多變性，提供一種含-C00H、-SO3H, -OH和-PO(OH)2基團(tuán)、性能優(yōu)異的四元聚合型緩蝕阻垢劑PMAHS。本發(fā)明的另一目的是提供一種四元聚合型緩蝕阻垢劑PMAHS的制備方法。本發(fā)明的目的可以通過以下措施達(dá)到一種四元聚合型緩蝕阻垢劑PMAHS，由馬來酸酐、丙烯酸、丙烯酸羥乙酯、甲代烯丙基磺酸鈉、過硫酸鈉、次亞磷酸鈉、異丙醇和水組成。各組分的質(zhì)量比優(yōu)選為馬來酸酐10 50、丙烯酸5 15、丙烯酸羥乙酯5 15、甲代烯丙基磺酸鈉5 20、過硫酸鈉2 8、次亞磷酸鈉2 10、異丙醇2 10、水100 300 ;最佳質(zhì)量比為馬來酸酐25、丙烯酸6 10、丙烯酸輕乙酯6 10、甲代烯丙基磺酸鈉8 12、過硫酸鈉2 10、次亞磷酸鈉3 5、異丙醇3 5、水150 230。上述化學(xué)品均為工業(yè)純。一種四元聚合型緩蝕阻垢劑PMAHS的制備方法，依次包括以下步驟(I)將丙烯酸羥乙酯和丙烯酸溶解于占水總量20 40%的水中配制成溶液(I)；(2)將甲代烯丙基磺酸鈉和過硫酸鈉先溶解于占水總量20 40%的水中，再加入并溶解次亞磷酸鈉，配制成溶液(II);注意先溶解甲代烯丙基磺酸鈉和過硫酸鈉后，方可加入次亞磷酸鈉,水不可一次性全部加入,需緩緩加入。(3)將馬來酸溶解于剩余的水中，升溫至65°C 85°C，在攪拌條件下加入異丙醇后，再同時(shí)滴加溶液(I)和溶液(II)(滴速控制在0.5 I小時(shí)內(nèi)同時(shí)滴加完畢)，滴加完 畢后反應(yīng)I 5小時(shí)(恒溫65°C 85°C )，冷卻，得到得到一種淡黃色透明液體，即四元聚合型緩蝕阻垢劑PMAHS。本發(fā)明制備的四元聚合型緩蝕阻垢劑PMAHS可用于化工、電力、冶金和油田等領(lǐng)域循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，抑制冷卻水結(jié)垢及水對(duì)金屬設(shè)備的腐蝕。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)(I)采用水法四元聚合技術(shù)制備本發(fā)明產(chǎn)品，技術(shù)創(chuàng)新性強(qiáng)；(2)處理循環(huán)冷卻水工藝簡單，用藥量少、成本低、緩蝕阻垢性能好；(3)本發(fā)明對(duì)磷酸鈣垢和碳酸鈣垢、尤其是磷酸鈣垢阻垢性能優(yōu)異，對(duì)氧化鐵具有很好的分散性，還具有緩蝕、耐高溫、耐酸堿、分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、含磷量較低(< 1.00% )等特征，整個(gè)生產(chǎn)過程無“三廢”排放生產(chǎn)過程無“三廢”釋放，屬清潔生產(chǎn)工藝。
具體實(shí)施例方式下面根據(jù)實(shí)施例I 3具體說明本發(fā)明。實(shí)施例I取80kg水置于反應(yīng)釜內(nèi)，緩緩加入25kg馬來酸酐，攪拌，加熱升溫至65°C 85°C，在攪拌條件下加入5kg分子量調(diào)節(jié)劑異丙醇；再另配制IOkg丙烯酸和IOkg丙烯酸羥乙酯的混合溶液(1)60 90kg ;以及15kg甲代烯丙基磺酸鈉、5kg過硫酸鈉和6kg次亞磷酸鈉的混合溶液(11)60 90kg ；注意先溶解甲代烯丙基磺酸鈉和過硫酸鈉后，方可加入次亞磷酸鈉，水不可一次性全部加入，需緩緩加入。在連續(xù)攪拌條件下，將反應(yīng)釜溫控調(diào)至65°C 85°C，同時(shí)滴加混合溶液(I)和(II)，控制混合溶液(I)和(II)的滴速為在0. 5 I小時(shí)內(nèi)同時(shí)滴加完畢，恒溫I 5小時(shí)，冷卻，得到本發(fā)明PMAHS。實(shí)施例2取60kg水置于反應(yīng)釜內(nèi)，緩緩加入30kg馬來酸酐，攪拌，加熱升溫至65°C 85°C，在攪拌條件下加入IOkg分子量調(diào)節(jié)劑異丙醇；再另配制15kg丙烯酸和5kg丙烯酸羥乙酯的混合溶液(I)約60 90kg ;以及IOkg甲代烯丙基磺酸鈉、IOkg過硫酸鈉和8kg次亞磷酸鈉的混合溶液(11)60 90kg ;依上述實(shí)施例I的方法和步驟進(jìn)行操作。實(shí)施例3取70kg水置于反應(yīng)釜內(nèi)，緩緩加入40kg馬來酸酐，攪拌，加熱升溫至65°C 85°C，在攪拌條件下加入8kg分子量調(diào)節(jié)劑異丙醇；再另配制5kg丙烯酸和15kg丙烯酸羥乙酯的混合溶液(I)約60kg ;以及20kg甲代烯丙基磺酸鈉、15kg過硫酸鈉和IOkg次亞磷酸鈉的混合溶液(II)約60kg ;依上述實(shí)施例I的方法和步驟進(jìn)行操作。具體對(duì)比方式下面根據(jù)對(duì)比例I 3具體說明本發(fā)明共聚物中各聚合單體的協(xié)同效應(yīng)。對(duì)比例I除不加次磷酸鈉外，其他操作步驟同上述實(shí)施例I。共聚物分子結(jié)構(gòu)中的膦?；鶎?duì)碳鋼具有緩蝕能力，在單體原料中添加了次磷酸鈉，就是為了使之具有緩蝕能力，而次磷酸鈉的加入量對(duì)共聚物的緩蝕能力產(chǎn)生巨大影響。對(duì)比例2 除不加丙烯酸羥乙酯外，其他操作步驟同上述實(shí)施例I。對(duì)比例3除不加甲代烯丙基磺酸鈉外，其他操作步驟同上述實(shí)施例I。具體性能表征下面根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量測試、協(xié)同試驗(yàn)和現(xiàn)場應(yīng)用試驗(yàn)具體表征本發(fā)明產(chǎn)品的性能。實(shí)驗(yàn)I :產(chǎn)品質(zhì)量測試將實(shí)施例I所得到的四元聚合型緩蝕阻垢劑PMAHS進(jìn)行多項(xiàng)性能指標(biāo)測試，結(jié)果見表I。表I本發(fā)明產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)實(shí)測數(shù)據(jù)
"IR阻垢率/%
§外粘度密度3 PH有▲幾輩奪^
需觀 /(mPa.s) /(g-cm'3) /(1%) ^巧f，Ca3(PO4)2 CaCO3 率
m’/%
淡
* 黃本誘
發(fā) ^ 6±0.4 1.1±0.05 2.5±0.5 <1.00 >99 <2.50 >85 >60 >50
明明月液
體_本發(fā)明產(chǎn)品由于馬來酸酐、丙烯酸、丙烯酸羥乙酯、甲代烯丙基磺酸鈉單體共聚作用，具有良好的分散作用和優(yōu)異的阻垢緩蝕性能。實(shí)驗(yàn)2:協(xié)同試驗(yàn)對(duì)比例I 3協(xié)同試驗(yàn)的結(jié)果證明，本發(fā)明產(chǎn)品中馬來酸酐、丙烯酸、丙烯酸羥乙酯、甲代烯丙基磺酸鈉單體充分發(fā)揮藥劑的聚合協(xié)同效應(yīng)，能很好地抑制冷卻水循環(huán)管路的結(jié)垢和腐蝕。試驗(yàn)數(shù)據(jù)列于表2。表2馬來酸酐、丙烯酸、丙烯酸羥乙酯和甲代烯丙基磺酸鈉單體的協(xié)同試驗(yàn)
權(quán)利要求
1.ー種四元聚合型緩蝕阻垢劑PMAHS，由馬來酸酐(MA)、丙烯酸(AA)、丙烯酸羥こ酯(HEA)、甲代烯丙基磺酸鈉(SMAS)、過硫酸鈉、次亞磷酸鈉、異丙醇和水組成，各組分的質(zhì)量比為 馬來酸酐10 50 ; 丙烯酸5 15 ; 丙烯酸輕こ酯5 15 ; 甲代烯丙基磺酸鈉5 20 ; 過硫酸鈉2 8 ; 次亞磷酸鈉2 10 ; 異丙醇2 10 ; 水100 300。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的四元聚合型緩蝕阻垢劑PMAHS，其特征在于所述的四元聚合型緩蝕阻垢劑各組分的質(zhì)量比為 馬來酸酐25 ； 丙烯酸6 10 ; 丙烯酸輕こ酯6 10 ; 甲代烯丙基磺酸鈉8 12 ; 過硫酸鈉2 10 ; 次亞磷酸鈉3 5 ;異丙醇3 5 水150 230。
3.ー種制備權(quán)利要求I或2所述的四元聚合型緩蝕阻垢劑PMAHS的方法，依次包括以下步驟 (1)將丙烯酸羥こ酯和丙烯酸溶解于占水總量20 40%的水中配制成溶液(I)； (2)將甲代烯丙基磺酸鈉和過硫酸鈉先溶解于占水總量20 40%的水中，再加入并溶解次亞磷酸鈉，配制成溶液(II)； (3)將馬來酸溶解于剩余的水中，升溫至65°C 85°C，在攪拌條件下加入異丙醇后，再同時(shí)滴加溶液(I)和溶液(II)，滴加完畢后保溫反應(yīng)I 5小時(shí)，冷卻，得到淡黃色透明液 體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于反應(yīng)時(shí)的溫度為65°C 85°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種四元聚合型緩蝕阻垢劑PMAHS，其由馬來酸酐(MA)、丙烯酸(AA)、丙烯酸羥乙酯(HEA)、甲代烯丙基磺酸鈉(SMAS)、過硫酸鈉、次亞磷酸鈉、異丙醇和水組成。本發(fā)明還公開了這種四元聚合型緩蝕阻垢劑PMAHS的制備方法。本發(fā)明對(duì)磷酸鈣垢和碳酸鈣垢，尤其是磷酸鈣垢阻垢性能優(yōu)異，對(duì)氧化鐵具有很好的分散性，還具有緩蝕、耐高溫、耐酸堿、分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、含磷量低等特征，整個(gè)生產(chǎn)過程無“三廢”排放。本發(fā)明產(chǎn)品處理循環(huán)冷卻水工藝簡單，用藥量少、成本低，效果好，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和廣泛的社會(huì)效益。
文檔編號(hào)C02F5/10GK102745823SQ20111009759
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2011年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月19日
發(fā)明者王平, 王水良 申請(qǐng)人:南京林業(yè)大學(xué)