[發明專利]一種具有阻垢作用的復合塑料及其制備方法

有效

• 申請號: 201310586460.2
• 申請日: 2013-11-15
• 公開（公告）號: CN103589067B
• 公開（公告）日: 2016-11-02
• 發明（設計）人: 趙孔銀;馬敬環;黃海濱;鄭海燕
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08L33/02;C02F5/08;B29C47/00;B29B9/06;B29B13/00;B29B13/06
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技術領域

本發明涉及一種具有阻垢作用的納米復合塑料及其制備方法，屬于高分子材料、環境功能材料和化工領域。

背景技術

水資源貧乏一直是我國面臨的一大難題，尤其是近年來隨著我國工業生產的迅速發展，工業用水量急劇上升。在電力、冶金、化工、輕工和石油等行業中，需要大量循環冷卻水用于換熱。水的循環使用使水質逐漸惡化，加劇了設備的結垢，影響熱傳導，甚至有可能引起爆炸事故，造成巨大的經濟損失。

礦物結垢主要是由于鈣和鎂的碳酸鹽，硫酸鹽以及磷酸鹽沉淀物粘附在處理設備表面上。針對管道設備的結垢問題，常采用的防垢方法主要分為三類：物理防垢法、化學防垢法及工藝防垢法。物理防垢法主要指使用某種儀器、設備對垢的形成進行干擾和抑制；化學防垢法指的是通過向注入水中加入某種防垢劑的方法阻止水結垢，這種方法有便于操作的優點，目前在實際生產中應用最為廣泛；工藝防垢法指通過控制某種工藝條件來達到阻垢目的的方法。

目前，工業上常用的阻垢方法是化學防垢法，也就是向水中加入某些防垢劑防止結垢。阻垢劑能使成垢離子如鈣、鎂、碳酸根和磷酸根等穩定于水中，在大大超過其飽和溶解度的條件下而不析出。該方法較其它方法具有易于操作、處理效果好的優點。許多化學藥品和阻垢劑已被廣泛報道用于減輕結垢問題【Modified?pectin-based?polymers?as?green?antiscalants?for?calcium?sulfate?scale?inhibition.Desalination305(2012)31-37】，但從環保和經濟效益上分析，它們的阻垢效率非常低。這些阻垢劑一般是酸性物質，如常用的阻垢劑有磷系阻垢劑如磷酸三鈉、六偏磷酸鈉，水解聚馬來酸酐(HPMA)、羥基乙叉二膦酸(H?EDP)、聚天冬氨酸(PASP)等。在向水體中加酸的過程中，如果使用過量就會使水體酸化，對運輸管道和設備等造成腐蝕。

天津電力試驗研究所協助楊柳青電廠，進行了三聚磷酸鈉處理循環水的工業試驗，取得了良好的防腐防垢效果，并具有明顯經濟效益【高秀山.火電廠循環冷卻水處理[M].北京：中國電力出版社，2001：8】，因其低價、無毒、具有較好的阻垢、緩蝕等多種功能，磷系水處理劑及其復配阻垢劑在我國循環水處理中得到廣泛使用。但是磷的排放存在著引起水體富營養化，產生“赤潮”公害的弊端。跨入新世紀，人類對地球環境的保護意識不斷提高，從而逐漸形成了科學技術的“綠色化”概念。聚天冬氨酸(PASP)和聚環氧琥珀酸(PESA)等綠色藥劑成為研究熱門。

發展海水淡化技術是解決水資源短缺的重要途徑，在膜法海水淡化過程中，由于膜的濃縮作用，濃水中的鈣、鎂等離子濃度大大增加，從而使難溶鹽的離子積大于其溶度積，在膜表面形成膜垢，影響整個反滲透裝置的正常運行，縮短了膜的使用壽命【Modified?pectin-based?polymers?as?green?antiscalants?for?calcium?sulfate?scale?inhibition.Desalination，2012，305(12)：31-37.】。目前我國自主開發研制的反滲透阻垢劑在技術上還不是很成熟，國內所用的反滲透阻垢劑大都是從國外進口，其價格昂貴，很大程度上增加了水處理的成本。

針對目前阻垢劑阻垢效率低、分散在水中的阻垢劑易引起水體富營養化、水處理過程管道易結垢、阻垢時間短等問題，本發明設計了一種具有阻垢作用的納米復合塑料。通過將高效阻垢劑、增塑劑、增溶劑和塑料母粒一起熔融混煉、造粒、成型，得到的含阻垢劑的納米復合塑料，其表面的阻垢劑能防止碳酸鹽、硫酸鹽以及磷酸鹽沉淀物在塑料表面的粘附，從而有效防止管道結垢。通過調整阻垢劑的含量和配比控制阻垢率；通過調整增溶劑的用量和配比控制阻垢劑與塑料基體的作用力，進而控制阻垢時效；通過控制擠出反應溫度和時間以及增溶劑和阻垢劑的配比控制阻垢率和阻垢時長。本方法制備的具有阻垢作用的納米復合塑料成本較低，制備方法簡單，綠色環保，能有效防止塑料表面的無機鹽結垢，可達83％-99％的阻垢率，提高塑料設備的使用效率，在膜法水處理、給水排水工程、海水淡化等領域有很好的應用前景。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明擬解決的技術問題是分散在水中的阻垢劑易引起水體富營養化或二次污染、水處理過程管道易結垢、阻垢時間短且阻垢劑易流失等問題。

本發明解決所述分散在水中的阻垢劑易引起水體富營養化或二次污染、水處理過程管道易結垢、阻垢時間短且阻垢劑易流失等問題的技術方案是設計一種具有阻垢作用的納米復合塑料。