[發明專利]一種新型無磷四元共聚物阻垢劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201410277115.5
• 申請日: 2014-06-19
• 公開（公告）號: CN104045173A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 李萍;田曉文;李飛;商麗艷;姜波
• 申請（專利權）人: 遼寧石油化工大學
• 主分類號: C02F5/10
• 分類號: C02F5/10;C08F222/06;C08F220/58;C08F220/14;C08F228/02
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技術領域

該發明涉及一種一種新型無磷四元共聚物阻垢劑及其制備方法，該阻垢劑主要應用于工業循環冷卻水的處理中，是一種無磷的綠色阻垢劑。

背景技術

目前，工業用水占城市用水的60％-80％,其中冷卻水占工業用水的一半以上，所以合理利用工業冷卻水是節約水資源的關鍵，而工業循環冷卻水可以很好的起到這個作用。然而在循環冷卻水系統的運行時，由于原水水質，水溫升高，濃縮倍數的提高等原因，易造成系統的結垢，從而嚴重影響系統的正常運行。向工業冷卻水中加入阻垢劑，解決管道的結構問題，是目前工業上普遍采用的方法，也成為人們所關注的研究課題。

阻垢劑的發展對提高工業循環水的利用率起到了十分關鍵的作用。自20世紀60年起，阻垢劑開始被研發，那時使用的阻垢分散劑主要是木質素磺酸鈉等，它們有一定的阻垢作用，能部分解決水垢沉積和鋅鹽穩定問題，但遠遠滿足不了生產對阻垢性能的要求。為此逐步開發了聚合物阻垢劑，使用最廣的為含磷的聚合物阻垢劑。如中國專利公開了申請號為CN00113316“一種含磷的磺酸鹽共聚物及其制備方法和用途”、申請號為CN95111773“一種含磷的三元共聚物水質阻垢劑”、申請號為CN03122759含迷膦酸磺酸多遠封端共聚物及多功能水處理劑的制備方法”。但磷會造成水體富營養化，破壞環境，20世紀80年代隨著環境對工業排污的限制和人們環保意識的增強，阻垢劑也在向無毒無害的無磷的環境友好型阻垢劑發展。開始研究較多的主要有聚天冬氨酸，聚環氧琥珀酸，如中國專利公開了申請號為CN02111415“環保型阻垢劑聚天冬氨酸制備方法”、申請號為CN00310101837:“一種含聚環氧琥珀酸緩蝕阻垢處理方法”。但其造價都太高，企業應用的很少。目前研究的聚羧酸鹽阻垢劑不僅成本低，而且不會造成磷的污染，還具有良好的阻垢性能從而被企業廣泛應用。聚羧酸阻垢劑是一種含有羧基、脂基、醚基、酰胺基等多種官能團的聚合物。本發明在調研國內外聚羧酸阻垢劑的研究和發展情況后，不斷總結經驗，研發了一種水溶性的新型無磷四元共聚物阻垢劑。

發明內容

本發明目的在于一種無磷，對碳酸鈣垢、磷酸鈣垢垢均具有良好阻垢效果的新型四元聚合物阻垢劑及其制備方法。

本發明的目的可以通過以下措施達到：

一種新型無磷四元共聚物阻垢劑，其特征在于，所述的新型無磷共聚物阻垢劑是由A、B、C、D四種單體在水溶液中共聚而成的低聚物，其中：

A:：馬來酸酐

B：N-羥甲基丙烯酰胺

C：丙烯酸甲酯

D：甲基丙烯磺酸鈉

B、C、D四種單體的摩爾比為A：B：C：D＝1：(0.3-0.8)：(0.4-0.6)：(0.2-0.5)；所合成的低聚物的粘

均分子量為7350-10500.

上述新型無磷四元共聚物阻垢劑制備方法，步驟是：

(1)以質量計，將丙烯酸甲酯9g-15g，用適量的去離子水溶解配成質量百分比為10-20％的水溶液，命名為溶液a；將過硫酸銨4g-9g，用適量的去離子水溶解配成質量百分比6-15％的水溶液命名為溶液b。

(2)將29g的馬來酸酐、9-21g的N-羥甲基丙烯酰胺、10-27g的甲基丙烯磺酸用適量的去離子水溶解，配成質量百分比為30-50％的水溶液，加入到四口燒瓶中，升溫至45-75℃，在攪拌下加入異丙醇，然后將溶液a和溶液b分別放入滴液漏斗以勻速滴加(滴加時間為30-45min)，滴加完畢后升溫至75-95℃。保溫1-6小時，冷卻后用30％的氫氧化鈉溶液調節PH至7-8，即得新型無磷四元聚合物阻垢劑。

根據權利5所述的新型無磷四元共聚物阻垢劑的制備方法，其特征在于聚合溫度為75-95℃。

本發明的有益效果是：

研究表明，聚合物中的多種官能團可以起到好的阻垢效果。其中羧酸官能團對Ca²⁺,Mg²⁺等具有強螯合能力,其分散和凝聚作用，是阻垢的主要官能團，而酯基、酰胺基具有很強的吸附功能,含磺酸基團的共聚物具有抗溫抗鹽能力，尤其是抗高價態金屬離子的能力強，還能防止羧酸與金屬離子形成凝膠，從而穩定金屬離子。

本發明所用的聚合單體馬來酸酐具有很多羧酸官能團從而能增強共聚物對金屬離子的螯合能力和分散性能；N-羥甲基丙烯酰胺和丙烯酸甲酯具有多酰胺基和脂基，能增強對金屬離子的吸附能力；甲基丙烯磺酸鈉含大量磺酸基可以起到穩定金屬離子、耐高溫的作用。從而該新型無磷共聚物阻垢劑具有良好的阻碳酸鈣垢、磷酸鈣后和分散氧化鐵的能力，同時具備熱穩定性高，無磷的特點。