[發明專利]一種核級聚丙烯酸及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202310417071.0
• 申請日: 2023-04-18
• 公開（公告）號: CN116554375A
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 邱智華;池利生;劉志坤;關懷民;陳勝;陳宇;孔祥乾;吳麗娜;蔚海波
• 申請（專利權）人: 中國科學院福建物質結構研究所
• 主分類號: C08F120/06
• 分類號: C08F120/06;C02F5/10
• 代理公司: 北京元周律知識產權代理有限公司 11540
• 代理人: 孫小萬

本申請公開了一種核級聚丙烯酸及其制備方法和應用。一種核級聚丙烯酸，所述核級聚丙烯酸的分子量為10萬～20萬，所述核級聚丙烯酸中硫的含量為500ppb～1000ppb。該核級聚丙烯酸分子量可控，多分散性良好，阻垢性能優良，分解半衰期優異，分子量可控在10萬～20萬，多分散性為1.0～3.5；該制備方法周期較短，操作流程簡單；制取設備簡單，制備效率較高，制備所用合成反應釜可以根據產量進行容積的調整，大大提高了制取效率；本發明制備成本較低，綠色清潔無污染。制備過程原料廉價易得，涉及的反應釜只需消耗少量電能，加入無硫的引發劑，醇類和醚類相關溶劑對環境污染較小。

技術領域

本申請涉及一種核級聚丙烯酸及其制備方法和應用，屬于阻垢劑制備技術領域。

背景技術

阻垢劑因其對垢物具有螯合、分散、晶格畸變等作用，能夠有效地抑制結垢的形成，使其在海水淡化、水循環系統等領域得到廣泛的應用。當前，以天然高分子阻垢劑、無機磷酸鹽阻垢劑、有機膦酸鹽阻垢劑和環境友好型阻垢劑為代表的阻垢劑類型在實際的工業生產中得到較多的推廣和應用。上述阻垢劑中，在綠色環保理念日益深化的當下，天然高分子阻垢劑和環境友好型阻垢劑因其對環境的污染相對較小，成為理想的阻垢劑材料。

在環境友好型阻垢劑材料中，聚天冬氨酸(PASP)、聚環氧琥珀酸(PESA)和丙烯酸(AA)及其衍生物成為近年來研究的熱點。其中，PASP的濃度為3mg/L時，對Ca²⁺的阻垢率達到80％；超支化結構的PESP濃度為15mg/L時，對碳酸鈣的阻垢率達到90％；AA的濃度為8mg/L劑量下，對碳酸鈣的抑制率為80％。以AA為單體，聚合而成的聚丙烯酸具備規整的分子鏈，同時具有經濟高效的特性，在工業循環冷卻水系統的應用領域得到廣泛的關注。特別是壓水堆核電站二回路系統中的許多構件如凝汽器、給水加熱器、汽水分離再熱器等，主要是由碳鋼制造的，在運行過程中容易發生腐蝕。碳鋼設備腐蝕產生的腐蝕產物隨給水傳輸，隨后沉積在蒸汽發生器中，可導致許多嚴重、有害的后果，如熱能損失、傳熱管腐蝕、熱工水力不穩定、功率輸出降低等等。因此，控制腐蝕產物的沉積是保證蒸汽發生器性能和完整性的關鍵問題。為緩和腐蝕產物沉積引起的蒸汽發生器結垢現象，國內外核電廠已經采取了多種策略，其中聚丙烯酸分散劑已經在美國等多個國家二十多臺壓水堆機組滿功率，停機及開機條件下試驗，均表現出顯著的除垢效果。

目前，在國內已經報道的聚丙烯酸材料中，主要分為兩大類：

(1)以聚丙烯酸為基體，進行合成工藝上的相關改進和應用拓展。如專利CN1324057C中所述的制備聚丙烯酸的方法，運用回收熱介質從丙烯酸水溶液或丙烯酸中提純聚丙烯酸，該方法有效地利用與回收潛熱，為低碳生產提供了新思路；又如專利CN102858815B中所述的聚丙烯酸(鹽)、聚丙烯酸(鹽)系吸水性樹脂及其制造方法，提供一種含有示蹤劑的吸水性樹脂及其制造方法，以及吸水性樹脂的鑒定方法、追蹤方法，該方法通過檢驗所述示蹤劑能夠追溯制造過程、消費者使用、廢棄過程中產生的各種問題；再如專利CN104212105B中所述的聚丙烯酸(鹽)系吸水性樹脂粉末的制造方法、聚丙烯酸(鹽)系吸水性樹脂粉末，提供的樹脂粉末兼備了液體滲透性和吸水速度，具備良好的應用前景；又如專利CN101921359B中所述的聚丙烯酸或其共聚物以及聚丙烯酸鹽或其共聚物鹽的制備方法，該方法利用碳-碳不飽和鍵和無機配料作為原料制備有機聚合物，具備能耗少、設備利用率高同時產品性能優越、安全和環保的特性，在分散劑和阻垢劑、增稠劑和絮凝劑方面具備良好的應用前景。