鏈環狀二元共聚環保型緩蝕阻垢劑的製備方法
2023-05-30 18:19:31
專利名稱：鏈環狀二元共聚環保型緩蝕阻垢劑的製備方法
技術領域：
本發明應用在石油化工，機械，輕工，冶金，電力等領域中一種防止腐蝕、抑制結垢的水質處理劑，具體是一種鏈環狀二元共聚環保型緩蝕阻垢劑的製備方法。
背景技術：
工業汙水或者循環水中最常見的垢型有碳酸鈣、二水硫酸鈣、硫酸鈣、硫酸鋇和硫酸鍶。目前，在水防垢處理中，用化學防垢法投加防垢劑是最常用的方法。緩蝕阻垢劑從1945年出現以來，歷經了無機緩蝕阻垢劑，有機緩蝕阻垢劑，聚合物緩蝕阻垢劑，複合型緩蝕阻垢劑等過程。美國研究應用水處理化學藥劑始於1930年，日本是從1955年開始的。 我國隨著70年代引進化肥、化纖和鋼鐵裝置之後，開始研究水處理技術，緩蝕阻垢劑應運而生。我國水處理技術雖開發時間晚，但起步高，發展快，且品種齊全。60年代出現均聚羧酸，主要是聚馬來酸酐及其衍生物。70年代由於絡酸鹽類阻垢劑的劇毒性被禁用，磷酸系配方大量出現，尤其以有機磷酸系列為多，但是，有機磷酸鹽對磷酸鈣阻垢性能普遍較差，磷酸系列緩蝕劑的另一個缺點是具有促進冷卻水中藻類的生長，產生磷垢和赤潮的。現有技術中，丙烯酸類低聚物在此領域的應用研究非常多，如美國專利US3，928，196，中國專利CN87107274等推出一系列丙烯酸或者甲基丙烯酸為第一單體的二元的或三元的共聚物。其中引入第二或者第三單體的目的是進一步提高對磷酸鈣垢的抑制性，或者使緩蝕阻垢劑能適應高PH值，高鐵離子濃度和高懸浮物濃度的汙水。此類產品的缺點是，合成工藝複雜，原料成本和生產成本高。由於羧基具有極好的緩蝕阻垢性能，因此近年來國內以馬來酸為原料生產聚馬來酸酐緩蝕阻垢的企業逐漸增多。該產品含有大量的羧基，而且不含有磷離子，因此，屬於環保型水處理劑。該產品雖然具有很多優點，但是缺點是不適合高鹼水質。同時，成熟的製備工藝是溶劑法，該法以有毒且價格昂貴的過氧化苯甲醯為引發劑，在甲苯或二甲苯溶劑中聚合，然後再水解。工藝流程長，引發劑和溶劑用量大，反應溫度高，反應時間長，需要分離和回收溶劑，生產環境十分惡劣，汙染嚴重，屬於有毒有害，易燃易爆生產工藝，因而生產成本也非常高。
發明內容
為了解決背景技術中存在的問題，本發明提供一種鏈環狀二元共聚環保型緩蝕阻垢劑的製備方法，本發明屬於無磷二元聚合物，聚合物具有羧基官能團、具有環狀立體結構分子鏈，因此具有高效的緩蝕阻垢性能。且不含有磷、不含有重金屬、不含有毒有害的官能團，屬於環保型水處理劑。本發明所採用的技術方案是該鏈環狀二元共聚環保型緩蝕阻垢劑的製備方法包括下列步驟首先將馬來酸酐加入反應釜，然後將加料口封閉，加入無離子水，加入量為反應物總重量的60%-70%，攪拌升溫至60°C至馬來酸酐全部溶解，邊攪拌邊把反應釜降到50°C後，加入乳化劑聚環氧乙烷，加入量為反應物總重量的2. 5%，再加入催化劑偶氮二異戊腈，加入含量為單體總重量的3%，反應釜密閉保壓，用氮氣將乙烯裂解副產物混合碳五壓入反應釜，然後開始逐漸緩慢升溫至60°C 85°C，在反應溫度條件下反應4-10小時，直至聚合反應完成；其中馬來酸酐與乙烯裂解副產物混合碳五中環戊二烯的摩爾比為I: (I 2)。本發明的技術效果是本發明是以馬來酸酐和環戊二烯為原料，通過乳液聚合，生產出鏈環狀水溶性緩蝕阻垢劑。本產品具有大量的羧基，產品中戊環的立體幾何構造，使得聚合物鏈條呈旋轉扭曲狀，和多支鏈不規則狀，分子結構變的鬆散，增加了羧基之間的距離，和伸展空間，因此具有高效的緩蝕阻垢性能。本產品的優勢在於1、保留了聚馬來酸酐的性質，既高效水處理劑的優點；2、環戊烷對分子結構的改變，使本產品具有處理高鹼水汙水的能力，在高PH條件下，仍能對鈣、鎂、鋇等離子有效的分散；3、增加了本產品在金屬表面的吸附能力，提高了緩蝕能力；4、使用低廉的混合碳五組分中的環戊二烯進行共聚，合成工藝簡單化，使得產品成本降低；5、本產品不含有磷、不含有重金屬、不含有毒有害的官能團，屬於環保型水處理劑。
具體實施例方式 下面通過實施例對本發明進行具體描述
本發明的合成裝置為1000毫升壓力反應釜，採用內盤管式冷卻，外部用導熱油加熱，採用熱電偶測量溫度，儀表連續記錄反應溫度。實施例I、反應過程首先將稱量好的98克工業用馬來酸酐加入反應釜,然後將加料口封閉。加入無離子水650ml，開始攪拌升溫至60°C，此過程直至馬來酸酐全部溶解。邊攪拌邊把反應釜降到50°C後，加入乳化劑聚環氧乙烷(重均分子量800-1000)22克，再加入催化劑偶氮二異戊腈6克，反應釜密閉保壓。用氮氣將計量好的乙烯裂解副產物混合碳五124克(主要使用其中的環戊二烯，環戊二烯質量百分比為80%-80. 5%)壓入反應釜，然後開始逐漸緩慢升溫至85°C。在反應溫度條件下反應4小時，聚合反應完成。把反應釜溫度降到50°C後，緩慢的將反應釜氣體出口閥打開，將釜內氣體排出並冷卻回收沒有反應的碳五組分，主要是環戊烷。在常壓下，將反應釜升溫至70°C，把乳液聚合物內殘留的氣體蒸出並回收。然後，把反應釜降到室溫，得到微黃色乳液產品。實施例2、聚合反應溫度為80°C，反應6小時，其餘與實施例I相同。實施例3、聚合反應溫度為70°C，反應8小時，其餘與實施例I相同。實施例4、聚合反應溫度為60°C，反應10小時，其餘與實施例I相同。實施例1-4的條件、反應結果及實驗結果表I
—I實施例I j實施例2 j實施例3 j實施何Y
系合溫度。C85 80 ~70 60
分子量 *980 1050 1450 1800 —
游離單體％林0. 12 ~17 0.20 0.23 —
招§力口 i(mg/L)木# 2_2_2_2_
磷酸I丐阻垢率 ％**** |97. I |98. 9 |99. 4 丨96. 2 —
單體配比(摩爾比)A/B = 1: 1.5;
偶氮類/單體總量(重量比％) = 3 ；
*分子量為VPO法測得的重均分子量；
**游離單體含量測定方法按GB-10534-89 ；
***作為緩蝕阻垢劑在汙水中的投放量，按幹劑計算；
****為高離子強度下的磷酸鈣阻垢率，鈣離子含量為300 mg/L。實施例5、工業用馬來酸酐加入98克，乙烯裂解副產物混合碳五加入82克，聚合反應溫度為70°C，反應7小時，其餘與實施例I相同。
實施例6、工業用馬來酸酐加入98克，乙烯裂解副產物混合碳五加入124克，聚合反應溫度為70°C，反應7. 5小時，其餘與實施例I相同。實施例7、工業用馬來酸酐加入98克，乙烯裂解副產物混合碳五加入140克，聚合反應溫度為70°C，反應8小時，其餘與實施例I相同。實施例8、工業用馬來酸酐加入98克，乙烯裂解副產物混合碳五加入164克，聚合反應溫度為70°C，反應8小時，其餘與實施例I相同。
權利要求
1.一種鏈環狀二元共聚環保型緩蝕阻垢劑的製備方法，包括下列步驟首先將馬來酸酐加入反應釜，然後將加料口封閉，加入無離子水，加入量為反應物總重量的60%-70%，攪拌升溫至60°C至馬來酸酐全部溶解，邊攪拌邊把反應釜降到50°C後，加入乳化劑聚環氧乙烷，加入量為反應物總重量的2. 5%，再加入催化劑偶氮二異戊腈，加入含量為單體總重量的3%，反應釜密閉保壓，用氮氣將乙烯裂解副產物混合碳五壓入反應釜，然後開始逐漸緩慢升溫至60°C 85°C，在反應溫度條件下反應4-10小時，直至聚合反應完成；其中馬來酸酐與乙烯裂解副產物混合碳五中環戊二烯的摩爾比為I: (I 2)。
2. 根據權利要求I所述的鏈環狀二元共聚環保型緩蝕阻垢劑的製備方法，其特徵在於把反應釜溫度降到50°C後，緩慢的將反應釜氣體出口閥打開，將釜內氣體排出並冷卻回收沒有反應的碳五組分，在常壓下，將反應釜升溫至70°C，把乳液聚合物內殘留的氣體蒸出並回收，然後，把反應釜降到室溫，得到微黃色乳液產品。
全文摘要
本發明涉及一種鏈環狀二元共聚環保型緩蝕阻垢劑的製備方法。該鏈環狀二元共聚環保型緩蝕阻垢劑的製備方法包括下列步驟首先將馬來酸酐加入反應釜，然後將加料口封閉，加入無離子水，攪拌升溫至60℃至馬來酸酐全部溶解，邊攪拌邊把反應釜降到50℃後，加入乳化劑聚環氧乙烷，再加入催化劑偶氮二異戊腈，反應釜密閉保壓，用氮氣將乙烯裂解副產物混合碳五壓入反應釜，然後開始逐漸緩慢升溫至60℃～85℃，在反應溫度條件下反應4-10小時，直至聚合反應完成；其中馬來酸酐與乙烯裂解副產物混合碳五中環戊二烯的摩爾比為1:(1～2)。本發明具有高效的緩蝕阻垢性能；且不含有磷、重金屬、有毒有害的官能團，屬於環保型水處理劑。
文檔編號C02F5/10GK102731720SQ20111008642
公開日2012年10月17日 申請日期2011年4月7日 優先權日2011年4月7日
發明者王晟航, 王晶, 靳萍 申請人:王晟航