一种新型无磷四元聚合物阻垢剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 该发明设及一种新型无憐四元聚合物阻垢剂及其制备方法，该阻垢剂主要应用于 工业循环冷却水的处理中，是一种无憐、高效的绿色阻垢剂。
【背景技术】
[0002] 改革开放W来，随着我国人口数量的迅速增加和人均生产总值的不断升高，水资 源的供求问题正在不断地被激化。其中，工业用水首先面临着挑战，我国大多数工业部口一 直采用循环冷却水系统。但在循环冷却水系统中，由于循环水被不断的加热和冷却，使得水 系统中金属离子浓度增大，进而达到过饱和状态，或者因为升高溫度，一些金属盐类形成沉 淀，沉积在管路中，从而形成水垢。水垢不仅会增大水的流动阻力，减缓流动速度，增加循环 累的运行费用，而且还会影响换热器的换热效率。污垢长时间存在于管路中，会对管路造成 垢下腐蚀，进而发生更严重事故，妨碍企业的正常运营。因此，寻求水垢的处理方法受到了 研究者的注意。其中得到最广泛应用的就是聚合物阻垢剂。
[0003] 阻垢剂的发展对提高工业循环水的利用率起到了十分关键的作用。自20世纪60年 起，阻垢剂开始被研发，那时使用的阻垢分散剂主要是木质素横酸钢等，它们有一定的阻垢 作用，能部分解决水垢沉积和锋盐稳定问题，但远远满足不了生产对阻垢性能的要求。为此 逐步开发了聚合物阻垢剂，使用最广的为含憐的聚合物阻垢剂。如中国专利公开了申请号 为CN00113316"-种含憐的横酸盐共聚物及其制备方法和用途"、申请号为CN95111773"- 种含憐的Ξ元共聚物水质阻垢剂"、申请号为CN03122759含酸麟酸横酸多元共聚物及多功 能水处理剂的制备方法"。但憐会造成水体富营养化，破坏环境，20世纪80年代随着环境对 工业排污的限制和人们环保意识的增强，阻垢剂也在向无毒无害的无憐的环境友好型阻垢 剂发展。开始研究较多的主要有聚天冬氨酸，聚环氧班巧酸，如中国专利公开了申请号为 CN02111415"环保型阻垢剂聚天冬氨酸制备方法"、申请号为CN00310101837:"-种含聚环 氧班巧酸缓蚀阻垢处理方法"。但其造价都太高，企业应用的很少。目前研究的聚簇酸盐阻 垢剂不仅成本低，而且不会造成憐的污染，还具有良好的阻垢性能从而被企业广泛应用。聚 簇酸阻垢剂是一种含有簇基、脂基、横酸基、酷胺基等多种官能团的聚合物。本发明在调研 国内外聚簇酸阻垢剂的研究和发展情况后，不断总结经验，研发了一种水溶性的新型无憐 四元共聚物阻垢剂。
【发明内容】
[0004] 本发明目的在于一种无憐环保，且对碳酸巧垢、憐酸巧垢垢均具有优异阻垢性能 的新型四元聚合物阻垢剂及其制备方法。
[0005] 本发明的目的可W通过W下措施达到：
[0006] -种新型无憐四元聚合物阻垢剂，其特征在于，所述的新型无憐聚合物阻垢剂是 由A、B、C、D四种单体在水溶液中通过自由基聚合的方法共聚而成的低聚物，其中： A:衣康酸 B:丙締酸甲醋 C:丙締酷胺 D:2-丙締酷胺基-2-甲基丙横酸 A、B、C、D四种单体的摩尔配比为A:B:C:D= 1:(0.4-0.6) :(0.3-0.7) :(0.1-0.4)
[0007]上述新型无憐四元聚合物阻垢剂制备方法，步骤是： (1) W质量计，将2-6g的丙締酷胺用适量的去离子水溶解配成质量百分比为10-20%的 水溶液，与3mL-6mL的丙締酸甲醋混合，命名为溶液a;将过硫酸锭2g-5g，用适量的去离子水 溶解配成质量百分比10-15%的水溶液命名为溶液b。 (2) 将9g的衣康酸、2-6g的丙締酷胺、3-始的2-丙締酷胺基-2-甲基丙横酸用适量的去 离子水溶解，配成质量百分比为30-50%的水溶液，加入到四口烧瓶中，升溫至45-75Γ，在 揽拌下加入异丙醇，然后将溶液a和溶液b分别放入滴液漏斗W匀速滴加（滴加时间为30- 45min)，滴加完毕后升溫至75-95°C。保溫1-6小时，冷却后用30%的氨氧化钢溶液调节抑至 7-8，即得新型无憐四元聚合物阻垢剂。
[000引根据权利4所述的新型无憐四元共聚物阻垢剂的制备方法，其特征在于聚合溫度 为 75-95 °C。
[0009] 本发明的有益效果是：
[0010] 研究表明，聚合物中的多种官能团可W起到好的阻垢效果。其中簇酸官能团水解 后带负电荷，具有强大的吸附性能，对碳酸巧垢的阻垢性能起着主要作用，而横酸基官能团 极易溶于水中，其酸性高于簇酸官能团的酸性，所W它对晶体的吸附性能较低，从而导致横 酸基官能团对化C〇3的阻垢效果没有簇基官能团优异。但是横酸官能团具有良好的抗溫、抗 盐能力，适用于高等矿化度的水系统中，并且能够提高Fe2〇3的分散性能。醋基、酷胺基也具 有吸附性能，吸附在无机盐微晶的表面，也可W发挥妨碍微晶的生长，破坏微晶内部结构的 作用。
[0011] 本发明所用的聚合单体衣康酸是一种不饱和的二元簇酸，多利用淀粉发酵法制 取，工艺简单，成产成本比同类化工产品低而且无毒易降解。2-丙締酷胺基-2-甲基丙横酸 的分子中不仅含有酷胺基团而且含有强亲水性的横酸基团，酷胺基团可W防止共聚物凝胶 聚合，而横酸基团中强大的电荷密度会使得单体具有很好的吸附性和络合性，同时横酸基 团也会加强聚合物分子链的刚性，提高聚合物的热稳定性。从而该新型无憐共聚物阻垢剂 具有良好的阻碳酸巧垢、憐酸巧后和分散氧化铁的能力，同时具备热稳定性高，无憐的特 点。
[0012] 该聚合物合成工艺简单，生产成本低，可用作工业循环冷却水的处理，是一种高效 的绿色阻垢剂。
【具体实施方式】 [oou]实施例1
[0014]将2.7g的丙締酷胺溶于30ml水中，与2.5ml的丙締酸甲醋混合后配成溶液a;过硫 酸锭2. Og溶于20ml水中配成溶液b。
[001引将6g的衣康酸、5. Ig的2-丙締酷胺基-2-甲基丙横酸溶于120ml水中然后加入至噪 有溫度计、冷凝管和恒压滴定漏斗的四口烧瓶中，升高溫度至5(TC并揽拌，加入一定量的异 丙醇(5%wt)，然后通过恒压漏斗向其中匀速滴定溶液a和溶液b，滴加时间为30min，滴加完 毕后升高溫度至85 °C，通氮恒溫反应3小时，冷却，用30 %的氨氧化钢溶液调节pH至7-8,记 得到淡黄色透明液体，即为新型无憐四元聚合物阻垢剂。
[0016] 实施例2
[0017]将1.8g的丙締酷胺溶于20ml水中，与2.5ml的丙締酸甲醋混合后配成溶液a;过硫 酸锭1.5g溶于20ml水中配成溶液b。
[001引将8.2g的衣康酸、2.6g的2-丙締酷胺基-2-甲基丙横酸溶于100ml水中然后加入到 装有溫度计、冷凝管和恒压滴定漏斗的四口烧瓶中，升高溫度至60°C并揽拌，加入一定量的 异丙醇(5%wt)，然后通过恒压漏斗向其中匀速滴定溶液a和