本发明属于缓蚀阻垢剂领域，尤其涉及一种基于改性丹宁酸的缓蚀阻垢剂及其制备方法。
背景技术：
当今工业用水中冷却水用量占很大比例，冷却水的供应状况对整个企业运行都有重大作用，而尽可能提高冷却水重复使用率可节约工业用水。但由于冷却水不断蒸发，水中盐类被浓缩，加上冷却水与大气接触，溶解氧与细菌含量增加，导致循环冷却水出现严重的结垢、腐蚀问题，使热交换率降低，检修频繁，威胁生产正常进行。为此，必须在冷却水中加入以阻垢剂、缓蚀剂为主的药剂来解决这些问题。近年来，有机磷酸类缓蚀阻垢剂应用发展极为迅速，国内循环冷却水处理常用的缓蚀阻垢剂有聚磷酸盐、磷酸醋、有机磷酸和聚合物类等。其中，有机磷酸类药剂以其高效的缓蚀与阻垢双重功能而被广泛应用，该类水处理药剂具有化学性能稳定、能耐较高温度和值、有明显的溶限效应和协同效应等特点。但是磷是细菌和藻类的营养源，含磷类阻垢剂易造成环境水域的富营养化，促进菌藻的生长形成赤潮而引起水源污染。因此，开发无磷、生物降解性能好、控制指标简单易实现、适合高浓缩倍率运行甚至零排污的新型绿色缓蚀阻垢剂已成为水处理的发展方向。
专利申请号200410073666.6“一种低磷复合阻垢缓蚀剂及其有水处理中的应用”，公开了一种由pbtca/hpaa、聚天冬氨酸、聚羧酸复配的低磷阻垢缓蚀剂，在循环冷却水处理中，用量少，具有优良的阻碳酸钙结垢功能，还有良好的缓蚀功能。专利申请号201510648500.0“一种环保型油田回注水缓蚀阻垢剂及其制备”，公开了以丁公藤提取物、二氢青篙酸甲酯、柠檬酸、单宁酸、巯基苯骈噻唑钠、葡萄糖酸-δ-内酯、愈创木酚磺酸钾、磺基琥珀酸酯、n-(3-乙氧硅基丙基)葡糖酰胺、乙酸乙酯、乙醇和水为原料制备缓蚀阻垢剂的方法，其产品无磷，对环境友好，且具有良好的热稳定性。同时该专利指出缓蚀率和阻垢率都达95％以上。专利申请号201410731750.6“一种无磷缓蚀阻垢剂的配制方法”，公开了主要组分为聚环氧琥珀酸钠、碳钢缓蚀剂、表面活性剂、增强剂等，但某些药剂的信息不完全。除了上述相关专利外，目前已公开的缓蚀阻垢剂专利还有很多，但大多数都是基于应用背景和现有技术来进行配方设计，然后通过复配实现产品性能的提升。
技术实现要素：
本发明提供了一种基于改性丹宁酸的缓蚀阻垢剂及其制备方法，开发了新的缓蚀阻垢剂单剂，提高了应用效果。
为实现以上目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于改性丹宁酸的缓蚀阻垢剂，包括以下质量分数组分：聚丙烯酸丹宁酸酯30％-60％、协同作用物1％-10％、甲醇20％-40％、其余为去离子水。
一种基于改性丹宁酸的缓蚀阻垢剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将丹宁酸、聚丙烯酸、催化剂加入适合溶剂中搅拌混合，控制一定温度下使丹宁酸发生部分酯化反应，并由分出的水量判断反应终点；
(2)减压蒸出反应体系中的溶剂，得到聚丙烯酸丹宁酸酯；
(3)将步骤(2)得到的聚丙烯酸丹宁酸酯、协同作用物、甲醇、水按一定的比例进行混合搅拌均匀，得到目标产品。
以上所述步骤中，步骤(1)中所述组分为以下质量份：丹宁酸10-50份，聚丙烯酸20-40份，催化剂0.2-3份；所述催化剂优选对甲基苯磺酸；所述丹宁酸的分子量为2000-5000；所述聚丙烯酸的分子量为5000-10000；所述溶剂用量占反应物料总质量的30％-60％，所述溶剂优选二甲苯；所述反应温度为120℃-150℃。
步骤(3)中所述各物质用量的质量分数为：聚丙烯酸丹宁酸酯30％-60％、协同作用物1％-10％、甲醇20％-40％、其余为去离子水；所述协同作用物为酒石酸钾钠、柠檬酸钠或酒石酸钾钠与柠檬酸钠混合物。
本发明的有益效果：本发明提供了一种基于改性丹宁酸的缓蚀阻垢剂及其制备方法，以丹宁酸和聚丙烯酸为原料，在催化剂作用下使丹宁酸进行部分酯化反应合成聚丙烯酸丹宁酸酯，然后再与协同作用物、溶剂等混合制备无磷缓蚀阻垢剂。本发明合成的聚丙烯酸丹宁酸酯是一种新的缓蚀阻垢剂单剂，分子结构中含有大量羟基、羧基，直链和支链交替延伸，分子量大小可通过配方设计进行调控，而且本发明的缓蚀阻垢剂无磷、无氮、无锌，可以实现零排污运行，用于循环冷却水系统中具有很好的缓蚀阻垢效果，是一种环保型缓蚀阻垢剂。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细的说明：
实施例1
将15克丹宁酸、25克聚丙烯酸、1克对甲苯磺酸加入到59克二甲苯中搅拌混合，控制130℃下使丹宁酸发生部分酯化反应，并由分出的水量判断反应终点。然后，减压蒸出反应体系中的溶剂即得聚丙烯酸丹宁酸酯。
将35克聚丙烯酸丹宁酸酯、2克酒石酸钾钠、1克柠檬酸钠、20克甲醇、42克水等进行混合，搅拌均匀后即得目标产品。所得目标产品的阻垢率为96.56％，腐蚀速率为0.046mm/a。
实施例2
将25克丹宁酸、25克聚丙烯酸、2克对甲苯磺酸加入到48克二甲苯中搅拌混合，控制140℃下使丹宁酸发生部分酯化反应，并由分出的水量判断反应终点。然后，减压蒸出反应体系中的溶剂即得聚丙烯酸丹宁酸酯。
将30克聚丙烯酸丹宁酸酯、5克酒石酸钾钠、4克柠檬酸钠、30克甲醇、31克水等进行混合，搅拌均匀后即得目标产品。所得目标产品的阻垢率为97.86％，腐蚀速率为0.040mm/a。
实施例3
将15克丹宁酸、25克聚丙烯酸、1克对甲苯磺酸加入到59克二甲苯中搅拌混合，控制130℃下使丹宁酸发生部分酯化反应，并由分出的水量判断反应终点。然后，减压蒸出反应体系中的溶剂即得聚丙烯酸丹宁酸酯。
将60克聚丙烯酸丹宁酸酯、1克酒石酸钾钠、1克柠檬酸钠、15克甲醇、23克水等进行混合，搅拌均匀后即得目标产品。所得目标产品的阻垢率为97.42％，腐蚀速率为0.048mm/a。
实施例4
将20克丹宁酸、25克聚丙烯酸、1克对甲苯磺酸加入到54克二甲苯中搅拌混合，控制130℃下使丹宁酸发生部分酯化反应，并由分出的水量判断反应终点。然后，减压蒸出反应体系中的溶剂即得聚丙烯酸丹宁酸酯。
将60克聚丙烯酸丹宁酸酯、1克酒石酸钾钠、1克柠檬酸钠、15克甲醇、23克水等进行混合，搅拌均匀后即得目标产品。所得目标产品的阻垢率为97.20％，腐蚀速率为0.050mm/a。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润色，这些改进和润色也应视为本发明的保护范围。