一种具有可控性的梳状结构环境友好型阻垢剂的制备方法与流程

文档序号:25543450发布日期:2021-06-18 20:40

本发明涉及阻垢剂领域,具体涉及具有可控性的梳状结构环境友好型阻垢剂的制备方法。



背景技术:

在用水量极大的工业冷却水系统、热交换器、反渗透膜表面及油田工业中,结垢是困扰系统正常运行的一大难题。而结垢又会降低传热效率,阻塞水流,发生垢下腐蚀等后果,这些都将影响冷却水系统的运行。根据水质条件的不同,无机盐垢常常是碳酸钙、硫酸钙、硅酸钙、硅酸镁、磷酸钙等,此类水垢结晶致密,比较坚硬,附着力强,不易冲走。对于这些问题,目前的解决方法主要有物理方法和化学方法,前者虽然在某些特定的条件有一定的应用价值,但是它的阻垢性能还是无法和后者相比。对于化学方法,软化处理法是着眼于消除水溶液中的成垢离子,成本较高,仅适用于对水质要求较高的场所;酸化法和碳化法可能造成工业生产过程中的设备的腐蚀,从而迫使设备复杂化,所以现在已经很少使用这种方法。目前,国内外生产过程中的循环冷却水系统主要采用阻垢剂,以防治换热表面的结垢,这种措施方便、经济、高效。

随着人们对环境的保护意识的不断加强,环境友好型阻垢剂越来越受到人们的青睐,越来越多环境友好型阻垢剂逐渐被应用于实际生活、生产中。



技术实现要素:

本发明的发明目的在于提出具有可控性的梳状结构环境友好型阻垢剂的制备方法。

为了实现本发明的目的,采用的技术方案为:

本发明涉及一种具有可控性的梳状结构环境友好型阻垢剂,其特征在于,所述阻垢剂基于原子转移自由基聚合反应(atrp),以具有多官能度的环境友好材料聚乙烯醇、2-溴-2-甲基丙酸-2,5-二氧吡咯烷酮-1-酰基酯和α,β-不饱和羰基化合物为原料,通过制备具有梳状结构的阻垢剂。通过聚乙烯醇与支链种类、组分投料比的调控实现阻垢性能的可控性。其特征在于,包含以下步骤:(1)将聚乙烯醇与2-溴-2-甲基丙酸-2,5-二氧吡咯烷酮-1-酰基酯的混合溶液加热一定时间,得到溴代聚乙烯醇。(2)以溴代聚乙烯醇和α,β-不饱和羰基化合物为原料,邻二吡啶、卤化亚铜(溴代聚乙烯醇∶邻二吡啶∶卤化亚铜的摩尔比为1∶2∶1)催化剂,于一定温度下反应一段时间,用正己烷沉淀得到产物。

本发明的第一优选技术方案为:在上述步骤中,所述聚乙烯醇平均分子量为20000g/mol~200000g/mol,醇解度为85%~89%。

本发明的第二优选技术方案为:所述步骤(1)中加热温度为60℃~100℃。

本发明的第三优选技术方案为:所述步骤(1)中加热时间为0.5h~6h。

本发明的第四优选技术方案为:所述α,β-不饱和羰基化合物具有羧基、羟基、磺酸基等官能团。

本发明的第五优选技术方案为:所述α,β-不饱和羰基化合物的比例为10%~50%。

本发明的第六优选技术方案为:所述步骤(2)中反应温度为80℃~130℃。

本发明的第七优选技术方案为:所述步骤(2)中反应时间为1h~6h。

下面结合实施例对本发明做进一步说明,有必要指出的是以上实施例不能理解为对本发明保护范围的限制,如果该领域的技术熟练人员根据上述发明内容对本发明做出一些非本质的改进和调整,仍属于本发明保护的范围。

具体实施方式

实施例1

将分子量为20000g/mol醇解度为87%的聚乙烯醇与2-溴-2-甲基丙酸-2,5-二氧吡咯烷酮-1-酰基酯的混合溶液加热至90℃反应4.5h,得到溴代聚乙烯醇。以溴代聚乙烯醇和30.0%含羟基的α,β-不饱和羰基化合物为原料,邻二吡啶、卤化亚铜(溴代聚乙烯醇∶邻二吡啶∶卤化亚铜的摩尔比为1∶2∶1)催化剂,于130℃反应4h,用正己烷沉淀得到产物。采用静态阻垢法测定,阻垢率为89.1%。

实施例2

将分子量为168000g/mol醇解度为86%的聚乙烯醇与2-溴-2-甲基丙酸-2,5-二氧吡咯烷酮-1-酰基酯的混合溶液加热至60℃反应0.5h,得到溴代聚乙烯醇。以溴代聚乙烯醇和10.0%含羧基的α,β-不饱和羰基化合物为原料,邻二吡啶、卤化亚铜(溴代聚乙烯醇∶邻二吡啶∶卤化亚铜的摩尔比为1∶2∶1)催化剂,于120℃反应5h,用正己烷沉淀得到产物。采用静态阻垢法测定,阻垢率为89.2%。

实施例3

将分子量为67000g/mol醇解度为85%的聚乙烯醇与2-溴-2-甲基丙酸-2,5-二氧吡咯烷酮-1-酰基酯的混合溶液加热至70℃反应2.5h,得到溴代聚乙烯醇。以溴代聚乙烯醇和20.0%含羟基的α,β-不饱和羰基化合物为原料,邻二吡啶、卤化亚铜(溴代聚乙烯醇∶邻二吡啶∶卤化亚铜的摩尔比为1∶2∶1)催化剂,于80℃反应6h,用正己烷沉淀得到产物。采用静态阻垢法测定,阻垢率为87.2%。

实施例4

将分子量为200000g/mol醇解度为88%的聚乙烯醇与2-溴-2-甲基丙酸-2,5-二氧吡咯烷酮-1-酰基酯的混合溶液加热至80℃反应3h,得到溴代聚乙烯醇。以溴代聚乙烯醇和50.0%含磺酸基的α,β-不饱和羰基化合物为原料,邻二吡啶、卤化亚铜(溴代聚乙烯醇∶邻二吡啶∶卤化亚铜的摩尔比为1∶2∶1)催化剂,于105℃反应1h,用正己烷沉淀得到产物。采用静态阻垢法测定,阻垢率为86.8%。

实施例5

将分子量为145000g/mol醇解度为89%的聚乙烯醇与2-溴-2-甲基丙酸-2,5-二氧吡咯烷酮-1-酰基酯的混合溶液加热至100℃反应6h,得到溴代聚乙烯醇。以溴代聚乙烯醇和40.0%含磺酸基的α,β-不饱和羰基化合物为原料,邻二吡啶、卤化亚铜(溴代聚乙烯醇∶邻二吡啶∶卤化亚铜的摩尔比为1∶2∶1)催化剂,于100℃反应2h,用正己烷沉淀得到产物。采用静态阻垢法测定,阻垢率为87.9%。



技术特征:

1.一种具有可控性的梳状结构环境友好型阻垢剂,其特征在于,所述阻垢剂基于原子转移自由基聚合反应(atrp),以具有多官能度的环境友好材料聚乙烯醇、2-溴-2-甲基丙酸-2,5-二氧吡咯烷酮-1-酰基酯和α,β-不饱和羰基化合物为原料,通过聚乙烯醇与支链种类、组分投料比的调控实现阻垢性能的可控性。

2.根据权利要求1所述的一种具有可控性的梳状结构环境友好型阻垢剂,其特征在于,包含以下步骤:

(1)将聚乙烯醇与2-溴-2-甲基丙酸-2,5-二氧吡咯烷酮-1-酰基酯的混合溶液加热一定时间,得到溴代聚乙烯醇。

(2)以溴代聚乙烯醇和α,β-不饱和羰基化合物为原料,邻二吡啶、卤化亚铜(溴代聚乙烯醇∶邻二吡啶∶卤化亚铜的摩尔比为1∶2∶1)催化剂,于一定温度下反应一段时间,用正己烷沉淀得到产物。

3.根据权利要求1所述的一种具有可控性的梳状结构环境友好型阻垢剂,其特征在于,所述聚乙烯醇平均分子量为20000g/mol~200000g/mol,醇解度为85%~89%。

4.根据权利要求1所述的一种具有可控性的梳状结构环境友好型阻垢剂,其特征在于,所述步骤(1)中加热温度为60℃~100℃。

5.根据权利要求1所述的一种具有可控性的梳状结构环境友好型阻垢剂,其特征在于,所述步骤(1)中加热时间为0.5h~6h。

6.根据权利要求1所述的一种具有可控性的梳状结构环境友好型阻垢剂,其特征在于,所述α,β-不饱和羰基化合物具有羧基、羟基、磺酸基等官能团。

7.根据权利要求1所述的一种具有可控性的梳状结构环境友好型阻垢剂,其特征在于,所述α,β-不饱和羰基化合物的比例为10%~50%。

8.根据权利要求1所述的一种具有可控性的梳状结构环境友好型阻垢剂,其特征在于,所述步骤(2)中反应温度为80℃~130℃。

9.根据权利要求1所述的一种具有可控性的梳状结构环境友好型阻垢剂,其特征在于,所述步骤(2)中反应时间为1h~6h。


技术总结
本发明涉及阻垢剂领域,具体涉及一种具有可控性的梳结构环境友好型阻垢剂的制备方法。本发明以具有多官能度的环境友好材料聚乙烯醇、2‑溴‑2‑甲基丙酸‑2,5‑二氧吡咯烷酮‑1‑酰基酯和α,β‑不饱和羰基化合物为原料,通过原子转移自由基聚合反应(ATRP)制备具有梳状结构的阻垢剂。通过聚乙烯醇与支链种类、组分投料比的调控实现阻垢性能的可控性。

技术研发人员:张静静;黄治强;石军;许艳玲
受保护的技术使用者:天津农学院
技术研发日:2019.12.17
技术公布日:2021.06.18
再多了解一些
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1