膦酰基马来酸酐-丙烯酸共聚物及其制备方法、应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及水处理领域，具体涉及一种膦酰基马来酸酐-丙烯酸共聚物及其制备 方法、应用。
【背景技术】
[0002] 马来酸酐-丙烯酸共聚物是一种良好的助洗剂，被广泛运用于洗涤剂和纺织印染 中。其分子结构中含有的羧酸官能团能螯合、分散钙镁离子。若将其作为阻垢剂，其阻垢效 果较差。《精细化工》2001年8月第18卷第8期487-489页报道了以马来酸酐、丙烯酸为 聚合单体，过硫酸铵为引发剂，亚硫酸氢钠为还原剂，采用聚合法制备马来酸酐-丙烯酸共 聚物，其对碳酸钙的阻垢率仅为51. 8%。
[0003] 目前工业循环水中常用的阻垢剂主要为磷系的，其分子结构中含有的膦酰基团具 有良好的阻垢效果，然而磷系阻垢剂存在着磷排放超标问题。若将膦酰基团嵌入马来酸 酐-丙烯酸共聚物的分子结构中，在提高马来酸酐-丙烯酸共聚物阻垢性能的同时可降低 磷排放。《石油炼制与化工》2004年7月第35卷第7期50-52页报道一种膦基马来酸酐-丙 烯酸共聚物的合成，投加量为2mg/L时，其对碳酸钙的阻垢率可达91. 8%。《精细石油化工 进展》2006年3月第7卷第3期33-34,41页同样报道了一种马来酸酐-丙烯酸含膦共聚 物的合成，其对碳酸钙和硫酸钙的最大阻垢率分别为87. 6%和95. 3%。但是以过硫酸铵为 引发剂，其产生的活化能较低，且过硫酸铵反应过程中会逸出氨气，对环境有害。本发明立 足于此，选用过硫酸钠为引发剂，以马来酸酐和丙烯酸为聚合单体，加入次磷酸钠提供膦酰 基团，合成一种膦酰基马来酸酐-丙烯酸共聚物阻垢剂。
【发明内容】
[0004] 针对上述问题，本发明提供一种很好解决了马来酸酐-丙烯酸共聚物阻垢效果较 差问题的膦酰基马来酸酐-丙烯酸共聚物（PMAAP)及其制备方法、应用。
[0005] 为达到上述目的，本发明膦酰基马来酸酐-丙烯酸共聚物，以马来酸酐和丙烯酸 为聚合单体，通过添加次磷酸钠提供膦酰基团，以过硫酸钠为引发剂，合成膦酰基马来酸 酐-丙烯酸共聚物；
[0006] 其中，所述的膦酰基马来酸酐-丙烯酸共聚物的合成化学反应方程式如下：
[0007]
【主权项】
1. 一种膦酰基马来酸酐-丙烯酸共聚物，其特征在于：以马来酸酐和丙烯酸为聚合单 体，通过添加次磷酸钠提供膦酰基团，以过硫酸钠为引发剂，合成膦酰基马来酸酐-丙烯酸 共聚物； 其中，所述的膦酰基马来酸酐-丙烯酸共聚物的合成化学反应方程式如下：
2. -种膦酰基马来酸酐-丙烯酸共聚物的制备方法，其特征在于：所述方法以马来酸 酐和丙烯酸为聚合单体，通过添加次磷酸钠提供膦酰基团，以过硫酸钠为引发剂，合成膦酰 基马来酸酐-丙烯酸共聚物，其中，合成膦酰基马来酸酐-丙烯酸共聚物的制备方法包括如 下步骤： 步骤1 :向装有回流冷凝管和温度计的反应釜中加入马来酸酐和蒸馏水，升温至80°C， 启动搅拌器进行搅拌，搅拌转速为400r/min; 步骤2 :待马来酸酐完全溶解后，称取次磷酸钠溶解于丙烯酸中配成次磷酸钠和丙烯 酸的混合溶液，同时称取过硫酸钠溶解于蒸馏水，同时滴加次磷酸钠和丙烯酸的混合溶液 和过硫酸钠溶液，控制两种溶液在55min至65min滴完；滴加完毕后，将反应釜的温度升至 90°C，回流反应4h; 步骤3 :将反应后的溶液倒入旋转蒸发器的旋蒸器中，旋转蒸发器的水浴温度调至 80°C_85°C，循环水力真空泵的压力升至0?IMPa时进行减压蒸馏1. 5h-2. 5h，所得液体为膦 酰基马来酸酐-丙烯酸共聚物； 所述的膦酰基马来酸酐-丙烯酸共聚物的合成化学反应方程式如下：
3. 根据权利要求2所述的膦酰基马来酸酐-丙烯酸共聚物的制备方法，其特征在于： 步骤1中的马来酸酐和步骤2中的丙烯酸的摩尔比为1:3,n(马来酸酐）：n(丙烯酸） = 1:3; 步骤1中蒸馏水和步骤1中马来酸酐的摩尔比为20:1，n(蒸馏水）：n(马来酸酐）= 20:1 ； 步骤2中次磷酸钠的加入量为马来酸酐和丙烯酸质量之和的20 %，m(次磷酸 钠）：m([马来酸酐]+ [丙稀酸])=1:5 ; 步骤2中过硫酸钠的加入量为马来酸酐和丙烯酸质量之和的10 %，m(过硫酸 钠）：m([马来酸酐]+ [丙稀酸])=1:10。
4. 一种膦酰基马来酸酐_丙烯酸共聚物的应用，其特征在于：用于工业循环水的阻垢 剂，所述的膦酰基马来酸酐-丙烯酸共聚物为权利要求1至3任一所述的膦酰基马来酸 酐-丙烯酸共聚物。
【专利摘要】本发明公开一种膦酰基马来酸酐-丙烯酸共聚物的制备方法及应用，主要针对马来酸酐-丙烯酸共聚物阻垢效果较差这一问题，以马来酸酐和丙烯酸为聚合单体，通过添加次磷酸钠提供膦酰基团，以过硫酸钠为引发剂，合成一种膦酰基马来酸酐-丙烯酸共聚物(PMAAAP)。本发明具有合成工艺简单、无高温高压反应条件，有效避免了化工合成生产过程的安全及环保问题，阻垢效果优良，且含磷量低，大大减少了工业循环冷却水中的磷含量，尾水排入地表水体中不会造成磷污染。
【IPC分类】C02F5-14
【公开号】CN104773847
【申请号】CN201510203501
【发明人】姚立荣, 张文艺, 程寒飞, 李文昱
【申请人】中冶华天工程技术有限公司, 中冶华天（安徽）节能环保研究院有限公司
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年4月24日