用于工业循环冷却水处理的阻垢分散剂及制备方法

专利名称：用于工业循环冷却水处理的阻垢分散剂及制备方法
技术领域：
本发明涉及一种用于工业循环冷却水处理的阻垢分散剂及制备方法，特别是在工业循 环冷却水处理中用作碳酸钙和硫酸钙的阻垢分散剂及制备方法，属化工产品技术领域。
技术背景在水资源日益匮乏的现状下，工业冷却水循环使用可大大降低水的消耗，为企业节能 降耗起到重要作用。但是，工业冷却水在循环使用过程中为了防止结垢和管道腐蚀，需要 对水进行处理，这就是工业循环冷却水处理。目前，工业循环冷却水处理剂的主要成分为 阻垢分散剂，阻垢分散剂主要是由马来酸(马来酸酐水解生成)、丙烯酸、丙烯酸酯、衣 康酸等单体水溶液均聚或共聚而成，其相关技术已在中国专利93112136.1， 200510024555.0， 01127431. X等文件中公开。就现有技术而言，不饱和羧酸酯能够对不 饱和羧酸的共聚物进行改性而提高聚合物的阻垢分散力，但一元不饱和羧酸酯如丙烯酸酯 的水溶性能特别差，因此在引入不饱和羧酸酯的共聚物中不饱和羧酸酯的量很小，这就影 响了共聚物阻垢分散能力的提高。 发明内容本发明所要解决的技术问题是克服现有技术之缺陷而提供一种阻垢分散 能力 强，特别适用于高钙、高碱度、高pH值水质的用于工业循环冷却水处理的阻坭分散剂及 制备方法。解决上述问题的技术方案是一种用于工业循环冷却水处理的阻垢分散剂，其特别之处是，它由马来酸一马来酸单 酯一丙烯酸三元共聚而成，所述马来酸、马来酸单酯、丙烯酸三种单体的摩尔比例为2:<formula>formula see original document page 3</formula>上述用于工业循环冷却水处理的阻垢分散剂的制备方法，它按照以下步骤进行 a.酯化按照摩尔数比例1 : 1取马来酸酐和碳原子数《3的一元醇CnH^0H混合，在80 1lcrc进行酯化，酯化i小时后生成马来酸单酯；b.共聚按上述单体配比取能水解生成等摩尔马来酸的马来酸酐、马来酸单酯、丙烯酸，使用30%的过氧化氢和硫酸亚铁铵引发催化，所述过氧化氢和马来酸酐质量比例 为1 : 2，硫酸亚铁铵的量为马来酸酐质量的0.5%;加入分子量调节剂异丙醇，所述异丙醇、水和马来酸酐质量比例为l : 1.2 : 4。上述用于工业循环冷却水处理的阻垢分散剂的制备方法，所述共聚步骤的操作方法如下将能水解生成等摩尔马来酸的马来酸酐、马来酸单酯、硫酸亚铁铵、异丙醇和水依次加入装有回流冷凝器和搅拌的反应器中，加热到95'C，同时分别滴加过氧化氢和丙烯酸， 反应开始，温度慢慢升高，控制滴加速度维持聚合反应温度102土rC，在3小时内将丙烯酸和过氧化氢滴加完毕，再在102士rc温度下反应i小时即制备出阻垢分散剂马来酸一马来酸单酯一丙烯酸共聚物，整个反应过程在搅拌下进行。本发明在现有技术马来酸一丙烯酸共聚物基础上引入马来酸单酯，合成出马来酸一马 来酸单酯一丙烯酸三元共聚物，该三元共聚物作为阻垢分散剂具有有效成分含量高、阻垢分散能力强等特点，能有效的螯合Zn2+，使其在较高碱度下呈溶解状态。本发明产品可在工业循环冷却水处理中用作碳酸钙和硫酸钙的阻垢分散剂，特别适用于高钙、高碱度和高pH值下的工业循环冷却水处理，阻垢率可达到95%以上，若和有机膦酸复配使用效果更好。
具体实施方式
本发明所述的阻垢分散剂为马来酸一马来酸单酯一丙烯酸三元共聚物，其结构式为<formula>formula see original document page 0</formula>该共聚物为粘稠状棕色透明水溶液，有效物质含量70% ，相对分子质量IOOO—1200， pH值(1%水溶液)1，密度(25°C) 1.4g/cm3，溶解度与水、乙二醇、乙醇混溶，游 离单体含量(以马来酸计)小于1%。本发明与现有技术相比其关键之处是在马来酸和丙烯酸共聚物的基础上引入马来酸 单酯，合成出马来酸一马来酸单酯一丙烯酸三元共聚物。马来酸是不饱和二元羧酸，马来酸单酯分子内既有羧基又有酯键，所以马来酸单酯水溶性要好于一元不饱和羧酸酯和二元不饱和羧酸二酯，在引入马来酸单酯的共聚物中马来酸单酯的量可以较大，且马来酸单酯 的聚合活性要高于马来酸，在有效控制共聚物分子量的基础上也就最大限度地提高了共聚 物的阻垢分散能力。以下提供几个具体的实施例实施例1:按照摩尔数比例1 : 1取马来酸酐和碳原子数《3的一元醇C凡wOH混合，在8(TC进行酯化，酯化i小时后生成马来酸单酯；按单体摩尔比例为2:i:i取能水解生成等摩尔马来酸的马来酸酐、上述马来酸单酯和丙烯酸共聚，使用硫酸亚铁铵和30%的过氧化氢引发催化，过氧化氢和马来酸酐质量比例为i : 2，硫酸亚铁铵的量为马来酸 酐质量的0.5%;加入分子量调节剂异丙醇，异丙醇、水和马来酸酐质量比例为l : 1.2 : 4。上述共聚步骤的操作方法如下将能水解生成等摩尔马来酸的马来酸酐、马来酸单酯、硫酸亚铁铵、异丙醇和水依次加入装有回流冷凝器和搅拌的反应器中，加热到95°C，同时分别滴加过氧化氢和丙烯酸，反应开始，温度慢慢升高，控制滴加速度维持聚合反应温度 i02±rc，在3小时内将丙烯酸和过氧化氢滴加完毕，再在102土rc温度下反应i小时即制备出阻垢分散剂马来酸一马来酸单酯一丙烯酸共聚物，整个反应过程在搅拌下进行。实施例2:按照摩尔数比例i: i取马来酸酐和碳原子数《3的一元醇c;HmOh混合，在IO(TC进行酯化，酯化1小时后生成马来酸单酯；按单体摩尔比例为2 : 1. 25 : 0. 75取能水解生成等摩尔马来酸的马来酸酐、上述马来酸单酯和丙烯酸共聚，使用硫酸亚铁铵和30%的过氧化氢引发催化，过氧化氢和马来酸酐质量比例为1:2，硫酸亚铁铵的量为马来酸酑质量的0.5%;加入分子量调节剂异丙醇，异丙醇、水和马来酸酐质量比例为l:i.2:4。上述共聚步骤的操作方法如下将能水解生成等摩尔马来酸的马来酸酐、马来酸单酯、硫酸亚铁铵、异丙醇和水依次加入装有回流冷凝器和搅拌的反应器中，加热到95°C，同时分别滴加过氧化氢和丙烯酸，反应开始，温度慢慢升高，控制滴加速度维持聚合反应温度io2±rc，在3小时内将丙烯酸和过氧化氢滴加完毕，再在102土rc温度下 反应1小时即制备出阻垢分散剂马来酸一马来酸单酯一丙烯酸共聚物，整个反应过程在搅 拌下进行。实施例3:按照摩尔数比例1 : 1取马来酸酐和碳原子数《3的一元醇C凡wOH混合， 在ll(TC进行酯化，酯化1小时后生成马来酸单酯；按单体摩尔比例为2 : 1. 5 : 0. 5取能水解生成等摩尔马来酸的马来酸酐、上述马来酸单酯和丙烯酸共聚，使用硫酸亚铁铵和
30%的过氧化氢引发催化，过氧化氢和马来酸酐质量比例为1 : 2，硫酸亚铁铵的量为马
来酸酐质量的0.5%;加入分子量调节剂异丙醇，异丙醇、水和马来酸酐质量比例为
l:i.2:4。上述共聚步骤的操作方法如下将能水解生成等摩尔马来酸的马来酸酐、马
来酸单酯、硫酸亚铁铵、异丙醇和水依次加入装有回流冷凝器和搅拌的反应器中，加热到
95°C，同时分别滴加过氧化氢和丙烯酸，反应开始，温度慢慢升高，控制滴加速度维持聚
合反应温度io2土rc，在3小时内将丙烯酸和过氧化氢滴加完毕，再在io2土rc温度下 反应1小时即制备出阻垢分散剂马来酸一马来酸单酯一丙烯酸共聚物，整个反应过程在搅 拌下进行。
取按上述实施例制备的阻垢分散剂采用静态阻垢法进行阻垢性能评定，实验用水:Ca2+ 含量465mgCaC03/L, Mg"含量150mgMgC03/L， HC03—含量310mgCaC03/L,电导率1072 u s/cm。
温度80±rC，时间lOh，浓縮倍数1.5，阻垢分散剂使用量6mg/L(折合成纯物质)，
阻垢率分别为95. 6%, 96. 4%, 96. 8%。
权利要求
1. 一种用于工业循环冷却水处理的阻垢分散剂，其特征在于，它由马来酸—马来酸单酯—丙烯酸三元共聚而成，所述马来酸、马来酸单酯、丙烯酸三种单体的摩尔比例为2∶1～1.5∶0.5～1，其结构式为id="icf0001" file="S2008100551795C00011.gif" wi="106" he="22" top= "79" left = "49" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="no"/>
2. 根据权利要求1所述的用于工业循环冷却水处理的阻垢分散剂的制备方法，其特征在于，它按照以下步骤进行a.酯化按照摩尔数比例1 : 1取马来酸酐和碳原子数《3的一元醇CnH2n+10H混合， 在80 11(TC进行酯化，酯化1小时后生成马来酸单酯；b.共聚按上述单体配比取能水解生成等摩尔马来酸的马来酸酐、马来酸单酯、丙烯酸，使用30%的过氧化氢和硫酸亚铁铵引发催化，所述过氧化氢和马来酸酐质量比例 为1 : 2，硫酸亚铁铵的量为马来酸酐质量的0.5%;加入分子量调节剂异丙醇，所述异丙醇、水和马来酸酐质量比例为l: 1.2 : 4。
3. 根据权利要求2所述的用于工业循环冷却水处理的阻垢分散剂的制备方法，其特征在于，所述共聚步骤的操作方法如下将能水解生成等摩尔马来酸的马来酸酐、马来酸单酯、硫酸亚铁铵、异丙醇和水依次加入装有回流冷凝器和搅拌的反应器中，加热到95 'C，同时分别滴加过氧化氢和丙烯酸，反应开始，温度慢慢升高，控制滴加速度维持聚合反应温度io2士rc，在3小时内将丙烯酸和过氧化氢滴加完毕，再在io2士rc温度下反 应1小时即制备出所述的阻垢分散剂，整个反应过程在搅拌下进行。
全文摘要
一种用于工业循环冷却水处理的阻垢分散剂及制备方法，属化工产品技术领域，用于解决提高阻垢分散能力的问题。技术方案是，它由马来酸—马来酸单酯—丙烯酸三元共聚而成，所述马来酸、马来酸单酯、丙烯酸三种单体的摩尔比例为2∶1～1.5∶0.5～1。本发明制备方法由酯化和共聚等步骤组成。本发明在现有技术马来酸—丙烯酸共聚物基础上合成出马来酸—马来酸单酯—丙烯酸三元共聚物，该三元共聚物作为阻垢分散剂具有有效成分含量高、阻垢分散能力强等特点，能有效的螯合Zn²⁺，使其在较高碱度下呈溶解状态，可在工业循环冷却水处理中用作碳酸钙和硫酸钙的阻垢分散剂，阻垢率可达到95％以上。
文档编号C08F222/00GK101279798SQ200810055179
公开日2008年10月8日 申请日期2008年5月29日 优先权日2008年5月29日
发明者刘振法, 张彦河, 杨维之 申请人:河北省能源研究所