一种新型聚合物水处理药剂及其合成方法
【专利摘要】本发明提供一种新型聚合物水处理药剂的合成方法，该聚合物是由马来酸酐与异丙烯膦酸在溶剂中，引发共聚合而成。本聚合物耐热分解性能优异，可广泛应用于钢铁、电力、化肥、石油化工等行业的工业循环冷却水以及锅炉、油田注水等领域。
【专利说明】一种新型聚合物水处理药剂及其合成方法
【技术领域】
[0001]本发明属于水处理药剂领域，提供一种新型聚合物水处理药剂的合成方法。
【背景技术】
[0002]有机膦酸化合物由于在分子中具有稳定的C-P键，不易水解，又具有较好的缓蚀阻垢性能，因而近年来受到广泛的重视。但常规有机膦酸由于分子量低，有机膦酸基团数目有限，给使用带来一定的限制。
[0003]因此，在水质稳定技术中均采用复合配方，一方面是为了充分利用各种药剂之间的协同效应，克服现有各种单一药剂的局限性。因此集阻垢、分散、缓蚀、低磷等多种性能为一体的单一药剂，符合未来水处理药剂的发展方向。同时，也为“全有机”配方开辟了广阔的前景。
[0004]因IPPA含有不饱和α，β -碳碳双键和膦酰基基团，双键具有较高的活性，能与其他含-C00H、-SO3H, -0Η,季铵盐等功能性基团的单体共聚生成两元或多元聚合物，优异的稳定Zn2 +和分散氧化铁的性能，同时满足工业循环冷却水系统的分散阻垢、缓蚀、杀菌灭藻的要求，达到分子内部协同效应，简化现场使用加药的繁琐程序。在一个分子中同时引入膦酸基、羧基、磺酸基等多种活性基团，通过调节各单体在共聚物中的比例，充分发挥各组分的特性，开发出单剂型兼具阻垢缓蚀等多种功能的高效水稳剂，试验证实产品具有良好的化学稳定性，在高温、高PH和高硬度等水质条件下都能获得令人满意的阻垢缓蚀效果。可广泛应用于钢铁、电力、化肥、石油化工等行业的工业循环冷却水以及锅炉水、油田注水中，是一种具有很好推广应用前景的新型高效水质稳定剂。
[0005]在石油工业钻井过程中，由于粘土的分散和其他各种因素造成的污染往往引起钻井泥浆稠化，即泥浆的粘度和切 力增高。目前我国油井越钻越深，井温越来越高，泥浆稠化引起的问题变得越来越突出。为了控制泥浆的稠化，早在30年代就开始使用无机聚磷酸盐类降粘剂，这类降粘剂在低温下有良好的降粘效果，但在65°C左右就开始分解。分析其原因，聚磷酸盐类能用于降粘剂之所以效果好，是因为分子中带有多个阴离子磷酸基团所致。不能用于高温，抗温性差的原因是分子中含有酯键，这种化学键在高温及碱性条件下均可发生水解，且温度越高，水解速度越快，降粘作用就越差。因此，根据泥浆降粘剂的结构特点及其作用机理，采用异丙烯膦酸与丙烯酸进行共聚，在聚合物中避免了酯键，分子中由C一C及C一P等饱和键组成，从而使聚合物的热稳定性大大增强，聚合物具有明显的抗温能力。该降粘剂具有较强的抗温、抗污染能力，为一种性能优良的泥浆降粘剂，具有很好的开发前景。[0006]随着现代工业的飞速发展和环境要求的不断提高，人们对水处理技术的要求越来越高。兼有阻垢、缓蚀等多种性能的多功能水处理药剂的研究开发是目前国内外水处理药剂研究和开发的热点。有机膦酸盐如羟基乙叉二膦酸(HDPE)、氨基三甲又膦酸(ATMP)、乙二胺四甲叉膦酸(EDTMP)、2 —膦酸基丁烷一 1，2-4 —三羧酸(PBTCA)等，因具有优异的阻碳酸钙垢性能和较好的缓蚀作用而得到广泛的应用，但由于它们的分子量较小，功能基团较少，对磷酸钙垢、锌盐和氧化铁的抑制作用性能较差。水溶性共聚物具有优良的阻碳酸钙垢、磷酸钙垢、硫酸钙垢、磷酸镁垢等性能，而且还能抑制锌盐的沉积和分散氧化铁，因而在水处理中也得到广泛的应用。人们在最早使用的丙烯酸、马来酸酐等单体的基础上又引入了丙烯酰胺、丙烯酸羟丙酯、磺酸盐等单体，从而大大地提高了聚合物对碳酸钙垢、磷酸钙垢以及锌盐和氧化铁的阻垢分散能力，但其缓蚀性能相对较差。而将有机膦酸盐中的膦酸基团一 PO(OH)2引入到聚合物中，不仅可以使阻垢分散性能得以保持，而且还可以大大提高缓蚀性能，达到缓蚀和阻垢双重功效。
【发明内容】
[0007]为了解决越来越苛刻条件水处理药剂使用的要求，本发明提供了一种新型聚合物，具有如下结构式:
【权利要求】
1.一种新型聚合物水处理药剂，具有如下结构式:
2.权利要求1所述的新型聚合物水处理药剂，其具体合成方法是:将异丙烯膦酸、马来酸酐与溶剂加入到反应釜中，开启搅拌和加热，将引发剂配制成水溶液加入滴加罐，滴加引发剂溶液，保温反应得目标共聚物，用凝胶色谱测试分子量。
3.根据权利要求2所述的一种新型聚合物水处理药剂的合成方法，其特征在于:上述异丙烯膦酸与马来酸酐的摩尔比为的1:0.1~10。
4.根据权利要求2所述的一种新型聚合物水处理药剂的合成方法，其特征在于:上述的溶剂选自水、甲醇、乙醇、异丙醇其中的一种或水与前述其中之一醇的混合溶剂。
5.根据权利要求2所述的一种新型聚合物水处理药剂的合成方法，其特征在于:上述的溶剂的加入量为单体总质量的40%~250%。
6.根据权利要求2所述的一种新型聚合物水处理药剂的合成方法，其特征在于:上述的反应釜温度加热至60~90°C。
7.根据权利要求2所述的一种新型聚合物水处理药剂的合成方法，其特征在于:上述共聚反应的引发剂选自偶氮二异丁基脒盐酸盐、偶氮二异(N -胺乙基)丁脒、(N，N-1-二羟乙基)偶氮二异丁脒盐酸盐，双氧水、过氧化苯甲酰、过氧化甲乙酮、过氧化环己酮、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯、过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵，过氧化苯甲酰/N，N- 二甲基苯胺、过硫酸铵/亚硫酸氢钠、过硫酸钾/亚硫酸氢钠、过硫酸铵/硫酸亚铁铵、过氧化氢/硫酸亚铁、过氧化苯甲酰/焦磷酸亚铁、过硫酸盐/硫醇、异丙苯过氧化氢/氯化亚铁、过硫酸钾/氯化亚铁、过氧化氢/氯化亚铁、异丙苯过氧化氢/四乙烯亚胺其中的一种或多种。
8.根据权利要求7所述的一种新型聚合物水处理药剂的合成方法，其特征在于:上述的引发剂加入量为单体总质量的0.1~10%，上述的引发剂水溶液的质量浓度为10%，上述的引发剂的滴加时间为0.5~3小时。
9.根据权利要求2所述的一种新型聚合物水处理药剂的合成方法，其特征在于:上述的保温反应的时间为2~5小时。
10.根据权利要求2所述的一种新型聚合物水处理药剂的合成方法，其特征在于:上述的所得共聚物的平均分子量为2000-20000，优选的是3000-8000。
【文档编号】C02F5/14GK103708633SQ201310636326
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年12月3日 优先权日:2013年12月3日
【发明者】万振涛, 程终发, 张秀华, 刘全华, 田忠伟 申请人:山东省泰和水处理有限公司