一种环保型缓蚀阻垢剂及其制备方法与流程

本发明涉及环保材料领域，特别涉及一种环保型缓蚀阻垢剂及其制备方法。

背景技术：

锅炉是一种能量转换设备，向锅炉输入的能量有燃料中的化学能、电能等，而锅炉输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体。而现有工业用水普遍都含有大量的钙、镁离子等，而这些离子在锅炉使用过程中，普遍都会在锅炉内产生积垢。如果不及时进行处理，锅炉的炉壁上的积垢就很容易变厚，进而就会严重影响锅炉的导热性能。而现有技术中，普遍会在锅炉用水内加入防腐阻垢剂，降低炉水硬度软化水质，从而减少锅炉结垢及被腐蚀的概率。

然而，现有的缓蚀阻垢剂中普遍都含有有机膦系化合物，例如出氨基三叉二瞵酸(atmp)、羟基乙叉二膦酸(hedp)、乙二胺四甲叉膦酸(edtmp)、二亚乙基三胺五甲基膦酸(dtpmp)、多元醇膦酸酯、2一膦酸基丁烷一1，2，4一三羧酸(pbtca)等。虽然，添加了有机膦化合物的缓蚀阻垢剂普遍具有阻垢、缓蚀、防冻和润滑等功能，但是有机膦具有较大的毒性，对环境容易造成不良影响。

因而，有必要研发出一种既具有阻垢、缓蚀的功能，又具备良好的环保特性的缓蚀阻垢剂。

技术实现要素：

本发明提供了一种环保型缓蚀阻垢剂，其不仅具有良好的阻垢和缓蚀性能，同时其对环境也较为友好，适合多领域使用，另外其制备方法也较为简单，可进行规模化生产。

本发明是通过以下技术方案得以实现的：

一种环保型缓蚀阻垢剂，按质量份数计，包括如下组分，冰醋酸3～9份、缓蚀剂2～4份、表面活性剂1～3份、金属螯合剂0.5～1.5份、润滑剂3～5份、淀粉1～3份、柠檬酸1～2份、柠檬酸单铵2～4份、几丁聚糖3～7份、碘化盐1～3份、富马酸-丙烯磺酸共聚物2～4份、脂肪醛4～8份、衣康酸共聚物3～5份和去离子水32～44份。

首先，金属螯合剂的使用能够对金属钙、镁起到螯合作用，从而使它们成为稳定的螯合物，这样也就降低了钙、镁离子与水中的碳酸根、氢氧根等发生结合生成沉淀而于锅炉炉壁积垢的概率。

其次，带有阻垢剂的水在锅炉内流动的时候，缓蚀剂能够对锅炉的内壁起到保护作用，从而降低了水对锅炉炉壁造成的腐蚀。

再者，几丁聚糖具有良好的杀菌作用，从而能够有效地抑制锅炉内和水中的微生物以及藻类的繁殖，这样也就能够降低微生物以及藻类附着于锅炉壁上对锅炉造成破坏。

最后，本申请的阻垢剂并未添加任何有机膦，且所有的组分都是可降解的，从而避免了对环境造成污染。

优选为，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠和十二烷基苯磺酸钾的混合物，且两者的质量比为1∶1。

通过采用上述技术方案，选用十二烷基苯磺酸钠和十二烷基苯磺酸钾作为表面活性剂，其有利于促进各原料之间的混合分散效果。

优选为，所述金属螯合剂为亚氨基琥珀酸四钠和乙二胺四乙酸二钠，且两者的质量比为1∶1～2。

优选为，所述脂肪醛为甲基辛乙醛、甲基壬乙醛和7-羟基-3，7-二甲基辛醛中的一种或几种的混合。

通过采用上述技术方案，脂肪醛具有香味，其有助于除去锅炉内的臭味，这样可以避免维修人员在进入锅炉内会感觉到严重不适。

优选为，所述衣康酸共聚物由衣康酸-丙烯磺酸钠-次亚磷酸钠共聚物和衣康酸-丙烯酸乙酯-丙烯酸共聚物以质量比为1∶(1～2)进行混合而得。

通过采用上述技术方案，衣康酸-丙烯磺酸钠-次亚磷酸钠共聚物和衣康酸-丙烯酸乙酯-丙烯酸共聚物对碳酸钙和磷酸钙均具有很强的阻垢能力，从而可以避免装置内流体动能的损失，而且这两种原料均具有良好的生物降解能力，有利于环境的保护，还有就是其能够对装置的壁面起到缓蚀作用，延长了锅炉的使用寿命。

优选为，所述缓蚀剂为碳酰胺、聚天冬氨酸和牛脂胺以质量比为1∶(0.5～1)∶(1～2)进行混合。

通过采用上述技术方案，碳酰胺不仅有助于对金属起到缓蚀的作用。同时，锅炉在加热过含有本申请阻垢剂的水之后，锅炉壁上往往都会残留一些碳酰胺、十二烷基苯磺酸钠和十二烷基苯磺酸钾。而碳酰胺和十二烷基苯磺酸盐在协同作用下能够对锅炉起到较好的防腐蚀的作用，有效地提高了锅炉的使用寿命。

而聚天冬氨酸的主要作用是阻垢和/或分散，兼有缓蚀作用。作为阻垢剂，特别适合于抑制冷却水、锅炉水及反渗透处理中的碳酸钙垢、硫酸钙垢、硫酸钡垢和磷酸钙垢的形成。对碳酸钙的阻垢率可达100％。同时，其具有分散作用并可有效防止金属设备的腐蚀。而且聚天冬氨酸与衣康酸-丙烯酸乙酯-丙烯酸共聚物进行复配使用，具有更高效且多功能的缓蚀阻垢作用。

而牛脂胺在使用的过程中，其分子以亲水基(例如，氨基)吸附于金属表面上，形成一层致密的憎水膜，从而能够对锅炉壁起到保护作用，降低了锅炉壁受受水腐蚀的概率。

优选为，所述碘化盐为碘化锂。

通过采用上述技术方案，碘化锂相较于其他碘化盐，不仅因为自身的物理性能而提高了阻垢剂中有机组分的热稳定性能。同时，碘化锂中的锂离子还能够与有机组分中的羰基之间存在配合作用，从而适当阻碍了有机分子及相应自由基的运动速率，因而使有机分子在受热分解时比完全自由的分子链需克服更大的能垒，从而，降低了阻垢剂内有机组分在锅炉使用过程中被降解的概率。

优选为，所述润滑剂为乙撑双脂肪酸酰胺。

通过采用上述技术方案，乙撑双脂肪酸酰胺其能够在锅炉水流动过程中，减少了与锅炉壁之间的摩擦阻力，从而也就降低了锅炉壁被侵蚀的概率。同时，锅炉壁上原已经产生的水垢，在乙撑双脂肪酸胺的作用下，其在锅炉壁上的附着力就会下降，从而更容易被从锅炉壁上冲击下来，这样也就起到了对锅炉壁的清洁效果。

一种环保型缓蚀阻垢剂的制备方法，包括如下步骤，

步骤一、按规定质量份数，将冰醋酸、缓蚀剂、表面活性剂、金属螯合剂以及润滑剂进行干混，之后加入总水量的1/2的去离子水，在100rpm转速下混合均匀，得到混合液一；

步骤二、向混合液一中加入淀粉、柠檬酸、柠檬酸单铵和几丁聚糖，并在80rpm转速下混合均匀，得到混合液二；

步骤三、将碘化盐、富马酸-丙烯磺酸共聚物、脂肪醛、衣康酸共聚物和剩下的1/2的去离子水加入到混合液二中，之后升温至70℃，并保温以120rpm转速进行搅拌混合均匀，得到半成品混合液；

步骤四、将半成品混合液趁热过滤，得到成品阻垢剂。

优选为，步骤三和步骤四均是在氮气环境下进行操作的。

通过采用上述技术方案，利用氮气对阻垢剂起到保护作用，避免升温后阻垢剂的成份受到氧气的氧化而发生变质，从而保证了阻垢剂的质量稳定。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

1、本申请阻垢剂使用的组分不仅能够保证有效的阻垢和缓蚀性能，同时对环境也基本没有污染；

2、几丁聚糖的添加能够有效地提高阻垢剂的抑菌性能，从而也就减少了微生物和藻类对锅炉壁造成破坏的概率；

3、碳酰胺和十二烷基苯磺酸盐进行协同作用，使用过本申请阻垢剂的锅炉还具有良好的腐蚀的效果。

附图说明

图1为一种环保型缓蚀阻垢剂的制备方法。

具体实施方式

以下结合附图1对本发明作进一步详细说明。

实施例一、

一种环保型缓蚀阻垢剂的制备方法，包括如下步骤，

步骤一、将3kg冰醋酸、2kg缓蚀剂、1kg表面活性剂、0.5kg金属螯合剂以及3kg润滑剂加入到混合器中进行干混，之后加入16kg去离子水，在100rpm转速下搅拌10min直至混合均匀，得到混合液一；

步骤二、向混合液一中加入1kg淀粉、1kg柠檬酸、2kg柠檬酸单铵和3kg几丁聚糖，并在80rpm转速下搅拌15min直至混合均匀，得到混合液二；

步骤三、将1kg碘化盐、2kg富马酸-丙烯磺酸共聚物、4kg脂肪醛、3kg衣康酸共聚物和16kg去离子水加入到混合液二中，并向混合器充满氮气，之后将混合器升温至70℃，并保温以120rpm转速持续搅拌10min，直至混合均匀，从而得到半成品混合液；

步骤四、将半成品混合液在氮气环境下趁热进行过滤，收集滤液得到成品阻垢剂。

其中，缓蚀剂为碳酰胺、聚天冬氨酸和牛脂胺以质量比为1∶0.5∶1进行混合的。表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠和十二烷基苯磺酸钾的混合物，且两者的质量比为1∶1。金属螯合剂为亚氨基琥珀酸四钠和乙二胺四乙酸二钠，且两者的质量比为1∶1。润滑剂为乙撑双脂肪酸酰胺。碘化盐为碘化锂。衣康酸共聚物由衣康酸-丙烯磺酸钠-次亚磷酸钠共聚物和衣康酸-丙烯酸乙酯-丙烯酸共聚物以质量比为1∶1进行混合而得。脂肪醛为甲基辛乙醛。

实施例二、

一种环保型缓蚀阻垢剂的制备方法，包括如下步骤，

步骤一、将9kg冰醋酸、4kg缓蚀剂、3kg表面活性剂、1.5kg金属螯合剂以及5kg润滑剂加入到混合器中进行干混，之后加入22kg去离子水，在100rpm转速下搅拌10min直至混合均匀，得到混合液一；

步骤二、向混合液一中加入3kg淀粉、2kg柠檬酸、4kg柠檬酸单铵和7kg几丁聚糖，并在80rpm转速下搅拌15min直至混合均匀，得到混合液二；

步骤三、将3kg碘化盐、4kg富马酸-丙烯磺酸共聚物、8kg脂肪醛、5kg衣康酸共聚物和22kg去离子水加入到混合液二中，并向混合器充满氮气，之后将混合器升温至70℃，并保温以120rpm转速持续搅拌10min，直至混合均匀，从而得到半成品混合液；

步骤四、将半成品混合液在氮气环境下趁热进行过滤，收集滤液得到成品阻垢剂。

其中，缓蚀剂为碳酰胺、聚天冬氨酸和牛脂胺以质量比为1∶1∶2进行混合的。表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠和十二烷基苯磺酸钾的混合物，且两者的质量比为1∶1。金属螯合剂为亚氨基琥珀酸四钠和乙二胺四乙酸二钠，且两者的质量比为1∶2。润滑剂为乙撑双脂肪酸酰胺。碘化盐为碘化锂。衣康酸共聚物由衣康酸-丙烯磺酸钠-次亚磷酸钠共聚物和衣康酸-丙烯酸乙酯-丙烯酸共聚物以质量比为1∶2进行混合而得。脂肪醛为甲基壬乙醛。

实施例三、

一种环保型缓蚀阻垢剂的制备方法，包括如下步骤，

步骤一、将6kg冰醋酸、3kg缓蚀剂、2kg表面活性剂、1kg金属螯合剂以及4kg润滑剂加入到混合器中进行干混，之后加入19kg去离子水在100rpm转速下搅拌10min直至混合均匀，得到混合液一；

步骤二、向混合液一中加入2kg淀粉、1.5kg柠檬酸、3kg柠檬酸单铵和5kg几丁聚糖，并在80rpm转速下搅拌15min直至混合均匀，得到混合液二；

步骤三、将2kg碘化盐、3kg富马酸-丙烯磺酸共聚物、6kg脂肪醛、4kg衣康酸共聚物和19kg去离子水加入到混合液二中，并向混合器充满氮气，之后将混合器升温至70℃，并保温以120rpm转速持续搅拌10min，直至混合均匀，从而得到半成品混合液；

步骤四、将半成品混合液在氮气环境下趁热进行过滤，收集滤液得到成品阻垢剂。

其中，缓蚀剂为碳酰胺、聚天冬氨酸和牛脂胺以质量比为1∶0.75∶1.5进行混合的。表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠和十二烷基苯磺酸钾的混合物，且两者的质量比为1∶1。金属螯合剂为亚氨基琥珀酸四钠和乙二胺四乙酸二钠，且两者的质量比为1∶1.5。润滑剂为乙撑双脂肪酸酰胺。碘化盐为碘化锂。衣康酸共聚物由衣康酸-丙烯磺酸钠-次亚磷酸钠共聚物和衣康酸-丙烯酸乙酯-丙烯酸共聚物以质量比为1∶1.5进行混合而得。脂肪醛为7-羟基-3，7-二甲基辛醛。

实施例四、

一种环保型缓蚀阻垢剂的制备方法，包括如下步骤，

步骤一、将6kg冰醋酸、2kg缓蚀剂、3kg表面活性剂、0.5kg金属螯合剂以及5kg润滑剂加入到混合器中进行干混，之后加入22kg去离子水，即32～44kg去离子水，在100rpm转速下搅拌10min直至混合均匀，得到混合液一；

步骤二、向混合液一中加入1kg淀粉、1.5kg柠檬酸、4kg柠檬酸单铵和5kg几丁聚糖，并在80rpm转速下搅拌15min直至混合均匀，得到混合液二；

步骤三、将3kg碘化盐、2kg富马酸-丙烯磺酸共聚物、6kg脂肪醛、4kg衣康酸共聚物和22kg去离子水加入到混合液二中，并向混合器充满氮气，之后将混合器升温至70℃，并保温以120rpm转速持续搅拌10min，直至混合均匀，从而得到半成品混合液；

步骤四、将半成品混合液在氮气环境下趁热进行过滤，收集滤液得到成品阻垢剂。

其中，缓蚀剂为碳酰胺、聚天冬氨酸和牛脂胺以质量比为1∶0.5∶1.5进行混合的。表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠和十二烷基苯磺酸钾的混合物，且两者的质量比为1∶1。金属螯合剂为亚氨基琥珀酸四钠和乙二胺四乙酸二钠，且两者的质量比为1∶2。润滑剂为乙撑双脂肪酸酰胺。碘化盐为碘化锂。衣康酸共聚物由衣康酸-丙烯磺酸钠-次亚磷酸钠共聚物和衣康酸-丙烯酸乙酯-丙烯酸共聚物以质量比为1∶1.5进行混合而得。脂肪醛为甲基辛乙醛、甲基壬乙醛和7-羟基-3，7-二甲基辛醛中的混合物，且三者的质量比为1∶1∶1。

实施例五、

一种环保型缓蚀阻垢剂的制备方法，包括如下步骤，

步骤一、将9kg冰醋酸、4kg缓蚀剂、1kg表面活性剂、1kg金属螯合剂以及4kg润滑剂加入到混合器中进行干混，之后加入16kg去离子水，在100rpm转速下搅拌10min直至混合均匀，得到混合液一；

步骤二、向混合液一中加入2kg淀粉、2kg柠檬酸、3kg柠檬酸单铵和5kg几丁聚糖，并在80rpm转速下搅拌15min直至混合均匀，得到混合液二；

步骤三、将2kg碘化盐、3kg富马酸-丙烯磺酸共聚物、4kg脂肪醛、5kg衣康酸共聚物和16kg去离子水加入到混合液二中，并向混合器充满氮气，之后将混合器升温至70℃，并保温以120rpm转速持续搅拌10min，直至混合均匀，从而得到半成品混合液；

步骤四、将半成品混合液在氮气环境下趁热进行过滤，收集滤液得到成品阻垢剂。

其中，缓蚀剂为碳酰胺、聚天冬氨酸和牛脂胺以质量比为1∶1∶2进行混合的。表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠和十二烷基苯磺酸钾的混合物，且两者的质量比为1∶1。金属螯合剂为亚氨基琥珀酸四钠和乙二胺四乙酸二钠，且两者的质量比为1∶2。润滑剂为乙撑双脂肪酸酰胺。碘化盐为碘化锂。衣康酸共聚物由衣康酸-丙烯磺酸钠-次亚磷酸钠共聚物和衣康酸-丙烯酸乙酯-丙烯酸共聚物以质量比为1∶1.5进行混合而得。脂肪醛为甲基辛乙醛和甲基壬乙醛的混合物，且两者的质量比为1∶1。

另外，本申请根据实施例三的制备方法设计了如下表一所示的对比例一至对比例四：

表一

按质量比为1∶1000加入到锅炉用水中，将锅炉用水通入到全新的锅炉中进行加热操作，分别进行如下检测：

1、连续使用7天后，观察锅炉壁上是否有积垢；

2、连续使用7天后，观察锅炉壁上是否有明显的损坏；

3、待锅炉使用7天后，抽干锅炉内的水，然后于25℃温度下空置30天，观察锅炉壁上菌落的数量；

4、利用ph值为1的酸液浸泡锅炉2小时，观察锅炉壁上是否腐蚀现象；

按质量比为1∶1000加入到锅炉用水中，将锅炉用水通入到已带有水垢的锅炉中进行加热操作，进行如下检测；

5、连续使用7天后，观察锅炉壁上是否有积垢；

结果如表二所示：

表二

从上表二可以看出，本申请的阻垢剂不仅具有良好的缓蚀和阻垢性能。同时，从实施例一和对比例一的比较中可以看出，本申请添加了乙撑双脂肪酸酰胺之后普还具有除垢的效果。而从实施例三与对比例二及对比例三的比较中可以看出，由于碳酰胺和十二烷基苯磺酸盐的协同作用，更有利于提高锅炉的防腐蚀的能力，从实施例三和对比例四的比较中可以，碘化锂有效地提高了阻垢剂热稳定性，降低了在锅炉加热中水中的阻垢剂发生分解的概率。最后，从实施例三和对比例五的比较中可以看出，几丁聚糖能够有效地抑制微生物的繁殖，尤其是厌氧微生物，从而也就降低了锅炉壁被破坏的概率。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。