一种具有可控性的刷状结构环境友好型阻垢剂的制备方法与流程

文档序号:25543447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刷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。

经过近两个世纪的研究,阻垢剂经历了从无机磷酸盐类到有机膦酸盐类,再到高分子阻垢剂的发展历程。而聚合物阻垢剂的发展经历了几次较大的变革:(1)按照其发展历程及起主要作用的官能团可以分为天然聚合物阻垢剂、羧酸类聚合物阻垢剂、磺酸类聚合物阻垢剂、含膦类聚合物阻垢剂,环境友好型聚合物阻垢剂。随着人们环保意识的增强,易生物降解的环境友好型聚合物阻垢剂逐渐成为研究的热点,近年研究较多的主要有聚天冬氨酸和聚环氧琥珀酸以及其衍生物。(2)按照其结构方面的研究,则可以分为直链和树枝状大分子,neofotistou及demadis等人研究了聚酰胺树状聚合物对工业冷却水进行处理,发现其能有效地抑制由sio2及金属氧化物的沉积而产生的污垢,naka等人也系统地研究过树状大分子对caco3晶体的影响,表明树枝状大分子会使碳酸钙晶体由稳定方解石转变为球霰石,且其尺寸随着分支越多,caco3晶体的晶体尺寸越小,越不易沉积。

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刷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刷状结构环境友好型阻垢剂,其特征在于,所述阻垢剂基于michael加成反应,以具有多官能度的环境友好材料聚乙烯醇和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。其特征在于,包含以下步骤:将聚乙烯醇和催化剂混合均匀后,加入一定量的α,β-不饱和羰基化合物,混合均匀后升温反应一定时间,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16000g/mol~200000g/mol,醇解度为85%~89%。

本发明的第二优选技术方案为:在上述步骤中,所述催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、三乙胺等碱性催化剂。

本发明的第三优选技术方案为:在上述步骤中,所述催化剂质量百分含量为5%~20%。

本发明的第四优选技术方案为:在上述步骤中,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:在上述步骤中,所述α,β-不饱和羰基化合物的比例为5%~50%。

本发明的第六优选技术方案为:在上述步骤中,所述反应温度为50℃~80℃。

本发明的第七优选技术方案为:在上述步骤中,所述反应时间为1h~24h。

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47000g/mol醇解度为88%的聚乙烯醇与5%的三乙胺溶于水中,然后加入50%具有羧基基团的α,β-不饱和羰基化合物,混合均匀后,升温至50℃,反应10h,得到产物。采用静态阻垢法测定,阻垢率为88.1%。

实施例2

将分子量为16000g/mol醇解度为85%的聚乙烯醇与10%的氢氧化钠溶于水中,然后加入5%具有磺酸基基团的α,β-不饱和羰基化合物,混合均匀后,升温至65℃,反应5h,得到产物。采用静态阻垢法测定,阻垢率为83.6%。

实施例3

将分子量为168000g/mol醇解度为86%的聚乙烯醇与15%的氢氧化钾溶于水中,然后加入40%具有羟基基团的α,β-不饱和羰基化合物,混合均匀后,升温至75℃,反应1h,得到产物。采用静态阻垢法测定,阻垢率为82.9%。

实施例4

将分子量为145000g/mol醇解度为89%的聚乙烯醇与10%的三乙胺溶于水中,然后加入10%具有磺酸基基团的α,β-不饱和羰基化合物,混合均匀后,升温至60℃,反应15h,得到产物。采用静态阻垢法测定,阻垢率为85.9%。

实施例5

将分子量为180000g/mol醇解度为85%的聚乙烯醇与20%的氢氧化钠溶于水中,然后加入20%具有羧基基团的α,β-不饱和羰基化合物,混合均匀后,升温至80℃,反应24h,得到产物。采用静态阻垢法测定,阻垢率为87.6%。

实施例6

将分子量为200000g/mol醇解度为86%的聚乙烯醇与15%的三乙胺溶于水中,然后加入30%具有羟基基团的α,β-不饱和羰基化合物,混合均匀后,升温至55℃,反应20h,得到产物。采用静态阻垢法测定,阻垢率为85.3%。

实施例7

将分子量为31000g/mol醇解度为88%的聚乙烯醇与5%的氢氧化钾溶于水中,然后加入15%具有磺酸基基团的α,β-不饱和羰基化合物,混合均匀后,升温至70℃,反应6h,得到产物。采用静态阻垢法测定,阻垢率为85.0%。

实施例8

将分子量为67000g/mol醇解度为87%的聚乙烯醇与20%的三乙胺溶于水中,然后加入25%具有羟基基团的α,β-不饱和羰基化合物,混合均匀后,升温至80℃,反应22h,得到产物。采用静态阻垢法测定,阻垢率为83.6%。

再多了解一些
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