專利名稱：衣康酸共聚物及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及衣康酸的共聚物，及其制備方法和作為水處理劑的應(yīng)用。
其技術(shù)解決方案是本發(fā)明衣康酸共聚物，該共聚物的鏈節(jié)結(jié)構(gòu)用下述通式(I)表示，其由衣康酸、(甲基)丙烯磺酸鹽、(甲基)丙烯酸羥基酯單體及引發(fā)劑在水溶液中聚合而得；該聚合物顏色為棕紅色或醬褐色，PH值為≤3.0； 其中R1代表氫原子、低級烷基、SO3X(X為鉀或鈉)、羥基酯；R2代表氫原子、低級烷基、SO3X(X為鉀或鈉)、羥基酯；R3代表氫原子、低級烷基、SO3X(X為鉀或鈉)、羥基酯；R4代表氫原子、低級烷基、SO3X(X為鉀或鈉)、羥基酯；其中R1～R4中至少有一個為磺酸基和一個為羥基酯；m的取代值范圍為2-10中任一整數(shù)；n的取值范圍為2-20中任一整數(shù)；i的取值范圍為1-8中任一整數(shù)。
上述(甲基)丙烯磺酸鹽可選自丙烯磺酸鈉(鉀)、甲基丙烯磺酸鈉(鉀)、乙基丙烯磺酸鈉(鉀)或苯基丙烯磺酸鈉(鉀)中的一種。優(yōu)選丙烯磺酸鈉。
上述(甲基)丙烯酸羥基酯可選自丙烯酸-2-羥基乙酯、丙烯酸-2-羥基丙酯、甲基丙烯酸-2-羥基乙酯或甲基丙烯酸-2-羥基丙酯中的一種。優(yōu)選丙烯酸-2-羥基丙酯。
上述衣康酸、(甲基)丙烯磺酸鹽、(甲基)丙烯酸羥基酯單體、引發(fā)劑及溶劑水的重量配比可如下，溶劑水100份、衣康酸10-50份、(甲基)丙烯磺酸鹽1-10份、(甲基)丙烯酸羥基酯5-40份、引發(fā)劑0.1-10份。優(yōu)選配比如下，溶劑水100份、衣康酸10-40份、(甲基)丙烯磺酸鹽2-8份、(甲基)丙烯酸羥基酯5-30份、引發(fā)劑0.1-8份。
上述衣康酸共聚物的制備方法，該方法包括衣康酸、(甲基)丙烯磺酸鹽與(甲基)丙烯酸羥基酯單體在能生成自由基的引發(fā)劑存在下反應(yīng)，有以下步驟，a)將選定重量的衣康酸、(甲基)丙烯磺酸鹽及選定重量的引發(fā)劑的小部分加至裝有選定重量的去離子水或軟化水大部分的反應(yīng)釜中，使其進行完全溶解；b)將選定重量的(甲基)丙烯酸羥基酯、剩余引發(fā)劑用剩余去離子水或軟化水進行完全溶解作為滴加或流加液，將滴加或流加液連續(xù)加入上述反應(yīng)釜中，進行聚合反應(yīng)；c)反應(yīng)溫度控制在70-110℃，滴加或流加反應(yīng)時間為1-10小時，后續(xù)反應(yīng)時間為0.5-10小時。
上述衣康酸共聚物可作為純水、軟化水或原水鍋爐的水處理中的阻垢緩蝕劑，及鍋爐、水冷卻器等系統(tǒng)的在線阻垢緩蝕劑或清洗劑的應(yīng)用。
本發(fā)明選用衣康酸(含兩個羧基，比丙烯酸多離解一個羧基)、(甲基)丙烯磺酸鹽、(甲基)丙烯酸羥基酯，加引發(fā)劑生產(chǎn)出聚合物作為水處理劑，一次聚合生產(chǎn)完，生產(chǎn)簡單、成本低、不含磷，水溶性好，防垢、除垢范圍廣，有效使用量0.1-30ppm，除垢效果達95％以上。對防止堿性鈣垢、鎂垢、磷酸鹽垢的形成及除垢特別有效，廣泛用于鍋爐、水處理系統(tǒng)的防垢、緩蝕，在線清洗，具有防垢、緩蝕、在線清洗三合一的功能。
已知衣康酸分子，含有兩個羧基，并含有一個雙鍵，比丙烯酸多離解一個羧基(-COOH)，提高了易結(jié)垢物質(zhì)及垢層微粒表面的電荷密度，使這些物質(zhì)微粒的排斥力大大增大，降低了微粒的結(jié)晶速度和加快垢層的離解速度，使晶體結(jié)構(gòu)畸變失去了垢鍵的作用，使結(jié)垢物質(zhì)保持分散狀態(tài)，阻止了水垢和污垢的形成及加快離解。原料A可選定10公斤、20公斤、40公斤或50公斤，優(yōu)選10公斤、20公斤或40公斤。
原料B通式為R1-CH＝CH-CH2-R2其中R1代表氫原子、低級烷基、SO3X(X為鉀或鈉)、羥基酯，R2代表氫原子、低級烷基、SO3X(X為鉀或鈉)、羥基酯；原料B可選定1公斤、3公斤、6公斤、8公斤或10公斤，優(yōu)選1公斤、3公斤、6公斤或8公斤。
(甲基)丙烯磺酸鹽在水處理劑中作用眾所周知，在弱酸性、中性、堿性溶液中穩(wěn)定性好，并在硬水中有良好的乳化、分散、阻垢、緩蝕能力。原料B可選用丙烯磺酸鈉(鉀)、甲基丙烯磺酸鈉(鉀)、乙基丙烯磺酸鈉(鉀)或苯基丙烯磺酸鈉(鉀)，優(yōu)選為丙烯磺酸鈉。
原料(C)通式為R3-CH＝CH-R4(甲基)丙烯酸羥基酯離解羥基作用同羧基類似。其中R3代表氫原子、低級烷基、SO3X(X為鉀或鈉)、羥基酯；R4代表氫原子、低級烷基、SO3X(X為鉀或鈉)、羥基酯；原料C可選定5公斤、10公斤、15公斤、30公斤或40公斤，優(yōu)選5公斤、10公斤、15公斤或30公斤。(甲基)丙烯酸羥基酯可選丙烯酸-2-羥基乙酯、丙烯酸-2-羥基丙酯，甲基丙烯酸-2-羥基乙酯或甲基丙烯酸-2-羥基丙酯，優(yōu)選丙烯酸-2-羥基丙酯。
原料D眾所周知，可選用過硫酸銨、過硫酸鈉、過硫酸鉀、過氧化二苯甲酰、硫酸鉀、硫酸鈉、硫酸鐵、硫酸亞鐵、亞硫酸鈉或亞硫酸鉀。D可選定0.1公斤、0.5公斤、1公斤、5公斤、8公斤或10公斤，優(yōu)選0.1公斤、0.5公斤、1公斤、5公斤或8公斤。以上引發(fā)劑，可以選用上述一種，也可以選用兩種或三種上述原料的混合物，例如可選用過硫酸銨、硫酸鈉、過硫酸鈉的混合物等，優(yōu)選過硫酸鉀(鈉)、硫酸亞鐵、亞硫酸鈉的混合物。
上述各單體原料、引發(fā)劑、溶劑水等的選用成分和重量可有如下組配方式例1、溶劑水100公斤，衣康酸10公斤，(甲基)丙烯磺酸鈉2公斤，(甲基)丙烯酸-2-羥基丙酯5公斤，過硫酸鈉0.2公斤。
例2、溶劑水100公斤，衣康酸20公斤，(甲基)丙烯磺酸鈉1公斤，(甲基)丙烯酸-2-羥基丙酯5公斤，過硫酸鈉3公斤。
例3、溶劑水100公斤，衣康酸20公斤，(甲基)丙烯磺酸鈉6公斤，(甲基)丙烯酸-2-羥基丙酯15公斤，過硫酸鈉5公斤。
例4、溶劑水100公斤，衣康酸20公斤，(甲基)丙烯磺酸鈉8公斤，(甲基)丙烯酸-2-羥基丙酯30公斤，過硫酸鈉0.5公斤。
例5、溶劑水100公斤，衣康酸40公斤，(甲基)丙烯磺酸鈉8公斤，(甲基)丙烯酸-2-羥基丙酯15公斤，過硫酸鈉8公斤。
例6、溶劑水100公斤，衣康酸40公斤，(甲基)丙烯磺酸鈉9公斤，(甲基)丙烯酸-2-羥基丙酯20公斤，過硫酸鈉8公斤。
例7、溶劑水100公斤，衣康酸40公斤，(甲基)丙烯磺酸鈉9公斤，(甲基)丙烯酸-2-羥基丙酯30公斤，過硫酸鈉5公斤。
例8、溶劑水100公斤，衣康酸40公斤，(甲基)丙烯磺酸鈉10公斤，(甲基)丙烯酸-2-羥基丙酯30公斤，過硫酸鈉8公斤。
例9、溶劑水100公斤，衣康酸50公斤，(甲基)丙烯磺酸鈉10公斤，(甲基)丙烯酸-2-羥基丙酯20公斤，亞硫酸鉀5公斤。
例10、溶劑水100公斤，衣康酸50公斤，(甲基)丙烯磺酸鈉6公斤，(甲基)丙烯酸-2-羥基丙酯30公斤，硫酸鉀、硫酸亞鐵、亞硫酸鈉的混合物10公斤。
上述例子僅對各原料重量配比及成分配伍組合的一部分進行說明，參照上述例子及結(jié)合前述給出的重量及成分關(guān)系可實現(xiàn)易見的不同組合的實現(xiàn)方式。
上述例1衣康酸共聚物的制備方法，a)將10公斤的衣康酸、2公斤的(甲基)丙烯磺酸鈉、0.05公斤過硫酸鈉(為引發(fā)劑的小部分，約占選定引發(fā)劑總重量的1/4左右)，加至裝有80公斤的去離子水或軟化水(占溶劑水的大部分，占溶劑水總重量的4/5)的反應(yīng)釜中，使其進行完全溶解；b)將5公斤的(甲基)丙烯酸-2-羥基丙酯、剩余過硫酸鈉用剩余去離子水或軟化水進行完全溶解作為滴加或流加液，將滴加或流加液連續(xù)加入上述反應(yīng)釜中，進行聚合反應(yīng)；c)反應(yīng)溫度可為70、80、90、100或110℃，滴加或流加反應(yīng)時間可為2、3、4、8或10小時，后續(xù)反應(yīng)時間為0.5、1、3、5、8或10小時。
上述例3衣康酸共聚物的制備方法，a)將20公斤的衣康酸、6公斤的(甲基)丙烯磺酸鈉、2公斤過硫酸鈉(為引發(fā)劑的小部分，占選定引發(fā)劑總重量的2/5)，加至裝有70公斤的去離子水或軟化水(占溶劑水的大部分，占溶劑水總重量的7/10)的反應(yīng)釜中，使其進行完全溶解；b)將15公斤的丙烯酸-2-羥基丙酯、剩余3公斤的引發(fā)劑用剩余30公斤去離子水或軟化水進行完全溶解作為滴加或流加液，將滴加或流加液連續(xù)加入上述反應(yīng)釜中，進行聚合反應(yīng)；c)反應(yīng)溫度可為70、80、90、100或110℃，滴加或流加反應(yīng)時間可為2、3、4、8或10小時，后續(xù)反應(yīng)時間為0.5、1、3、5、8或10小時。
上述例10衣康酸共聚物的制備方法，a)將50公斤的衣康酸、6公斤的(甲基)丙烯磺酸鈉、2公斤引發(fā)劑即硫酸鉀、硫酸亞鐵、亞硫酸鈉的混合物(為引發(fā)劑的小部分，占選定引發(fā)劑總重量的1/5)，加至裝有75公斤的去離子水或軟化水(占溶劑水的大部分，約占溶劑水總重量的3/4左右)的反應(yīng)釜中，使其進行完全溶解；b)將30公斤的丙烯酸-2-羥基丙酯、剩余8公斤的引發(fā)劑用剩余25公斤去離子水或軟化水進行完全溶解作為滴加或流加液，將滴加或流加液連續(xù)加入上述反應(yīng)釜中，進行聚合反應(yīng)；c)反應(yīng)溫度可為70、80、90、100或110℃，滴加或流加反應(yīng)時間可為2、3、4、5、8或10小時，后續(xù)反應(yīng)時間為0.5、1、3、5、8或10小時。
其他所舉例子的制備方法及未舉例子的制備方法，在上述三個具體制備方法的指引下能顯而易見的實現(xiàn)。此處不再冗述。
本發(fā)明衣康酸共聚物，其鏈節(jié)結(jié)構(gòu)可用下述通式表示， 其中R1代表氫原子、低級烷基、SO3X(X為鉀或鈉)、羥基酯；R2代表氫原子、低級烷基、SO3X(X為鉀或鈉)、羥基酯；R3代表氫原子、低級烷基、SO3X(X為鉀或鈉)、羥基酯；R4代表氫原子、低級烷基、SO3X(X為鉀或鈉)、羥基酯；其中R1～R4中至少有一個為磺酸基和一個為羥基酯；m可為2、3、4、6、7、8或10；n可為2、3、5、7、9、10、12、15、16、18或20；I可為1、2、3、4、5、6、7或8。
上述衣康酸共聚物，其顏色為棕紅色或醬褐色，PH值可為1.0、1.5、2.0、2.5或3.0。上述衣康酸共聚物可作為純水、軟化水或原水鍋爐的水處理中的阻垢劑，及鍋爐、水冷卻器等系統(tǒng)的在線阻垢緩蝕劑或清洗劑的應(yīng)用。經(jīng)試驗得知，用于純水、軟化水鍋爐的水處理中的阻垢劑，如加量為0.1-10ppm，能有效控制水垢在鍋爐表面形成與附著；用于鍋爐、水處理系統(tǒng)的在線清洗，在設(shè)備不停轉(zhuǎn)的情況下，如加量為0.1-20ppm，能除去0.01-1.50mm的垢層；加到海水蒸發(fā)脫鹽體系中，加入有效成分為0.5-10ppm時，能有效控制水垢在蒸發(fā)器表面形成與附著。在水處理中，無不良氣味。還可以與其它化學(xué)處理劑如堿劑、緩沖劑等配合使用，以達到不同的目的。
權(quán)利要求
1.一種衣康酸共聚物，該共聚物的鏈節(jié)結(jié)構(gòu)用下述通式(I)表示，其由衣康酸、(甲基)丙烯磺酸鹽、(甲基)丙烯酸羥基酯單體及引發(fā)劑在水溶液中聚合而得；該聚合物顏色棕紅色或醬褐色，PH值≤3.0； 其中R1代表氫原子、低級烷基、SO3X(X為鉀或鈉)、羥基酯；R2代表氫原子、低級烷基、SO3X(X為鉀或鈉)、羥基酯；R3代表氫原子、低級烷基、SO3X(X為鉀或鈉)、羥基酯；R4代表氫原子、低級烷基、SO3X(X為鉀或鈉)、羥基酯；其中R1～R4中至少有一個為磺酸基和一個為羥基酯；m的取代值范圍為2-10中任一整數(shù)；n的取值范圍為2-20中任一整數(shù)；i的取值范圍為1-8中任一整數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的衣康酸共聚物，所述(甲基)丙烯磺酸鹽選自丙烯磺酸鈉、丙烯磺酸鉀、甲基丙烯磺酸鈉、甲基丙烯磺酸鉀、乙基丙烯磺酸鈉、乙基丙烯磺酸鉀、苯基丙烯磺酸鈉或苯基丙烯磺酸鉀中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的衣康酸共聚物，所述(甲基)丙烯酸羥基酯選自丙烯酸-2-羥基乙酯、丙烯酸-2-羥基丙酯、甲基丙烯酸-2-羥基乙酯或甲基丙烯酸-2-羥基丙酯中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的衣康酸共聚物，所述引發(fā)劑選自過硫酸銨、過硫酸鈉、過硫酸鉀、過氧化二苯甲酰、硫酸鉀、硫酸鈉、硫酸鐵、硫酸亞鐵、亞硫酸鈉或亞硫酸鉀；或過硫酸銨、過硫酸鈉、過硫酸鉀、過氧化二苯甲酰、硫酸鉀、硫酸鈉、硫酸鐵、硫酸亞鐵、亞硫酸鈉、亞硫酸鉀中的兩種或三種的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的衣康酸共聚物，所述引發(fā)劑為過硫酸鉀、硫酸亞鐵、亞硫酸鈉的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一要求所述的衣康酸共聚物，所述衣康酸、(甲基)丙烯磺酸鹽、(甲基)丙烯酸羥基酯單體、引發(fā)劑及溶劑水的重量配比如下，溶劑水100份、衣康酸10-50份、(甲基)丙烯磺酸鹽1-10份、(甲基)丙烯酸羥基酯5-40份、引發(fā)劑0.1-10份。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一要求所述的衣康酸共聚物，所述衣康酸、(甲基)丙烯磺酸鹽、(甲基)丙烯酸羥基酯單體、引發(fā)劑及溶劑水的重量配比如下，溶劑水100份、衣康酸10-40份、(甲基)丙烯磺酸鹽2-8份、(甲基)丙烯酸羥基酯5-30份、引發(fā)劑0.1-8份。
8.一種權(quán)利要求1所述共聚物的制備方法，該方法包括衣康酸、(甲基)丙烯磺酸鹽與(甲基)丙烯酸羥基酯單體在能生成自由基的引發(fā)劑存在下反應(yīng)，有以下步驟，a)將選定重量的衣康酸、(甲基)丙烯磺酸鹽及選定重量的引發(fā)劑的小部分加至裝有選定重量的去離子水或軟化水大部分的反應(yīng)釜中，使其進行完全溶解；b)將選定重量的(甲基)丙烯酸羥基酯、剩余引發(fā)劑用剩余去離子水或軟化水進行完全溶解作為滴加或流加液，將滴加或流加液連續(xù)加入上述反應(yīng)釜中，進行聚合反應(yīng)；c)反應(yīng)溫度控制在70-110℃，滴加或流加液反應(yīng)時間為1-10小時，后續(xù)反應(yīng)時間為0.5-10小時。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述共聚物的制備方法，所述反應(yīng)溫度控制在90-110℃，滴加或流加液反應(yīng)時間為5-10小時，后續(xù)反應(yīng)時間為5-10小時。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一要求所述的衣康酸共聚物作為純水、軟化水或原水鍋爐的水處理中的阻垢緩蝕劑，及鍋爐、水冷卻器等系統(tǒng)的在線阻垢緩蝕劑或清洗劑的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明公開一種衣康酸共聚物及制備方法和應(yīng)用，該共聚物的鏈節(jié)結(jié)構(gòu)用通式(I)表示，由衣康酸、(甲基)丙烯磺酸鹽、(甲基)丙烯酸羥基酯單體及引發(fā)劑在水溶液中聚合而得；該聚合物顏色為棕紅色或醬褐色，pH值≤3.0；其中R
文檔編號C08F222/02GK1454909SQ0311204
公開日2003年11月12日 申請日期2003年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月25日
發(fā)明者李悅明, 孫炳江, 單云華, 徐貴青 申請人:青島瑯琊臺集團股份有限公司