專利名稱：用于工業(yè)循環(huán)冷卻水處理的阻垢分散劑及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于工業(yè)循環(huán)冷卻水處理的阻垢分散劑及制備方法，特別是在工業(yè)循 環(huán)冷卻水處理中用作碳酸鈣和硫酸鈣的阻垢分散劑及制備方法，屬化工產(chǎn)品技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景在水資源日益匱乏的現(xiàn)狀下，工業(yè)冷卻水循環(huán)使用可大大降低水的消耗，為企業(yè)節(jié)能 降耗起到重要作用。但是，工業(yè)冷卻水在循環(huán)使用過程中為了防止結(jié)垢和管道腐蝕，需要 對水進行處理，這就是工業(yè)循環(huán)冷卻水處理。目前，工業(yè)循環(huán)冷卻水處理劑的主要成分為 阻垢分散劑，阻垢分散劑主要是由馬來酸(馬來酸酐水解生成)、丙烯酸、丙烯酸酯、衣 康酸等單體水溶液均聚或共聚而成，其相關(guān)技術(shù)已在中國專利93112136.1， 200510024555.0， 01127431. X等文件中公開。就現(xiàn)有技術(shù)而言，不飽和羧酸酯能夠?qū)Σ?飽和羧酸的共聚物進行改性而提高聚合物的阻垢分散力，但一元不飽和羧酸酯如丙烯酸酯 的水溶性能特別差，因此在引入不飽和羧酸酯的共聚物中不飽和羧酸酯的量很小，這就影 響了共聚物阻垢分散能力的提高。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)之缺陷而提供一種阻垢分散 能力 強，特別適用于高鈣、高堿度、高pH值水質(zhì)的用于工業(yè)循環(huán)冷卻水處理的阻坭分散劑及 制備方法。解決上述問題的技術(shù)方案是一種用于工業(yè)循環(huán)冷卻水處理的阻垢分散劑，其特別之處是，它由馬來酸一馬來酸單 酯一丙烯酸三元共聚而成，所述馬來酸、馬來酸單酯、丙烯酸三種單體的摩爾比例為2:<formula>formula see original document page 3</formula>上述用于工業(yè)循環(huán)冷卻水處理的阻垢分散劑的制備方法，它按照以下步驟進行 a.酯化按照摩爾數(shù)比例1 : 1取馬來酸酐和碳原子數(shù)《3的一元醇CnH^0H混合，在80 1lcrc進行酯化，酯化i小時后生成馬來酸單酯；b.共聚按上述單體配比取能水解生成等摩爾馬來酸的馬來酸酐、馬來酸單酯、丙烯酸，使用30%的過氧化氫和硫酸亞鐵銨引發(fā)催化，所述過氧化氫和馬來酸酐質(zhì)量比例 為1 : 2，硫酸亞鐵銨的量為馬來酸酐質(zhì)量的0.5%;加入分子量調(diào)節(jié)劑異丙醇，所述異丙醇、水和馬來酸酐質(zhì)量比例為l : 1.2 : 4。上述用于工業(yè)循環(huán)冷卻水處理的阻垢分散劑的制備方法，所述共聚步驟的操作方法如下將能水解生成等摩爾馬來酸的馬來酸酐、馬來酸單酯、硫酸亞鐵銨、異丙醇和水依次加入裝有回流冷凝器和攪拌的反應(yīng)器中，加熱到95'C，同時分別滴加過氧化氫和丙烯酸， 反應(yīng)開始，溫度慢慢升高，控制滴加速度維持聚合反應(yīng)溫度102土rC，在3小時內(nèi)將丙烯酸和過氧化氫滴加完畢，再在102士rc溫度下反應(yīng)i小時即制備出阻垢分散劑馬來酸一馬來酸單酯一丙烯酸共聚物，整個反應(yīng)過程在攪拌下進行。本發(fā)明在現(xiàn)有技術(shù)馬來酸一丙烯酸共聚物基礎(chǔ)上引入馬來酸單酯，合成出馬來酸一馬 來酸單酯一丙烯酸三元共聚物，該三元共聚物作為阻垢分散劑具有有效成分含量高、阻垢分散能力強等特點，能有效的螯合Zn2+，使其在較高堿度下呈溶解狀態(tài)。本發(fā)明產(chǎn)品可在工業(yè)循環(huán)冷卻水處理中用作碳酸鈣和硫酸鈣的阻垢分散劑，特別適用于高鈣、高堿度和高pH值下的工業(yè)循環(huán)冷卻水處理，阻垢率可達到95%以上，若和有機膦酸復(fù)配使用效果更好。
具體實施方式
本發(fā)明所述的阻垢分散劑為馬來酸一馬來酸單酯一丙烯酸三元共聚物，其結(jié)構(gòu)式為<formula>formula see original document page 0</formula>該共聚物為粘稠狀棕色透明水溶液，有效物質(zhì)含量70% ，相對分子質(zhì)量IOOO—1200， pH值(1%水溶液)1，密度(25°C) 1.4g/cm3，溶解度與水、乙二醇、乙醇混溶，游 離單體含量(以馬來酸計)小于1%。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比其關(guān)鍵之處是在馬來酸和丙烯酸共聚物的基礎(chǔ)上引入馬來酸 單酯，合成出馬來酸一馬來酸單酯一丙烯酸三元共聚物。馬來酸是不飽和二元羧酸，馬來酸單酯分子內(nèi)既有羧基又有酯鍵，所以馬來酸單酯水溶性要好于一元不飽和羧酸酯和二元不飽和羧酸二酯，在引入馬來酸單酯的共聚物中馬來酸單酯的量可以較大，且馬來酸單酯 的聚合活性要高于馬來酸，在有效控制共聚物分子量的基礎(chǔ)上也就最大限度地提高了共聚 物的阻垢分散能力。以下提供幾個具體的實施例實施例1:按照摩爾數(shù)比例1 : 1取馬來酸酐和碳原子數(shù)《3的一元醇C凡wOH混合，在8(TC進行酯化，酯化i小時后生成馬來酸單酯；按單體摩爾比例為2:i:i取能水解生成等摩爾馬來酸的馬來酸酐、上述馬來酸單酯和丙烯酸共聚，使用硫酸亞鐵銨和30%的過氧化氫引發(fā)催化，過氧化氫和馬來酸酐質(zhì)量比例為i : 2，硫酸亞鐵銨的量為馬來酸 酐質(zhì)量的0.5%;加入分子量調(diào)節(jié)劑異丙醇，異丙醇、水和馬來酸酐質(zhì)量比例為l : 1.2 : 4。上述共聚步驟的操作方法如下將能水解生成等摩爾馬來酸的馬來酸酐、馬來酸單酯、硫酸亞鐵銨、異丙醇和水依次加入裝有回流冷凝器和攪拌的反應(yīng)器中，加熱到95°C，同時分別滴加過氧化氫和丙烯酸，反應(yīng)開始，溫度慢慢升高，控制滴加速度維持聚合反應(yīng)溫度 i02±rc，在3小時內(nèi)將丙烯酸和過氧化氫滴加完畢，再在102土rc溫度下反應(yīng)i小時即制備出阻垢分散劑馬來酸一馬來酸單酯一丙烯酸共聚物，整個反應(yīng)過程在攪拌下進行。實施例2:按照摩爾數(shù)比例i: i取馬來酸酐和碳原子數(shù)《3的一元醇c;HmOh混合，在IO(TC進行酯化，酯化1小時后生成馬來酸單酯；按單體摩爾比例為2 : 1. 25 : 0. 75取能水解生成等摩爾馬來酸的馬來酸酐、上述馬來酸單酯和丙烯酸共聚，使用硫酸亞鐵銨和30%的過氧化氫引發(fā)催化，過氧化氫和馬來酸酐質(zhì)量比例為1:2，硫酸亞鐵銨的量為馬來酸酑質(zhì)量的0.5%;加入分子量調(diào)節(jié)劑異丙醇，異丙醇、水和馬來酸酐質(zhì)量比例為l:i.2:4。上述共聚步驟的操作方法如下將能水解生成等摩爾馬來酸的馬來酸酐、馬來酸單酯、硫酸亞鐵銨、異丙醇和水依次加入裝有回流冷凝器和攪拌的反應(yīng)器中，加熱到95°C，同時分別滴加過氧化氫和丙烯酸，反應(yīng)開始，溫度慢慢升高，控制滴加速度維持聚合反應(yīng)溫度io2±rc，在3小時內(nèi)將丙烯酸和過氧化氫滴加完畢，再在102土rc溫度下 反應(yīng)1小時即制備出阻垢分散劑馬來酸一馬來酸單酯一丙烯酸共聚物，整個反應(yīng)過程在攪 拌下進行。實施例3:按照摩爾數(shù)比例1 : 1取馬來酸酐和碳原子數(shù)《3的一元醇C凡wOH混合， 在ll(TC進行酯化，酯化1小時后生成馬來酸單酯；按單體摩爾比例為2 : 1. 5 : 0. 5取能水解生成等摩爾馬來酸的馬來酸酐、上述馬來酸單酯和丙烯酸共聚，使用硫酸亞鐵銨和
30%的過氧化氫引發(fā)催化，過氧化氫和馬來酸酐質(zhì)量比例為1 : 2，硫酸亞鐵銨的量為馬
來酸酐質(zhì)量的0.5%;加入分子量調(diào)節(jié)劑異丙醇，異丙醇、水和馬來酸酐質(zhì)量比例為
l:i.2:4。上述共聚步驟的操作方法如下將能水解生成等摩爾馬來酸的馬來酸酐、馬
來酸單酯、硫酸亞鐵銨、異丙醇和水依次加入裝有回流冷凝器和攪拌的反應(yīng)器中，加熱到
95°C，同時分別滴加過氧化氫和丙烯酸，反應(yīng)開始，溫度慢慢升高，控制滴加速度維持聚
合反應(yīng)溫度io2土rc，在3小時內(nèi)將丙烯酸和過氧化氫滴加完畢，再在io2土rc溫度下 反應(yīng)1小時即制備出阻垢分散劑馬來酸一馬來酸單酯一丙烯酸共聚物，整個反應(yīng)過程在攪 拌下進行。
取按上述實施例制備的阻垢分散劑采用靜態(tài)阻垢法進行阻垢性能評定，實驗用水:Ca2+ 含量465mgCaC03/L, Mg"含量150mgMgC03/L， HC03—含量310mgCaC03/L,電導率1072 u s/cm。
溫度80±rC，時間lOh，濃縮倍數(shù)1.5，阻垢分散劑使用量6mg/L(折合成純物質(zhì))，
阻垢率分別為95. 6%, 96. 4%, 96. 8%。
權(quán)利要求
1. 一種用于工業(yè)循環(huán)冷卻水處理的阻垢分散劑，其特征在于，它由馬來酸—馬來酸單酯—丙烯酸三元共聚而成，所述馬來酸、馬來酸單酯、丙烯酸三種單體的摩爾比例為2∶1～1.5∶0.5～1，其結(jié)構(gòu)式為id="icf0001" file="S2008100551795C00011.gif" wi="106" he="22" top= "79" left = "49" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="no"/>
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于工業(yè)循環(huán)冷卻水處理的阻垢分散劑的制備方法，其特征在于，它按照以下步驟進行a.酯化按照摩爾數(shù)比例1 : 1取馬來酸酐和碳原子數(shù)《3的一元醇CnH2n+10H混合， 在80 11(TC進行酯化，酯化1小時后生成馬來酸單酯；b.共聚按上述單體配比取能水解生成等摩爾馬來酸的馬來酸酐、馬來酸單酯、丙烯酸，使用30%的過氧化氫和硫酸亞鐵銨引發(fā)催化，所述過氧化氫和馬來酸酐質(zhì)量比例 為1 : 2，硫酸亞鐵銨的量為馬來酸酐質(zhì)量的0.5%;加入分子量調(diào)節(jié)劑異丙醇，所述異丙醇、水和馬來酸酐質(zhì)量比例為l: 1.2 : 4。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于工業(yè)循環(huán)冷卻水處理的阻垢分散劑的制備方法，其特征在于，所述共聚步驟的操作方法如下將能水解生成等摩爾馬來酸的馬來酸酐、馬來酸單酯、硫酸亞鐵銨、異丙醇和水依次加入裝有回流冷凝器和攪拌的反應(yīng)器中，加熱到95 'C，同時分別滴加過氧化氫和丙烯酸，反應(yīng)開始，溫度慢慢升高，控制滴加速度維持聚合反應(yīng)溫度io2士rc，在3小時內(nèi)將丙烯酸和過氧化氫滴加完畢，再在io2士rc溫度下反 應(yīng)1小時即制備出所述的阻垢分散劑，整個反應(yīng)過程在攪拌下進行。
全文摘要
一種用于工業(yè)循環(huán)冷卻水處理的阻垢分散劑及制備方法，屬化工產(chǎn)品技術(shù)領(lǐng)域，用于解決提高阻垢分散能力的問題。技術(shù)方案是，它由馬來酸—馬來酸單酯—丙烯酸三元共聚而成，所述馬來酸、馬來酸單酯、丙烯酸三種單體的摩爾比例為2∶1～1.5∶0.5～1。本發(fā)明制備方法由酯化和共聚等步驟組成。本發(fā)明在現(xiàn)有技術(shù)馬來酸—丙烯酸共聚物基礎(chǔ)上合成出馬來酸—馬來酸單酯—丙烯酸三元共聚物，該三元共聚物作為阻垢分散劑具有有效成分含量高、阻垢分散能力強等特點，能有效的螯合Zn²⁺，使其在較高堿度下呈溶解狀態(tài)，可在工業(yè)循環(huán)冷卻水處理中用作碳酸鈣和硫酸鈣的阻垢分散劑，阻垢率可達到95％以上。
文檔編號C08F222/00GK101279798SQ200810055179
公開日2008年10月8日 申請日期2008年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月29日
發(fā)明者劉振法, 張彥河, 楊維之 申請人:河北省能源研究所