專利名稱：一種高固含量丙烯酸-磺酸鹽共聚物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于油田開采水、電廠循環(huán)冷卻水、中低壓鍋爐水、日化用品等諸多化學(xué)處理領(lǐng)域，具體地說，涉及一種高固含量的丙烯酸-磺酸鹽共聚物及其制備方法。
背景技術(shù)：
共聚物分散阻垢劑是80年代前后開發(fā)的一類新型水處理劑。它不僅性能優(yōu)越，而且對磷系、鑰系水處理技術(shù)的發(fā)展起著重要作用。它的開發(fā)及應(yīng)用使水處理技術(shù)向前邁進(jìn)了一大步，并成為國內(nèi)外水處理劑研制開發(fā)的熱點。在眾多開發(fā)的共聚物分散阻垢劑中，丙烯酸-磺酸鹽的共聚物因其卓越的性能而引起普遍重視，國內(nèi)外已形成開發(fā)的熱潮。但是目前相關(guān)產(chǎn)品均為液體，存在包裝困難、流轉(zhuǎn)中倉儲和運(yùn)輸能耗大以及現(xiàn)場應(yīng)用復(fù)雜難以控制等諸多不足，造成了很大的浪費。因此高固含量的丙烯酸-磺酸鹽多元 共聚物具有很好的市場前景和應(yīng)用領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高固含量丙烯酸-磺酸鹽共聚物及其制備方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中包裝困難、流轉(zhuǎn)中倉儲和運(yùn)輸能耗大以及現(xiàn)場應(yīng)用難以控制等諸多不足，滿足當(dāng)前相關(guān)行業(yè)的需求。實現(xiàn)上述目的技術(shù)方案是
一種高固含量丙烯酸-磺酸鹽共聚物的制備方法，該方法是按照下列步驟進(jìn)行的
(1)將摩爾比為1:廣10:1的丙烯酸單體與含磺酸不飽和單體的混合液作為原料投入反應(yīng)釜中，按單體原料總質(zhì)量的廣15%加入亞硫酸氫鈉，升溫至6(T95°C，然后滴加單體原料質(zhì)量2 15%的引發(fā)劑，共聚反應(yīng)6lh，得到淡黃色至琥珀色透明液體；
(2)溫度保持在8(Γ100 下將步驟(I)得到的產(chǎn)品濃縮6 12h，得到淡黃色至琥珀色粘稠液體，固體含量控制在6(Γ80% ；
(3)在步驟(2)得到的產(chǎn)品中加入溶劑無水乙醇，冷卻至4(T60°C，繼續(xù)攪拌2 3h;
(4)在步驟(3)所得的產(chǎn)品中加入晶核乙酸鈉，冷卻結(jié)晶、離心脫水、干燥后即得到所述的高固含量丙烯酸-磺酸鹽共聚物。作為對本發(fā)明的進(jìn)一步限定，所述的含磺酸不飽和單體為2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸及其鹽或烯丙基磺酸及其鹽；所述的引發(fā)劑為過硫酸鈉、過硫酸銨或雙氧水；所述的高固含量丙烯酸-磺酸鹽共聚物，其固含量為95%以上，分子量為150(Γ20000。采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明取得的有益效果是(I)產(chǎn)品包裝簡單、流轉(zhuǎn)中倉儲和運(yùn)輸能耗減少以及現(xiàn)場應(yīng)用易于控制等，給產(chǎn)品使用帶來了很大的便利。(2)產(chǎn)品的有效物含量高，減少了使用時投加劑量，便于控制。(3)產(chǎn)品對于鐵離子、懸浮物、碳酸鈣顆粒等均有優(yōu)越的分散效果，應(yīng)用范圍和領(lǐng)域較廣。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明
實施例I:
將摩爾比為1:1的丙烯酸單體與2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的混合液投入反應(yīng)釜中，按單體原料質(zhì)量的1%加入亞硫酸氫鈉,升溫至75°C，然后滴加單體原料總質(zhì)量5%的過硫酸鈉，共聚反應(yīng)6h，得到淡黃色至琥珀色透明液體；溫度保持在95°C下將上述產(chǎn)品濃縮8h，得到淡黃色至琥珀色粘稠液體，固體含量控制在80% ;在得到的產(chǎn)品中加入溶劑無水乙醇，冷卻至45°C，繼續(xù)攪拌2h ;然后加入晶核乙酸鈉，冷卻結(jié)晶；離心脫水；干燥后即得到最終產(chǎn)品。實施例2
將摩爾比為2:1的丙烯酸單體與2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的混合液投入反應(yīng)釜中，按單體原料質(zhì)量的5%加入亞硫酸氫鈉，升溫至70°C，然后滴加單體原料總質(zhì)量8%的過硫酸鈉，共聚反應(yīng)6h，得到淡黃色至琥珀色透明液體；溫度保持在90°C下將上述產(chǎn)品濃縮10h，得到淡黃色至琥珀色粘稠液體，固體含量控制在75%左右；在得到的產(chǎn)品中加入溶劑無水乙醇，冷卻至50°C，繼續(xù)攪拌3h ;然后加入晶核乙酸鈉，冷卻結(jié)晶；離心脫水；干燥后即得到最終產(chǎn)品。實施例3:
將摩爾比為3:1的丙烯酸單體與2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鈉的混合液投入反應(yīng)釜中，按單體原料質(zhì)量的5%加入亞硫酸氫鈉，升溫至80°C，然后滴加單體原料總質(zhì)量10%的過硫酸鈉，共聚反應(yīng)6h，得到淡黃色至琥珀色透明液體；溫度保持在90°C下將上述產(chǎn)品濃縮10h，得到淡黃色至琥珀色粘稠液體，固體含量控制在60% ;在得到的產(chǎn)品中加入溶劑無水乙醇，冷卻至40°C，繼續(xù)攪拌3h ;然后加入晶核乙酸鈉，冷卻結(jié)晶；離心脫水；干燥后即得到最終產(chǎn)品。實施例4:
將摩爾比為4:1的丙烯酸單體與2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的混合液投入反應(yīng)釜中，按單體原料質(zhì)量的6%加入亞硫酸氫鈉，升溫至60°C，然后滴加單體原料總質(zhì)量2%的雙氧水，共聚反應(yīng)6h，得到淡黃色至琥珀色透明液體；溫度保持在95°C下將上述產(chǎn)品濃縮6h，得到淡黃色至琥珀色粘稠液體，固體含量控制在75% ;在得到的產(chǎn)品中加入溶劑無水乙醇，冷卻至45°C，繼續(xù)攪拌2h ;然后加入晶核乙酸鈉，冷卻結(jié)晶；離心脫水；干燥后即得到最終
女口
廣叩ο實施例5:
將摩爾比為4:1的丙烯酸單體與2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的混合液投入反應(yīng)釜中，按原料質(zhì)量的15%加入亞硫酸氫鈉，升溫至85°C，然后滴加原料總質(zhì)量12%的過硫酸鈉，共聚反應(yīng)6h，得到淡黃色至琥珀色透明液體；溫度保持在95°C下將上述產(chǎn)品濃縮8h，得到淡黃色至琥珀色粘稠液體，固體含量控制在75% ;在得到的產(chǎn)品中加入溶劑無水乙醇，冷卻至45°C，繼續(xù)攪拌3h ;然后加入晶核乙酸鈉，冷卻結(jié)晶；脫水；干燥后即得到最終產(chǎn)品。實施例6:
將摩爾比為5:1的丙烯酸單體與烯丙基磺酸的混合液投入反應(yīng)釜中，按單體原料質(zhì)量的6%加入亞硫酸氫鈉，升溫至90°C，然后滴加單體原料總質(zhì)量15%的過硫酸銨，共聚反應(yīng)6h，得到淡黃色至琥珀色透明液體；溫度保持在80°C下將上述產(chǎn)品濃縮12h，得到淡黃色至琥珀色粘稠液體，固體含量控制在75% ;在得到的產(chǎn)品中加入溶劑無水乙醇，冷卻至50°C，繼續(xù)攪拌3h ;然后加入晶核乙酸鈉，冷卻結(jié)晶；離心脫水；干燥后即得到最終產(chǎn)品。實施例7:
將摩爾比為5:1的丙烯酸單體與烯丙基磺酸鈉的混合液投入反應(yīng)釜中，按單體原料質(zhì)量的8%加入亞硫酸氫鈉,升溫至95°C,然后滴加單體原料總質(zhì)量15%的過硫酸鈉,共聚反應(yīng)8h，得到淡黃色至琥珀色透明液體；溫度保持在100°C下將上述產(chǎn)品濃縮6h，得到淡黃色至琥珀色粘稠液體，固體含量控制在80% ;在得到的產(chǎn)品中加入溶劑無水乙醇，冷卻至45°C，繼續(xù)攪拌3h ;然后加入晶核乙酸鈉，冷卻結(jié)晶；離心脫水；干燥后即得到最終產(chǎn)品。實施例8:· 將摩爾比為9:1的丙烯酸單體與2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的混合液投入反應(yīng)釜中，按單體原料質(zhì)量的3%加入亞硫酸氫鈉，升溫至80°C，然后滴加單體原料總質(zhì)量12%的過硫酸鈉，共聚反應(yīng)6h，得到淡黃色至琥珀色透明液體；溫度保持在85°C下將上述產(chǎn)品濃縮12h，得到淡黃色至琥珀色粘稠液體，固體含量控制在75% ;在得到的產(chǎn)品中加入溶劑無水乙醇，冷卻至40°C，繼續(xù)攪拌3h ;然后加入晶核乙酸鈉，冷卻結(jié)晶；離心脫水；干燥后即得到最終產(chǎn)品。實施例9:
將摩爾比為10:1的丙烯酸單體與2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鈉的混合液投入反應(yīng)釜中，按單體原料質(zhì)量的6%加入亞硫酸氫鈉，升溫至85°C，然后滴加單體原料總質(zhì)量15%的過硫酸鈉，共聚反應(yīng)6h，得到淡黃色至琥珀色透明液體；溫度保持在90°C下將上述產(chǎn)品濃縮10h，得到淡黃色至琥珀色粘稠液體，固體含量控制在75% ;在得到的產(chǎn)品中加入溶劑無水乙醇，冷卻至45°C，繼續(xù)攪拌3h ;然后加入晶核乙酸鈉，冷卻結(jié)晶；離心脫水；干燥后即得到最終產(chǎn)品。實施例10
將摩爾比為10:1的丙烯酸單體與烯丙基磺酸鈉的混合液投入反應(yīng)釜中，按單體原料質(zhì)量的5%加入亞硫酸氫鈉，升溫至95°C，然后滴加單體原料總質(zhì)量15%的過硫酸鈉，共聚反應(yīng)8h，得到淡黃色至琥珀色透明液體；溫度保持在90°C下將上述產(chǎn)品濃縮12h，得到淡黃色至琥珀色粘稠液體，固體含量控制在80% ;在得到的產(chǎn)品中加入溶劑無水乙醇，冷卻至60°C，繼續(xù)攪拌3h ;然后加入晶核乙酸鈉，冷卻結(jié)晶；離心脫水；干燥后即得到最終產(chǎn)品。將實施例I得到的產(chǎn)品進(jìn)行如下性能測試，具體結(jié)果見以下實施例If 13
實施例11
本共聚物的含量測試條件及測試結(jié)果
(1)、測試條件
烘干法測試，鼓風(fēng)式烘箱中120°C下恒重4h
(2)、測試結(jié)果
本發(fā)明共聚物的含量達(dá)到97. 5%。本發(fā)明共聚物產(chǎn)品顆粒均勻，不易于潮解，便于包裝和使用。實施例12 本聚合物的阻垢性能測試條件及測試結(jié)果
I、測試條件
(I)用靜態(tài)阻垢法對樣品的阻垢碳酸鈣性能進(jìn)行測定。試驗用水為配制水
將含一定質(zhì)量濃度的藥劑 P (Ca2+) =600mg/L, P (HCO3O =500mg/L, P (CO32O =100mg/L(均以CaCO3計)的500mL水樣(pH=9)加入容量瓶中，置于(50±1) °C的水浴中，恒溫IOh后取出冷卻過濾后，測定過濾液Ca2+含量，同時做空白實驗。(2)阻垢Ca3 (PO4)2性能的實驗方法與上述阻垢碳酸鈣性能進(jìn)行測定的方法類似，但起始離子質(zhì)量濃度為P (Ca2+) =250mg/L, P (PO廣)=5mg/L。(3)阻垢CaSO4性能的實驗方法與上述阻垢碳酸鈣性能進(jìn)行測定的方法類似，但起始尚子質(zhì)里濃度為P (Ca ) =2500mg/L，P (SO4 )=7200mg/L?！?br> (4)阻垢Zn (OH) 2性能的實驗方法與上述阻垢碳酸鈣性能進(jìn)行測定的方法類似，但起始離子質(zhì)量濃度為P (Ca2+) =250mg/L, P (Zn2+) =5mg/L, P (HC<V) =250mg/L。2、測試結(jié)果
本發(fā)明聚合物的用量達(dá)到5mg/L時，其阻碳酸鈣垢的能力達(dá)到79. 5%。本發(fā)明聚合物的用量達(dá)到8mg/L時，其阻磷酸鈣垢的能力達(dá)到92. 5%。本發(fā)明聚合物的用量達(dá)到10mg/L時，其阻硫酸鈣垢的能力達(dá)到接近100%。本發(fā)明聚合物的用量達(dá)到8mg/L時，其阻鋅垢的能力達(dá)到89. 5%。實施例13
分散氧化鐵性能評定的測試條件及測試結(jié)果
(I)分散氧化鐵性能試驗條件
起始各離子濃度為P (Ca2+) =250mg/L, P (Fe2+) =10mg/L (用 FeSO4 · 7H20 配制),pH=9,反應(yīng)溫度為50°C，反應(yīng)時間為5h。用FeSO4 ·7Η20的水解產(chǎn)物作為氧化鐵懸浮介質(zhì)，水浴加熱，冷卻后，靜置，取上層清液，用721分光光度計測透光率。(2) 測試結(jié)果
本發(fā)明聚合物的用量達(dá)到5mg/L時，分散效果最佳，透光率為73. 5%，繼續(xù)增加共聚物用量，分散效果變化不大。本發(fā)明共聚物有較好的分散能力，形成的水垢較軟，容易被水沖走。以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種高固含量丙烯酸-磺酸鹽共聚物的制備方法，其特征在于該方法是按照以下步驟進(jìn)行的 (1)將摩爾比為1:廣10:1的丙烯酸單體與含磺酸不飽和單體的混合液作為原料投入反應(yīng)釜中，按單體原料總質(zhì)量的廣15%加入亞硫酸氫鈉，升溫至6(T95°C，然后滴加單體原料總質(zhì)量2 15%的引發(fā)劑，聚合反應(yīng)6lh，得到淡黃色至琥珀色透明液體； (2)溫度保持在8(Γ100 下將步驟(I)得到的產(chǎn)品濃縮6 12h，得到淡黃色至琥珀色粘稠液體，固體含量控制在6(Γ80% ； (3)在步驟(2)得到的產(chǎn)品中加入溶劑無水乙醇，冷卻至4(T60°C，繼續(xù)攪拌2 3h; (4)在步驟(3)所得的產(chǎn)品中加入晶核乙酸鈉，冷卻結(jié)晶、離心脫水、干燥后即得到所述的高含量丙烯酸-磺酸鹽共聚物。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高固含量丙烯酸-磺酸鹽共聚物的制備方法，其特征在于所述的含磺酸不飽和單體為2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸及其鹽或烯丙基磺酸及其鹽。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高固含量丙烯酸-磺酸鹽共聚物的制備方法，其特征在于所述的引發(fā)劑為過硫酸鈉、過硫酸銨或雙氧水。
4.一種高固含量丙烯酸-磺酸鹽共聚物，其特征在于由權(quán)利要求Γ3任一項所述的方法制備，其固含量為95%以上，分子量為150(Γ20000。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高固含量丙烯酸-磺酸鹽共聚物及其制備方法，該方法首先將丙烯酸單體與含磺酸不飽和單體的混合液投入反應(yīng)釜中，加入亞硫酸氫鈉，升溫，滴加引發(fā)劑共聚反應(yīng)得到淡黃色至琥珀色透明液體；然后將溫度保持在80～100℃將上述產(chǎn)品濃縮得到淡黃色至琥珀色粘稠液體，固體含量控制在60～80%；隨后在得到的產(chǎn)品中加入無水乙醇，冷卻，繼續(xù)攪拌2～3h；最后加入晶核乙酸鈉，冷卻結(jié)晶、脫水、干燥即可。得到的產(chǎn)品固含量大于95%，分子量在1500～20000，包裝簡單、流轉(zhuǎn)中倉儲和運(yùn)輸能耗減少，現(xiàn)場應(yīng)用易于控制，同時減少了使用時投加劑量，而且對于鐵離子、碳酸鈣顆粒等有優(yōu)越的分散和阻垢效果，應(yīng)用范圍和領(lǐng)域較廣。
文檔編號C08F228/02GK102898576SQ20121043228
公開日2013年1月30日 申請日期2012年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月2日
發(fā)明者吳林華, 吳文導(dǎo), 徐群, 孫偉 申請人:江海環(huán)保股份有限公司