多元共聚物及其制備方法和用途技術

本發明專利技術屬于水處理技術領域，涉及一種用于工業循環水的多元共聚物及其制備方法和用途，具體是作為阻垢緩蝕劑應用，尤其是作為低磷環保緩蝕阻垢劑應用。本發明專利技術多元共聚物是采用含有羧基的不飽和有機單體、含有酯基的不飽和有機單體和含有磺酸基的不飽和有機單體進行共聚所得，所述多元共聚物的極限粘數為0.035～0.055dL/g。本發明專利技術多元共聚物具有阻垢、分散、緩蝕、抗溫等性能，可作為阻垢分散劑應用；尤其是可以作為低磷環保緩蝕阻垢劑應用，應用于循環冷卻水系統、油田注水系統、海水脫鹽等領域。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于水處理
，涉及一種用于工業循環水的多元共聚物及其制備方 法和用途，具體是作為阻垢緩蝕劑應用，尤其是作為低磷環保緩蝕阻垢劑應用。
技術介紹
工業化發展對水的需求量越來越大，尤其是在火電、化工、能源等企業用水量巨 大。為了實現節能、減排、降能耗的目的，這些工業企業普遍采用了循環冷卻水系統;然而水 經過多次循環使用后，水中的鹽類等物質會出現濃縮，導致結垢以及腐蝕的產生。為了抑制 結垢和減少腐蝕，維持生產的穩定運行，需要加入循環水處理藥劑中的阻垢劑。 常用的阻垢劑主要分為無機鹽類、有機膦化合物類、天然高分子類和合成高分子 類。最早使用的是無機鹽類阻垢劑，如磷酸三鈉、三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉，雖然能夠阻止碳 酸鈣垢的形成，但它們易與水中的鈣離子生成磷酸鈣水垢，同時又促進系統中菌藻的繁殖； 現在已逐漸在循環水處理中淘汰。有機膦化合物類，如ATMP、HEDP、PBTCA等，雖然具有很好 的化學穩定性，耐溫性、協同性和螯合〇 &2+、1%2+、21!2+、？6 2+等多種金屬離子的能力以及強抑 制碳酸鈣垢的能力，但由于有機膦能使水體富營養化，不利于環保。天然高分子類，如木質 素、單寧、腐植酸鈉等，對Ca 2+、Mg2+等鹽垢晶體生長有一定的抑制作用，但是天然聚合物有 不穩定、易分解、投入量大、雜質含量高、高溫易分解等缺點，且防垢和分散效果不如合成聚 合物，現在已經很少直接使用。合成高分子類(如聚丙烯酸類、聚馬來酸酐類等均聚物或共 聚物），具有很好的阻碳酸鈣垢性能，以及較好的分散能力，且無排放污染。 由于國家對環保要求的越來越高，低磷或無膦類的綠色阻垢劑是未來的發展方 向；因此無膦類的合成高分子類阻垢劑成為了研究的方向，尤其是具有多種功能的阻垢劑 更是研究的重點。
技術實現思路
本專利技術是為解決水處理的技術問題而提供了一種多元共聚物及其制備方法。本發 明多元共聚物含有多種性能的官能團，如磺酸基、酯基、以及高密度的羧酸基團，因此很好 的提高了阻垢和分散性能，還具有緩蝕作用以及很好的抗溫性能。 本專利技術多元共聚物，其特征在于，該多元共聚物為采用含有羧基的不飽和有機單 體、含有酯基的不飽和有機單體和含有磺酸基的不飽和有機單體進行共聚，生成得到極限 粘數為〇. 035~0.055dL/g的多元共聚物。 進一步的，本專利技術多元共聚物中，所述共聚是采用水溶液聚合方法，以氧化-還原 弓丨發體系為引發體系，添加鏈轉移劑、催化劑，上述單體共聚所得。 本專利技術多元共聚物，其特征在于，各組分的重量配比如下： 含有羧基的不飽和有機單體 20- 30份 含有酯基的不飽和有機單體 2-6份 含有磺酸基的不飽和有機單體 3-7份 氧化劑 44份 還原劑 1-2份 鏈轉移劑 4-8份 催化劑 0.05-0.15份。 上述技術方案中，所述含有羧基的不飽和有機單體為:丙烯酸、甲基丙烯酸、烏頭 酸、衣康酸、馬來酸酐等中的至少一種； 上述技術方案中，所述含有酯基的不飽和有機單體為:丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲 酯、甲基丙烯酸羥丙酯、丙烯酸羥丙酯、丙烯酸羥乙酯、乙酸乙烯酯等中的至少一種； 上述技術方案中，所述含有磺酸基的不飽和有機單體為：乙烯基磺酸鈉、烯丙基磺 酸鈉、甲基丙烯磺酸鈉、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、苯乙烯磺酸等中的至少一種。上述技術 方案中，所述氧化-還原引發體系中，氧化劑為:過硫酸銨、過硫酸鉀、過氧化氫等中的至少 一種;還原劑為:亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、硫代硫酸鈉、次磷酸鈉、維C、硫酸亞鐵、二乙胺等中 的至少一種;氧化劑與還原劑的質量比為:氧化劑4-8份、還原劑1-2份。優選，氧化劑4、還原 劑1份。上述技術方案中，所述鏈轉移劑為異丙醇、正丙醇、巰基乙酸、巰基丙醇、巰基乙醇 等中的至少一種。 上述技術方案中，所述催化劑為硫酸銅、硫酸鐵、硫酸鐵銨、檸檬酸鐵等中的至少 一種。 本專利技術多元共聚物采用上述制備原理及主要物料的原因如下：（1)水溶液作為聚 合溶劑，避免使用有機溶劑造成對環境的污染，減少了溶解分離回收費用，使其可以直接加 入到循環冷卻水中，或與多種水處理劑復配后使用，從而降低了生產的成本;水溶液為溶 劑，使其聚合溶液的體系粘度低，有利于傳熱，溫度容易控制，減少凝膠效應的產生，從而更 好的維持反應溫度，有利于鏈轉移反應的發生，實現分子量的可控。（2)采用氧化-還原反應 體系作為引發體系，可以降低聚合反應中所需的活化能，使其反應的溫度降低，聚合的時間 縮短;從而降低了該聚合物的生產的能耗，減少了人工操作的成本。（3)加入催化劑，使多種 單體的聚合反應的速度加快，縮短了聚合操作時間，同時聚合反應溫度低，從而利于節能和 便于生產過程的控制，不易出現爆聚發生。 本專利技術多元共聚物的制備方法，包括如下步驟： (1)原料的配制方法：按照下述各組分的重量配比稱取各組分： 含有羧基的不飽和有機單體 20- 30份 含有酯基的不飽和有機單體 2-6份 含有磺酸基的不飽和有機單體 3-7份 氧化劑 4-8份 還原劑 1-2份 鏈轉移劑 44份 催化劑 0.05-0.15份； 然后分別配制成A組分、B組分、C組分： A組分:氧化劑配制成為濃度40-60 %的水溶液； B組分:含有羧基的不飽和有機單體，含有酯基的不飽和有機單體，配制成為濃度 為40-60 %的水溶液； C組分:還原劑，鏈轉移劑，催化劑，含有磺酸基的不飽和有機單體，加水至控制固 含量為33-35%。 由于含有磺酸基的不飽和有機單體，如烯丙基磺酸鈉、甲基丙烯磺酸鈉、乙烯基磺 酸鈉等具有一定的阻聚和鏈轉移作用，因此將其作為底料起到調節分子量的左右，有利于 控制聚合物的極限粘數。 (2)合成工藝：將A和B組分作為滴加料，C組分作為底料 合成工藝包括如下步驟： 在裝有回流冷凝器和攪拌裝置的反應器中，加入C組分，攪拌溶解完全后，加溫至 45~50°C時，開始滴加 A組分，滴加溫度控制在50~55°C，滴加時間控制在2.0~2.5KA組分 滴加5~10分鐘后，開始滴加 B組分，滴加溫度控制在50~55°C，滴加時間控制在1.5~2. Oh。 待A組分滴加結束后，升溫至55~60°C，繼續攪拌反應1.5~2. Oh，冷卻至40°C出料，即得多 元共聚物。 本專利技術合成工藝中，有如下關鍵技術控制點： 1)配制C組分時，一般控制產品的固含量在33~35%主要出于以下幾個方面的考 慮:第一、在高分子聚合反應中，當反應體系粘度增大后極易出現"暴聚"現象，影響產品質 量且給生產帶來爆炸的潛在威脅，因此，固含量不宜過高;第二方面、該產品為水溶性高分 子，使用時也是與其它產品進行復配，若固含量過高，在復配過程中會影響復配性能;故C組 分通過調節用水量以控制產品固含量在33~35%。 2)滴加時間：對于自由基聚合反應，一般都是嚴格控制反應單體的滴加時間和反 應溫度，而不是規定滴加速度，一方面是氧化劑的半衰期決定，另一方面，對于聚合反應而 言，滴加初期的滴加速度相對較慢，而滴加中后期滴加速度會相對較快，因此，在本專利技術反 應過程中，根據氧化劑半衰期確定滴加時間，一般而言，氧化劑的在上述條件下的半衰期約 為4~5小時，因此反應過程總的時間也控制在4~5小時，控制A組分的滴加時間在2.0~ 2.5h。控制本文檔來自技高網...

【技術保護點】
多元共聚物，其特征在于：所述多元共聚物采用含有羧基的不飽和有機單體、含有酯基的不飽和有機單體和含有磺酸基的不飽和有機單體進行共聚所得，所述多元共聚物的極限粘數為0.035～0.055dL/g。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：李雪波，林坤華，
申請(專利權)人：成都齊達水處理工程股份有限公司，
類型：發明
國別省市：四川;51