[发明专利]一种三元共聚物阻垢剂及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及水处理剂制备技术领域，尤其是涉及一种三元共聚物阻垢剂及其制备工艺。

背景技术

在工业生产中，循环冷却水的用量巨大，工业使用的冷却水系统在长期循环使用过程中，随着冷却水浓缩倍数的增加，无机离子、菌类等开始富集，将不可避免地产生水垢、锈垢以及腐蚀，使热效率呈数量级下降，导致浪费大量能源，大大降低整个系统的使用寿命，造成很多不必要的损失，因此对工业循环冷却水进行水处理变得十分重要，在工业循环冷却水处理过程中，大多采用加投化学药剂的方法控制结垢和腐蚀，能够防止水垢和污垢产生或者抑制其沉积生长的化学药剂一般将都统称为阻垢剂。

阻垢剂在工业上常用的形式主要有缓蚀剂和分散剂两种，缓蚀剂主要有以下类型：无机聚合磷酸盐，有机多元磷酸，葡萄糖酸和单宁酸等，目前循环水系统中多采用磷系配方，其中用的最多的是有机多元膦酸，例如羟基乙叉二膦酸(HDPE)、氨基三甲叉膦酸(ATMP)、乙二胺四甲叉膦酸(EDTMP)等，但由于它们的分子量低，功能基团较少，从而影响其性能，另外，有机多元膦酸中含有大量磷，排放后会引起周围水域的富营养化，不符合环保要求。

分散剂主要是中、低相对分子质量的水溶性聚合物，包括均聚物和共聚物两大类，其中均聚物有聚丙烯酸及其钠盐、水解聚马来酸酐等，均聚物由于其结构的局限性，分散阻垢能力也有限，而共聚物的品种则较多，以丙烯酸系和马来酸系的两元或三元共聚物为主，虽大大提高了分散阻垢能力，但缓蚀性能相对较差。

例如，中国专利公开号CN101391194A，公开日2009年3月25日，公开了一种具有高分散性和稳定性、制备成本低及环保的三元共聚物分散剂及其制备工艺和应用。所述三元共聚物分散剂由丙烯酸、苯乙烯磺酸钠、丙烯酸羟丙酯或甲基丙烯酸羟乙酯进行自由基共聚而成，三元共聚物的数均相对分子量为2000～40000，可广泛用于农药、颜料、染料和水煤浆等行业。其不足之处是，该三元共聚物分散剂虽提高了其分散阻垢性能，而缓蚀性能依旧相对较差。

随着现代工业的飞速发展和对环境要求的不断提高，人们对水处理技术的要求越来越高，通过改变单体或引发剂来合成新的共聚物，从而得到更加高效环保、经济性好，且具有分散阻垢及缓蚀等多功能的阻垢剂是目前国内外阻垢剂的研究方向。

发明内容

本发明是为了克服现有技术上述的不足，提供一种水溶性好、热稳定性高、低磷环保，且同时具有较好的分散及缓蚀性能的三元共聚物阻垢剂，以及一种所述三元共聚物阻垢剂的制备工艺。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的一种三元共聚物阻垢剂，所述的三元共聚物阻垢剂由异丙烯膦酸、丙烯酸、马来酸酐三种单体所组成的混合单体采用水溶液聚合法共聚而成，所述的三元共聚物阻垢剂的数均相对分子量为5000～20000，混合单体中各单体的质量百分比为：

异丙烯膦酸：3～7％；

丙烯酸：65～70％；

马来酸酐：25～30％；

三者之和为100％。

异丙烯膦酸分子具有不饱和的碳-碳双键和膦酸基团，使其极易与其他单体进行聚合，膦酸基团具有较好的分散阻垢性能与缓蚀性能；马来酸酐溶于水后会生成马来酸，由于马来酸含有的羧酸数量较多，羧基具有较好的稳定性与耐温性，因此共聚后带有大量羧基的三元共聚物具有较好的水溶性与耐温性，可用于高温的水质处理，而且羧基对Ca²⁺、Mg²⁺具有较强的螯合能力，还具有分散阻垢性能，因此可提高三元共聚物的分散阻垢性能，因此，将异丙烯膦酸、丙烯酸、马来酸酐三种单体所组成的混合单体采用水溶液聚合法进行共聚，得到一种同时具有羟基、羧基和膦酸基团多种亲水性基团的三元共聚物，该三元共聚物不仅水溶性好、热稳定性高，而且还具缓蚀和分散阻垢的双重功效，另外，该三元共聚物本身的磷含量较低，对保护环境十分有利；共聚物分子量的大小对阻垢剂的分散能力至关重要，本发明的数均相对分子量控制在5000～20000，具有较好的分散效果。

一种上述的三元共聚物阻垢剂的制备工艺，包括以下步骤：

(1)将链转移剂溶于去离子水中得到链转移剂溶液，边搅拌边加热。链转移剂用于控制共聚物的分子量，使制得的三元共聚物阻垢剂的数均相对分子量为5000～20000。

(2)将引发剂与混合单体混合得到反应混合物。引发剂用于引发单体进行聚合反应。