[发明专利]一种含磺酸基和多羧基的共聚物阻垢剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚羧酸阻垢剂及其制备方法，尤其涉及一种具有优异的阻垢性能的新型无磷含磺酸基和多羧基的共聚物阻垢分散剂及其制备方法，所述阻垢剂主要用于油田回注水、循环冷却水、制药和肥料增效、反渗透膜及其它水处理问题，属于共聚物阻垢剂制备领域。 

背景技术

涉及水处理的领域包括：工业循环冷却水，油田回注水，海水淡化处理，污水中水处理，反渗透膜等。结垢可能给生产带来严重后果，在油田回注水以及工业循环冷却水中，碳酸钙、硫酸钡、硫酸锶等是最主要的垢样。在工业上主要是通过加入化学阻垢剂来加以处理，利用阻垢剂的螯合分散、络合增溶、晶格畸变、物理及化学吸附等作用，有效地减少垢层形成。 

目前，中国专利公开了CN101396634“一种镁质用后耐材的用途及复合阻垢剂的制备和使用方法”、CN101607767“一种用于油田回注水的中性复合阻垢剂的制备”、CN101698542“镀锌管材质开放式冷却水复合缓蚀阻垢剂及其制备与应用”、CN102153212“含苯并三氮唑复合缓蚀阻垢剂”等等。以上专利技术均采用复合或复配工艺，随着水处理要求的提高，复合或复配技术难以满足需要，研发具有不同官能团的单体聚合形成的聚合物阻垢剂成为趋势。聚合物阻垢剂中运用最广泛为磷系阻垢剂，中国专利公开了CN102304196“一种膦基聚马来酸酐水质阻垢剂的制备方法”、CN87104560“硫代磷酸酯和磷酸酯咪唑啉衍生物缓蚀阻垢剂”、CN101870758“具有聚乙氧基长链的聚醚磷酸酯阻垢剂及其制备方法”、CN1990912“钼膦系复合缓蚀阻垢剂及其制备方法”等等。含磷阻垢剂磷含量高，易造成水体富营养化，导致环境污染，而聚羧酸阻垢剂很好地克服了磷系阻垢剂的缺点，是一种环境友好型的水处理剂。目前国内对聚羧酸阻垢剂研发的专利公开有：CN101955266“衣康酸二甲酯磺酸盐类多元共聚物阻垢剂及其制备方法”、CN101921359“聚丙烯酸或其共聚物以及聚丙烯酸盐或其共聚物盐的制备方法”、CN101786733“丙烯醇衣康酸磺酸盐类多元共聚物阻垢剂及其制法”、CN101747474“一种壳聚糖三元接枝马来酸酐衣康酸共聚物阻垢剂的制备方法”等等。但上述几种阻垢剂仅仅对某种特定的垢具有较好的阻垢性能，对其他垢的阻垢性能还存在不足，故开发对多种垢均具有良好阻垢性能的聚羧酸阻垢剂意义重大而迫切。 

发明内容

针对现有水处理技术的不足，本发明的目的是提供一种能对多种离子均具优异阻垢性能的新型含磺酸基和多羧基的共聚物阻垢剂及其制备方法；本发明的另一目的是提供上述新型阻垢分散剂在油田回注水和冷却循环水处理中的应用。 

本发明所述含磺酸基和多羧基的共聚物阻垢剂，其特征在于：所述共聚物阻垢剂是由甲基丙烯酰胺基二乙酸(MAIDA)、2-(N，N-二亚甲基羧基)胺甲基-丙烯酰胺基二乙酸(MOPBCM)与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)三种单体合成的共聚物水溶液，其中所述共聚物的质量为水溶液总质量的20-30％，所述共聚物的结构简式如下： 

上述结构简式中，x，y，z分别代表甲基丙烯酰胺基二乙酸(MAIDA)、2-(N，N-二亚甲基羧基)胺甲基-丙烯酰胺基二乙酸(MOPBCM)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)的摩尔数，且x∶y∶z＝(49.5-82.5)∶(10-20)∶(16-32)。 

上述含磺酸基和多羧基的共聚物的结构中磺酸基与羧基的摩尔比是(16-32)∶(139-245)。 

进一步的，上述含磺酸基和多羧基的共聚物的结构中磺酸基与羧基的摩尔比优选是(18-30)∶(150-225)。 

本发明所述含磺酸基和多羧基的共聚物阻垢剂的制备方法，步骤是： 

A.以质量份计，称取水100-300份，根据设计量分成三份备用；称取甲基丙烯酰胺基二乙酸(MAIDA)30-50份，2-(N，N-二亚甲基羧基)胺甲基-丙烯酰胺基二乙酸(MOPBCM)10-20份，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)10-20份，溶于一份水中，配成质量百分比为20-50％的水溶液，命名为溶液(1)；称取引发剂过硫酸铵5-10份溶于另一份水中，配成水溶液，命名为溶液(2)。 

B.将步骤A剩余的一份水加入四口瓶中，升温至50-80℃，搅拌下同时滴加溶液(1)与溶液(2)，滴加完毕升温至70-90℃，保温1-4小时，冷却，然后用质量百分比为10％的氢氧化钠溶液调pH至7，即得浅黄色含磺酸基和多羧基的共聚物阻垢剂水溶液。