[发明专利]一种荧光示踪四元共聚物(FM/AMPS/AA/MA)及其合成方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于一种工业循环冷却水处理剂领域。具体涉及一种荧光示踪四元共聚物(FM/AMPS/AA/MA)及其合成方法与应用。 

技术背景

自20世纪90年代末，为了进一步提高生产效率和管理水平，高灵敏度、低检测下限的荧光检测技术和水处理技术结合衍生出荧光示踪性水处理药剂，真正实现了水处理药剂的在线分析检测和自动加药，避免了传统加药方法因加药不足造成的腐蚀、结垢等问题，防止了加药过多而造成的资源浪费，成为国内外的研究热点。 

在工业生产中，为了提高水的循环利用率和降低对设备的腐烛等，使用最多、最方便和成本最低的方法就是投加各种水处理剂。单独投加单功能水处理剂难以满足现代工业对水质处理的需求，而多种药剂同时投加，带来操作流程复杂，费用增加，药效降低等问题。因此，具有阻垢、缓蚀等两项或多项功能的多功能水处理剂成为当前的研究热点。 

从水处理剂的合成趋势可以看出，采用荧光单体共聚的方法合成荧光示踪水处理剂将是主要方向，因此，荧光示踪聚合物类水处理剂成为研究热点。2008年，雷武，张跃华等以4-溴-1，8-萘二甲酸酐和N-甲基哌嗪为原料，合成得到一种新的荧光单体4-(N’-甲基-1-哌嗪基)-N-丁基-1，8-萘二甲酰亚胺烯丙基氯季铵盐(FC)，FC与丙烯酸(AA)，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)，次亚磷酸钠共聚制备了含荧光基团的AA-AMPS共聚物(FC-POCA)(雷武等.化工学报，2008，59(2)：520-525)。2009年，周钰明和余洁等以乌头酸或其盐、含乙烯基不饱和双键单体与含芘类荧光基团苄氧基乙烯基单体进行聚合反应得到荧光示踪阻 垢剂(CN 101475266A)。王平以马来酸酐、丙烯酸、烯丙基磺酸钠和丙烯酸羟丙酯为单体，合成了四元聚合物阻垢缓蚀剂。当共聚物用量为10.0mg/L时，对CaCO₃垢和Ca₃(PO₄)₂垢的阻垢率分别为87.5％和85.4％，缓蚀率为83.9％(王平.工业水处理.2009(03))。2012年，王瑛和刘鹏等以二甲基-(4-(7-甲氧基香豆素))-甲基-(丙烯酰氧基)-乙基-溴化铵、丙烯酸、丙烯酰胺为单体，合成得到一种荧光示踪缓蚀阻垢剂(CN 103482777A)。2012年，周钰明和刘广卿等以聚醚羧酸单体、含乙烯基不饱和双键的单体、含不饱和双键的荧光单体(8-烯丙氧基-1，3，6-芘三磺酸钠和8-(4-乙烯基苄氧基)-1，3，6-芘三磺酸钠中的一种或者两种的组合)合成得到一种荧光示踪聚醚多功能水处理剂(CN 102786150 A)。2013年，Huchuan Wang等以8-羟基-1，3，6-芘三磺酸三钠、丙烯酸、草酸为单体合成得到一种荧光示踪阻垢剂(Desal ination and Water Treatment 2013，1944，3986-3994)。 

本发明从水处理剂的荧光示踪性和多功能性出发，选择荧光性能较好的溴化-1-十二烷基-2-[4-(N，N-二苯基)苯胺基]-3-烯丙基苯并咪唑盐作为荧光单体(FM)，选择高效、廉价、环保的阻垢剂马来酸酐(MA)、丙烯酸(AA)和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)作为水处理剂单体。本发明兼具羧酸类聚合物和磺酸类聚合物高效的阻垢缓蚀性能，以及良好的荧光示踪性能，具有较好的市场应用价值。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种荧光示踪四元共聚物(FM/AMPS/AA/MA)及其合成方法，它可用作为一种荧光示踪阻垢缓蚀剂。 

本发明为解决其技术问题所采取的技术方案是：一种荧光示踪四元共聚物 (FM/AMPS/AA/MA)及其合成方法，该四元共聚物是由荧光单体(FM)，马来酸酐(MA)，丙烯酸(AA)，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)构成的，其结构式如下。所用原料单体的质量百分数为：丙烯酸(AA)33％-47％，马来酸酐(MA)25％-33％，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)25％-33％，荧光单体(FM)1％-3％，质量以克为单位，下同。 

其中，m，n，p和q表示聚合度，m为1-3000，n为1-3000，p为1-3000，q为1-3000。