[发明专利]膦酰基马来酸酐-丙烯酸共聚物及其制备方法、应用

说明书

技术领域

本发明涉及水处理领域，具体涉及一种膦酰基马来酸酐-丙烯酸共聚物及其制备方法、应用。

背景技术

马来酸酐-丙烯酸共聚物是一种良好的助洗剂，被广泛运用于洗涤剂和纺织印染中。其分子结构中含有的羧酸官能团能螯合、分散钙镁离子。若将其作为阻垢剂，其阻垢效果较差。《精细化工》2001年8月第18卷第8期487-489页报道了以马来酸酐、丙烯酸为聚合单体，过硫酸铵为引发剂，亚硫酸氢钠为还原剂，采用聚合法制备马来酸酐-丙烯酸共聚物，其对碳酸钙的阻垢率仅为51.8％。

目前工业循环水中常用的阻垢剂主要为磷系的，其分子结构中含有的膦酰基团具有良好的阻垢效果，然而磷系阻垢剂存在着磷排放超标问题。若将膦酰基团嵌入马来酸酐-丙烯酸共聚物的分子结构中，在提高马来酸酐-丙烯酸共聚物阻垢性能的同时可降低磷排放。《石油炼制与化工》2004年7月第35卷第7期50-52页报道一种膦基马来酸酐-丙烯酸共聚物的合成，投加量为2mg/L时，其对碳酸钙的阻垢率可达91.8％。《精细石油化工进展》2006年3月第7卷第3期33-34，41页同样报道了一种马来酸酐-丙烯酸含膦共聚物的合成，其对碳酸钙和硫酸钙的最大阻垢率分别为87.6％和95.3％。但是以过硫酸铵为引发剂，其产生的活化能较低，且过硫酸铵反应过程中会逸出氨气，对环境有害。本发明立足于此，选用过硫酸钠为引发剂，以马来酸酐和丙烯酸为聚合单体，加入次磷酸钠提供膦酰基团，合成一种膦酰基马来酸酐-丙烯酸共聚物阻垢剂。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种很好解决了马来酸酐-丙烯酸共聚物阻垢效果较差问题的膦酰基马来酸酐-丙烯酸共聚物(PMAAAP)及其制备方法、应用。

为达到上述目的，本发明膦酰基马来酸酐-丙烯酸共聚物，以马来酸酐和丙烯酸为聚合单体，通过添加次磷酸钠提供膦酰基团，以过硫酸钠为引发剂，合成膦酰基马来酸酐-丙烯酸共聚物；

其中，所述的膦酰基马来酸酐-丙烯酸共聚物的合成化学反应方程式如下：

为达到上述目的，本发明膦酰基马来酸酐-丙烯酸共聚物的制备方法，所述方法以马来酸酐和丙烯酸为聚合单体，通过添加次磷酸钠提供膦酰基团，以过硫酸钠为引发剂，合成膦酰基马来酸酐-丙烯酸共聚物，其中，合成膦酰基马来酸酐-丙烯酸共聚物的制备方法包括如下步骤：

步骤1：向装有回流冷凝管和温度计的反应釜中加入马来酸酐和蒸馏水，升温至80℃，启动搅拌器进行搅拌，搅拌转速为400r/min；

步骤2：待马来酸酐完全溶解后，称取次磷酸钠溶解于丙烯酸中配成次磷酸钠和丙烯酸的混合溶液，同时称取过硫酸钠溶解于蒸馏水，同时滴加次磷酸钠和丙烯酸的混合溶液和过硫酸钠溶液，控制两种溶液在55min至65min滴完；滴加完毕后，将反应釜的温度升至90℃，回流反应4h；

步骤3：将反应后的溶液倒入旋转蒸发器的旋蒸器中，旋转蒸发器的水浴温度调至80℃-85℃，循环水力真空泵的压力升至0.1MPa时进行减压蒸馏1.5h-2.5h，所得液体为膦酰基马来酸酐-丙烯酸共聚物；

所述的膦酰基马来酸酐-丙烯酸共聚物的合成化学反应方程式如下：

进一步地，步骤1中的马来酸酐和步骤2中的丙烯酸的摩尔比为1:3，n(马来酸酐):n(丙烯酸)＝1:3；

步骤1中蒸馏水和步骤1中马来酸酐的摩尔比为20:1，n(蒸馏水):n(马来酸酐)＝20:1；

步骤2中次磷酸钠的加入量为马来酸酐和丙烯酸质量之和的20％，m(次磷酸钠):m([马来酸酐]+[丙烯酸])＝1:5；

步骤2中过硫酸钠的加入量为马来酸酐和丙烯酸质量之和的10％，m(过硫酸钠):m([马来酸酐]+[丙烯酸])＝1:10。

为达到上述目的，本发明膦酰基马来酸酐-丙烯酸共聚物的应用，用于工业循环水的阻垢剂。

本发明膦酰基马来酸酐-丙烯酸共聚物，以马来酸酐、丙烯酸、次磷酸钠和过硫酸钠为主要原料合成膦酰基马来酸酐-丙烯酸共聚物(PMAAAP)，合成过程中无“三废”排放。本发明具有合成工艺简单、无高温高压反应条件，有效避免了化工合成生产过程的安全及环保问题。

本发明膦酰基马来酸酐-丙烯酸共聚物与马来酸酐-丙烯酸共聚物相比，阻垢效果优良，且含磷量低，大大减少了工业循环冷却水中的磷含量，尾水排入地表水体中不会造成磷污染。

附图说明

图1为本发明的膦酰基马来酸酐-丙烯酸共聚物PMAAAP的红外光谱；