[发明专利]一种低磷缓蚀阻垢剂PBTCA的制备方法

说明书

一、技术领域

本发明属于环保技术领域，具体涉及一种低磷缓蚀阻垢剂PBTCA的制备方法。

二、背景技术

PBTCA(2-膦酸基-1,2,4三羧酸丁烷)是一种磷含量很低的缓蚀阻垢剂，分子中磷的含量仅 占PBTCA总质量的11.5％左右，这比常用的膦系缓蚀阻垢剂HEDP(磷含量占30.1％)和ATMP (磷含量占31.1％)中的磷含量要低很多，并且PBTCA同时具备良好的阻垢性能和缓蚀性能。

“《有机化学》，1965，第30卷12期，4020-4025页”中的PBTCA的制备方法是以亚磷 酸三烷酯、马来酸单酯和丙烯腈为原料，首先将亚磷酸三烷酯与马来酸单酯反应制取膦酸丁 二酸四烷酯，其再与丙烯腈进行迈克尔加成反应制得PBTCA对应的五元酯，然后将该酯在 酸性条件下水解制得PBTCA。这种制备方法工艺路线复杂，反应过程中不仅会产生剧毒的氰 化物，而且会对环境造成二次污染。本发明以亚磷酸二乙酯、顺丁烯二酸二乙酯以及丙烯酸 乙酯为原料，在催化剂作用下制备PBTCA。该方法反应条件温和，生产操作易控制，工艺流 程简单，且三废排放量少。

三、发明内容

本发明的目的是以亚磷酸二乙酯、顺丁烯二酸二乙酯以及丙烯酸乙酯为原料，在催化剂 作用下制备PBTCA。

本发明的主要原理：反应(1)为亚磷酸二乙酯与顺丁烯二酸二乙酯在加入碱性催化剂A 的条件下发生亲核加成反应生成膦酸二乙酯基丁二酸二乙酯；反应(2)为反应(1)中生成 的产物与丙烯酸乙酯发生亲核加成反应，生成2—膦酸二乙酯丁烷一三羧酸乙酯；在(3)反 应中，2-膦酸二乙酯丁烷一三羧酸乙酯在催化剂B作用下发生水解，水解产物为PBTCA与 乙醇的混合物。

本发明采用的技术方案是：将一定量的亚磷酸二乙酯与顺丁烯二酸二乙酯加入反应釜中， 打开冷凝回流装置，在搅拌器转速为200r/min的搅拌条件下缓慢滴加一定量的催化剂A，待 温度上升到100℃后反应1小时。然后降温至50℃，加入一定量的丙烯酸乙酯，在搅拌状态 下反应8h。再往反应釜中加入一定量的催化剂B，升温至80℃加热水解0.5h，最终得到的 产物为黄棕色粘稠液体，即为本发明的PBTCA。其中亚磷酸二乙酯、顺丁烯二酸二乙酯、丙 烯酸乙酯和催化剂A四者投加摩尔比为：1:1:1:0.8。催化剂A为质量分数99％的乙二胺，催 化剂B为质量分数37.5％的浓盐酸。

本发明的这种PBTCA制备方法具有工艺路线简单、操作简便、“三废”排放少等优点， 可广泛应用于工业循环冷却水系统的缓蚀阻垢。

四、附图说明

图1为本发明的PBTCA的红外图谱

五、具体实施方式

本发明提供的一种低磷缓蚀阻垢剂PBTCA的制备方法如下：

将一定量的亚磷酸二乙酯与顺丁烯二酸二乙酯加入反应釜中，打开冷凝回流装置，在搅 拌器转速为200r/min的搅拌条件下缓慢滴加一定量的催化剂A，待温度上升到100℃后反应 1h。然后降温至50℃，加入一定量的丙烯酸乙酯，在搅拌状态下反应8h。再往反应釜中加 入一定量的催化剂B，升温至80℃加热水解0.5h，最终得到的产物为黄棕色粘稠液体，即为 本发明的PBTCA。其中亚磷酸二乙酯、顺丁烯二酸二乙酯、丙烯酸乙酯和催化剂A四者投 加摩尔比为：1:1:1:0.8。催化剂A为质量分数99％的乙二胺，催化剂B为质量分数37.5％的 浓盐酸。

亚磷酸二乙酯的分子量是138，顺丁烯二酸二乙酯的分子量是172，乙二胺的分子量是 60，丙烯酸乙酯的分子量是100，PBTCA的分子量是270。

以下提供本发明的4个实施例

实施例1

向反应釜中加入6.9g亚磷酸二乙酯和8.6g顺丁烯二乙酯，打开冷凝回流装置，在搅拌 器转速为200r/min，在搅拌器转速为200r/min的搅拌条件下缓慢滴加2.4g催化剂A，待温 度上升到100℃后反应1h。然后降温至50℃，加入5.0g丙烯酸乙酯，在搅拌状态下反应8h。 再往反应釜中加入8mL的催化剂B，升温至80℃加热水解0.5h，最终得到的产物为黄棕色 粘稠液体12.5g，即为本发明的PBTCA。

实施例2