[发明专利]一种三元聚合物及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种三元聚合物及其制备方法与应用，该三元聚合物包含衣康酸、烯丙基磺酸钠、丙烯酰胺分子、分子调节剂等物质合成，通过优化合成条件，得到最佳性能的三元聚合物，并将其用作阻垢剂。本发明提供的三元聚合物，在抑制硫酸钙垢中具有显著的效果，三元聚合物PIA‑SAS‑AM对硫酸钙垢的最高抑制率可达99.51％。

技术领域

本发明涉及聚合物合成技术领域，具体涉及一种三元聚合物及其制备方法和应用。

背景技术

换热器表面结垢一直是石油、海水淡化、盐业等行业的一个长期而严重的问题。由于垢的导热性差，与换热器壁面粘附性大，造成了生产效率低下，生产成本提高以及能量损耗等问题。在严重的情况下，只有通过水力喷射和酸洗才能消除堆积在管道表面的垢物，然而，在这种情况下，需要关闭工厂，因此会造成严重的经济损失。通常情况下，垢主要由碳酸钙、硫酸钙和磷酸钙组成，其中硫酸钙因其溶解度的逆温度特性而是垢的主要成分之一。硫酸钙主要有三种晶体形式：二水合硫酸钙，半水合硫酸钙和无水硫酸钙，而半水合硫酸钙和无水硫酸钙主要存在于98℃以上的环境中。所以二水合硫酸钙在常温下的稳定性最好，是硫酸钙垢的主要成分。

目前，防止换热器表面形成二水合硫酸钙垢的主要方法包括机械清洗、酸化、添加阻垢剂和阈值抑制剂等。在这些方法中，由于阻垢剂对晶体成核和生长的抑制作用，及其经济有效的除垢特点，因此，在工业上得到广泛的应用。现有的阻垢剂包括聚合型和非聚合型，由于聚合物的官能团具有较强的络合作用、大分子具有优良的分散特性，因此，少量的聚合物浓度也可以防止结垢。近年来，随着人们环保意识的提高和对环保化学品的需求，无磷高效阻垢剂的合成研究具有重要的现实意义和直接的经济效益。

目前研究表明，聚合物的阻垢性能主要取决于其官能团、结构和分子量。最常见的官能团是羧酸、磺酸、酰胺和羟基。由于羧基能与溶液中的钙离子络合，因此，在通常情况下，聚合型阻垢剂的性能与其羧基的含量有关。但是，由于聚合物中羧基基团的弱酸性会削弱聚合物的缓蚀性能。因此，必须加入其它官能团对聚合物进行改性，以获得更大的阻垢效率。近年来，化学改性已成为提高阻垢剂阻垢性能的可靠选择。

发明内容

发明目的：鉴于工业中广泛存在的结垢问题，本发明所要解决的技术问题是提供了一种新型三元聚衣康酸-烯丙基磺酸钠-丙烯酰胺(PIA-SAS-AM)聚合物；本发明的还要解决的技术问题是提供该新型三元聚合物PIA-SAS-AM的制备方法；本发明的最后要解决的技术问题是提供该新型三元聚合物PIA-SAS-AM在制备阻垢剂及在抑制或去除硫酸钙垢工业上的应用。

技术方案：为了解决上述技术问题，本发明所述一种三元聚合物PIA-SAS-AM的合成方法，包括以下步骤：

(1)将衣康酸、烯丙基磺酸钠、丙烯酰胺、分子调节剂以及水室温充分搅拌，得到混合溶液；

(2)配制引发剂溶液，并转移至恒压滴液漏斗；

(3)将步骤(1)得到的混合溶液抽真空，并通入惰性气体保护；

(4)将步骤(2)的恒压滴液漏斗中引发剂溶液缓慢滴加到步骤(3)处理后的混合溶液中，高温反应后得到聚合物溶液；

(5)用无水乙醇对聚合物溶液进行沉析和洗涤，获得沉析产物；

(6)将沉析产物置于真空干燥箱中干燥得到粉末状聚衣康酸-烯丙基磺酸钠-丙烯酰胺，即所述三元聚合物。

进一步地，步骤(1)中，所述衣康酸、烯丙基磺酸钠和丙烯酰胺的质量比为1～2：1～2：1～2。

进一步地，步骤(1)中，所述分子调节剂为异丙醇和异丙硫醇中的一种或两种，所述分子调节剂的质量为衣康酸、烯丙基磺酸钠和丙烯酰胺三种物质总质量的2wt％～10wt％。