[发明专利]一种核级聚丙烯酸及其制备方法和应用

说明书

本申请公开了一种核级聚丙烯酸及其制备方法和应用。一种核级聚丙烯酸，所述核级聚丙烯酸的分子量为10万～20万，所述核级聚丙烯酸中硫的含量为500ppb～1000ppb。该核级聚丙烯酸分子量可控，多分散性良好，阻垢性能优良，分解半衰期优异，分子量可控在10万～20万，多分散性为1.0～3.5；该制备方法周期较短，操作流程简单；制取设备简单，制备效率较高，制备所用合成反应釜可以根据产量进行容积的调整，大大提高了制取效率；本发明制备成本较低，绿色清洁无污染。制备过程原料廉价易得，涉及的反应釜只需消耗少量电能，加入无硫的引发剂，醇类和醚类相关溶剂对环境污染较小。

技术领域

本申请涉及一种核级聚丙烯酸及其制备方法和应用，属于阻垢剂制备技术领域。

背景技术

阻垢剂因其对垢物具有螯合、分散、晶格畸变等作用，能够有效地抑制结垢的形成，使其在海水淡化、水循环系统等领域得到广泛的应用。当前，以天然高分子阻垢剂、无机磷酸盐阻垢剂、有机膦酸盐阻垢剂和环境友好型阻垢剂为代表的阻垢剂类型在实际的工业生产中得到较多的推广和应用。上述阻垢剂中，在绿色环保理念日益深化的当下，天然高分子阻垢剂和环境友好型阻垢剂因其对环境的污染相对较小，成为理想的阻垢剂材料。

在环境友好型阻垢剂材料中，聚天冬氨酸(PASP)、聚环氧琥珀酸(PESA)和丙烯酸(AA)及其衍生物成为近年来研究的热点。其中，PASP的浓度为3mg/L时，对Ca²⁺的阻垢率达到80％；超支化结构的PESP浓度为15mg/L时，对碳酸钙的阻垢率达到90％；AA的浓度为8mg/L剂量下，对碳酸钙的抑制率为80％。以AA为单体，聚合而成的聚丙烯酸具备规整的分子链，同时具有经济高效的特性，在工业循环冷却水系统的应用领域得到广泛的关注。特别是压水堆核电站二回路系统中的许多构件如凝汽器、给水加热器、汽水分离再热器等，主要是由碳钢制造的，在运行过程中容易发生腐蚀。碳钢设备腐蚀产生的腐蚀产物随给水传输，随后沉积在蒸汽发生器中，可导致许多严重、有害的后果，如热能损失、传热管腐蚀、热工水力不稳定、功率输出降低等等。因此，控制腐蚀产物的沉积是保证蒸汽发生器性能和完整性的关键问题。为缓和腐蚀产物沉积引起的蒸汽发生器结垢现象，国内外核电厂已经采取了多种策略，其中聚丙烯酸分散剂已经在美国等多个国家二十多台压水堆机组满功率，停机及开机条件下试验，均表现出显著的除垢效果。

目前，在国内已经报道的聚丙烯酸材料中，主要分为两大类：

(1)以聚丙烯酸为基体，进行合成工艺上的相关改进和应用拓展。如专利CN1324057C中所述的制备聚丙烯酸的方法，运用回收热介质从丙烯酸水溶液或丙烯酸中提纯聚丙烯酸，该方法有效地利用与回收潜热，为低碳生产提供了新思路；又如专利CN102858815B中所述的聚丙烯酸(盐)、聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂及其制造方法，提供一种含有示踪剂的吸水性树脂及其制造方法，以及吸水性树脂的鉴定方法、追踪方法，该方法通过检验所述示踪剂能够追溯制造过程、消费者使用、废弃过程中产生的各种问题；再如专利CN104212105B中所述的聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂粉末的制造方法、聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂粉末，提供的树脂粉末兼备了液体渗透性和吸水速度，具备良好的应用前景；又如专利CN101921359B中所述的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，该方法利用碳-碳不饱和键和无机配料作为原料制备有机聚合物，具备能耗少、设备利用率高同时产品性能优越、安全和环保的特性，在分散剂和阻垢剂、增稠剂和絮凝剂方面具备良好的应用前景。