CN102585195A

CN102585195A - 一种聚环氧琥珀酸的制备方法

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Publication number: CN102585195A
Application number: CN2011100230758A
Authority: CN
Inventors: 孟永
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-01-18
Filing date: 2011-01-18
Publication date: 2012-07-18

Abstract

本发明公开了一种聚环氧琥珀酸的制备方法，该产品属于化工领域；聚环氧琥珀酸外观为无色或淡琥珀色透明液体，是一种无氮、非磷有机化合物，兼具阻垢缓蚀双重功效，对水中的碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、氟化钙和硅垢有良好的阻垢分散性能，尤其对硅垢的阻垢分散性能是其它阻垢剂难以企及的，同时具有一定的缓蚀作用，生物降解性能好并适用于高碱、高金属含量水系，是一种绿色水处理化学品；生产该产品使用的原料有：顺丁烯二酸酐、双氧水、液碱、氢氧化钙、固体酸、去离子水；该产品的主要用途是一种阻垢缓蚀剂。

Description

一种聚环氧琥珀酸的制备方法

技术领域：

本发明产品属于化工领域，其特征是涉及一种聚环氧琥珀酸的制备方法。

背景技术：

聚环氧琥珀酸(PESA)，分子式为HO(C₄H₂O₅M₂)nH，外观为无色或淡琥珀色透明液体，聚环氧琥珀酸是一种无氮、非磷有机化合物，兼具阻垢缓蚀双重功效，聚环氧琥珀酸对水中的碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、氟化钙和硅垢有良好的阻垢分散性能，尤其对硅垢的阻垢分散性能是其它阻垢剂难以企及的，单独使用聚环氧琥珀酸其阻垢效果优于常用的有机膦类阻垢剂，聚环氧琥珀酸与膦酸盐复配具有良好的协同增效作用；聚环氧琥珀酸同时具有一定的缓蚀作用，生物降解性能好并适用于高碱、高金属含量水系，是一种绿色水处理化学品。聚环氧琥珀酸的阻垢机理如下：1.聚环氧琥珀酸中的部分活性基团能对成垢阳离子发生螯合作用，从而封锁部分成垢阳离子，抑制其与阴离子的反应；2.离子的结晶作用，因为在过饱和溶液中，存在大量小于临界半径的小晶体垢，由于所加入的聚环氧琥珀酸对小晶体中的晶核和晶体的活性点有特殊的吸附能力，并可通过物理或化学作用，吸附在上面，使界面能大大增加，界面能越高，晶体的临界半径越大，小晶体从水中析出就越困难，从而阻止结垢；3.晶格畸变作用，当溶液中存在聚环氧琥珀酸，它能吸附在晶体的扭折位置，破坏结晶的规整性，使晶格变形，由于发生畸变的晶体形状很不规则，难以通过有序紧密排列形成坚硬的垢块，即使生成垢块，也只能是疏松的软垢，从而达到阻垢目的。聚环氧琥珀酸单独使用时，较低的用量对碳钢即具有一定的缓蚀作用，随着浓度的增加，其缓蚀作用也增强，若要达到较好的缓蚀效果，所需的浓度较高，由于聚环氧琥珀酸单独使用时缓蚀效果较其它缓蚀剂差，一般多和无机膦酸盐、有机膦酸盐等协同作用，以产生良好的缓蚀效果。目前见于国内公开报道的制备聚环氧琥珀酸方法主要有：1.一步合成法，以顺丁烯二酸酐为原料，用蒸馏水和氢氧化钠使之水解成马来酸盐，再以固体酸为催化剂，用过氧化氢将马来酸盐氧化成环氧琥珀酸盐，再将环氧琥珀酸盐乙酯化，在无溶剂体系或惰性溶剂体系中开环聚合，然后将制得的聚合物水解，得到可应用的聚环氧琥珀酸；2.三步合成法，以顺丁烯二酸酐为原料，将其溶解在水中生成马来酸，加入碱液调节pH值，在一定的温度下，以固体酸为催化剂，连续加入双氧水，生成环氧琥珀酸钠，再加入氢氧化钙和氢氧化钠，在一定温度下聚合，得到聚环氧琥珀酸钠盐，或将聚环氧琥珀酸钠加入盐酸或硫酸得到聚环氧琥珀酸。而本发明是一种自己开发的生产工艺，是对上述两种方法的综合和革新，以顺丁烯二酸酐为主要原料，以两吨反应釜为主要设备，配以其它辅料来生产聚环氧琥珀酸，该方法具有：设备投资少、工艺简单、原料来源方便、生产周期短，产品纯度高等一系列优点。经检索，尚未发现关于聚环氧琥珀酸生产方法的授权发明专利或已处于公开阶段的发明专利。

发明内容：

为了对各种用水设备中产生的碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、氟化钙和硅垢进行阻垢，并对部分碳钢表面进行缓蚀保护，本发明提供了一种阻垢缓蚀剂聚环氧琥珀酸的制备方法，该方法对现有的生产工艺进行了改进，以顺丁烯二酸酐为主要原料，以两吨反应釜为主要设备，配以其它辅料，来生产聚环氧琥珀酸，该方法具有：设备投资少、工艺简单、生产周期短、产品纯度高等一系列优点。生产该产品使用的原料有：顺丁烯二酸酐20％-22％、双氧水22％、含量为48％的液碱31％(占配方量约有15％左右)、氢氧化钙5％、固体酸1％-3％、去离子水35％。

本发明可以通过以下技术方案来实现：

一种批量生产聚环氧琥珀酸的方法，其特征是由以下步骤构成：

1.为控制反应釜内温度应准备浅冷冻水，水温在3℃-8℃之间；加热的蒸汽，压力在0.4兆帕以上。打开进水阀，向反应釜内加入配方量的去离子水，开动搅拌器，转速为45转/分，打开反应釜孔盖，将配方量的顺丁烯二酸酐缓慢的加入反应釜内，投料时间约为0.5-0.75小时，使其全部溶解，测量温度并通过浅冷冻水和蒸汽控制温度在50℃以下，顺丁烯二酸酐投料完毕，投入配方量的催化剂固体酸，调节冷却水或蒸汽阀门大小，控制反应釜中物料温度为48℃-52℃，保持15分钟。

2.待温度稳定后1小时滴加适量的双氧水，滴加过程发生反应导致温度升高，通过冷却水控制物料温度在60℃-70℃之间，若发现温度难以控制，应停止滴加，待温度稳定后重新滴加，双氧水滴加完毕，保温3小时。

3.开始滴加占总量16％的含量为48％液碱(液碱的净含量为7.68％)，2-3小时滴完，期间应保持温度在48℃-52℃；滴加完毕后开始升温至70℃-75℃，在1小时内滴加占总量5％的含量为48％液碱(液碱的净含量为2.4％)，此时的pH值应为4.6-5.0之间，如不在此区间则用液碱调整，双氧水浓度≥0.5％，否则应补加双氧水至规定值；在70℃-75℃保温3小时，保温结束，此时溶液应为淡黄色透明液体，否则应继续保温；保温结束后继续滴加占总量10％含量为48％液碱(液碱的净含量为4.8％)，此时应缓慢滴加，防止产生大量气泡，直至调PH至9.0左右，滴加结束；继续保温至剩余双氧水分解完毕，双氧水分解完毕后物料应为无色透明液体，否则应继续保温，直至物料变为无色透明液体。

4.打开反应釜入孔盖，加入配方量的氢氧化钙，然后关闭入孔盖，开蒸汽加热使反应釜内温度升至90℃-92℃，保温2小时，聚合结束，停止加热，降温至30℃，用去离子水调节固含量为34％左右，停止搅拌，降温至常温，将反应釜内物料送过滤器过滤后包装得到成品。

本发明的有益效果是：

1.提供了一种价廉物美的阻垢缓蚀剂聚环氧琥珀酸。

2.生产设备投资少、工艺简单、原料来源方便、生产周期短，产品纯度高。

3.便于批量生产。

具体实施方式

下面结合具体的实施例，进一步详细描述本发明。

实施例1

打开进水阀，向反应釜内加入占总量35％的去离子水，开动搅拌器，转速为45转/分，打开反应釜孔盖，将占总量20％的顺丁烯二酸酐缓慢的加入反应釜内，投料时间约为0.5-0.75小时，使其全部溶解，测量温度并通过浅冷冻水和蒸汽控制温度在50℃以下，顺丁烯二酸酐投料完毕，投入占总量3％的的催化剂固体酸，调节冷却水或蒸汽阀门大小，控制反应釜中物料温度为48℃-52℃，保持15分钟。待温度稳定后1小时滴加占总量20％的双氧水，滴加过程发生反应导致温度升高，通过冷却水控制物料温度在60℃-70℃之间，若发现温度难以控制，应停止滴加，待温度稳定后重新滴加，双氧水滴加完毕，保温3小时；开始滴加占总量16％的含量为48％液碱(液碱的净含量为7.68％)，2-3小时滴完，期间应保持温度在48℃-52℃；滴加完毕后开始升温至70℃-75℃，在1小时内滴加占总量5％的含量为48％液碱(液碱的净含量为2.4％)，此时的pH值应为4.6-5.0之间，如不在此区间则用液碱调整，双氧水浓度≥0.5％，否则应补加双氧水至规定值；在70℃-75℃保温3小时，保温结束，此时溶液应为淡黄色透明液体，否则应继续保温；保温结束后继续滴加占总量10％含量为48％液碱(液碱的净含量为4.8％)，此时应缓慢滴加，防止产生大量气泡，直至调pH至9.0左右，滴加结束；继续保温至剩余双氧水分解完毕，双氧水分解完毕后物料应为无色透明液体，否则应继续保温，直至物料变为无色透明液体。打开反应釜入孔盖，加入占总量5％的氢氧化钙，然后关闭入孔盖，开蒸汽加热使反应釜内温度升至90℃-92℃，保温2小时，聚合结束，停止加热，降温至30℃，用去离子水调节固含量为34％左右，停止搅拌，降温至常温，将反应釜内物料送过滤器过滤后包装得到成品。

实施例2

打开进水阀，向反应釜内加入占总量35％的去离子水，开动搅拌器，转速为45转/分，打开反应釜孔盖，将占总量21％的顺丁烯二酸酐缓慢的加入反应釜内，投料时间约为0.5-0.75小时，使其全部溶解，测量温度并通过浅冷冻水和蒸汽控制温度在50℃以下，顺丁烯二酸酐投料完毕，投入占总量2％的的催化剂固体酸，调节冷却水或蒸汽阀门大小，控制反应釜中物料温度为48℃-52℃，保持15分钟。待温度稳定后1小时滴加占总量20％的双氧水，滴加过程发生反应导致温度升高，通过冷却水控制物料温度在60℃-70℃之间，若发现温度难以控制，应停止滴加，待温度稳定后重新滴加，双氧水滴加完毕，保温3小时；开始滴加占总量16％的含量为48％液碱(液碱的净含量为7.68％)，2-3小时滴完，期间应保持温度在48℃-52℃；滴加完毕后开始升温至70℃-75℃，在1小时内滴加占总量5％的含量为48％液碱(液碱的净含量为2.4％)，此时的pH值应为4.6-5.0之间，如不在此区间则用液碱调整，双氧水浓度≥0.5％，否则应补加双氧水至规定值；在70℃-75℃保温3小时，保温结束，此时溶液应为淡黄色透明液体，否则应继续保温；保温结束后继续滴加占总量10％含量为48％液碱(液碱的净含量为4.8％)，此时应缓慢滴加，防止产生大量气泡，直至调pH至9.0左右，滴加结束；继续保温至剩余双氧水分解完毕，双氧水分解完毕后物料应为无色透明液体，否则应继续保温，直至物料变为无色透明液体。打开反应釜入孔盖，加入占总量5％的氢氧化钙，然后关闭入孔盖，开蒸汽加热使反应釜内温度升至90℃-92℃，保温2小时，聚合结束，停止加热，降温至30℃，用去离子水调节固含量为34％左右，停止搅拌，降温至常温，将反应釜内物料送过滤器过滤后包装得到成品。

实施例3

打开进水阀，向反应釜内加入占总量35％的去离子水，开动搅拌器，转速为45转/分，打开反应釜孔盖，将占总量22％的顺丁烯二酸酐缓慢的加入反应釜内，投料时间约为0.5-0.75小时，使其全部溶解，测量温度并通过浅冷冻水和蒸汽控制温度在50℃以下，顺丁烯二酸酐投料完毕，投入占总量1％的的催化剂固体酸，调节冷却水或蒸汽阀门大小，控制反应釜中物料温度为48℃-52℃，保持15分钟。待温度稳定后1小时滴加占总量20％的双氧水，滴加过程发生反应导致温度升高，通过冷却水控制物料温度在60℃-70℃之间，若发现温度难以控制，应停止滴加，待温度稳定后重新滴加，双氧水滴加完毕，保温3小时；开始滴加占总量16％的含量为48％液碱(液碱的净含量为7.68％)，2-3小时滴完，期间应保持温度在48℃-52℃；滴加完毕后开始升温至70℃-75℃，在1小时内滴加占总量5％的含量为48％液碱(液碱的净含量为2.4％)，此时的pH值应为4.6-5.0之间，如不在此区间则用液碱调整，双氧水浓度≥0.5％，否则应补加双氧水至规定值；在70℃-75℃保温3小时，保温结束，此时溶液应为淡黄色透明液体，否则应继续保温；保温结束后继续滴加占总量10％含量为48％液碱(液碱的净含量为4.8％)，此时应缓慢滴加，防止产生大量气泡，直至调pH至9.0左右，滴加结束；继续保温至剩余双氧水分解完毕，双氧水分解完毕后物料应为无色透明液体，否则应继续保温，直至物料变为无色透明液体。打开反应釜入孔盖，加入占总量5％的氢氧化钙，然后关闭入孔盖，开蒸汽加热使反应釜内温度升至90℃-92℃，保温2小时，聚合结束，停止加热，降温至30℃，用去离子水调节固含量为34％左右，停止搅拌，降温至常温，将反应釜内物料送过滤器过滤后包装得到成品。

Claims

1.一种聚环氧琥珀酸的制备方法，其特征是：以顺丁烯二酸酐20％-22％、双氧水22％、含量为48％的液碱31％(占配方量约有15％左右)、氢氧化钙5％、固体酸1％-3％、去离子水35％为原料，通过以下步骤来得到成品。

2.根据权利要求1所述的一种聚环氧琥珀酸的制备方法，其第一步的特征是：为控制反应釜内温度应准备浅冷冻水，水温在3℃-8℃之间；加热的蒸汽，压力在0.4兆帕以上。打开进水阀，向反应釜内加入配方量的去离子水，开动搅拌器，转速为45转/分，打开反应釜孔盖，将配方量的顺丁烯二酸酐缓慢的加入反应釜内，投料时间约为0.5-0.75小时，使其全部溶解，测量温度并通过浅冷冻水和蒸汽控制温度在50℃以下，顺丁烯二酸酐投料完毕，投入配方量的催化剂固体酸，调节冷却水或蒸汽阀门大小，控制反应釜中物料温度为48℃-52℃，保持15分钟。

3.根据权利要求1所述的一种聚环氧琥珀酸的制备方法，其第二步的特征是：待温度稳定后1小时滴加适量的双氧水，滴加过程发生反应导致温度升高，通过冷却水控制物料温度在60℃-70℃之间，若发现温度难以控制，应停止滴加，待温度稳定后重新滴加，双氧水滴加完毕，保温3小时。

4.根据权利要求1所述的一种聚环氧琥珀酸的制备方法，其第三步的特征是：开始滴加占总量16％的含量为48％液碱(液碱的净含量为7.68％)，2-3小时滴完，期间应保持温度在48℃-52℃；滴加完毕后开始升温至70℃-75℃，在1小时内滴加占总量5％的含量为48％液碱(液碱的净含量为2.4％)，此时的pH值应为4.6-5.0之间，如不在此区间则用液碱调整，双氧水浓度≥0.5％，否则应补加双氧水至规定值；在70℃-75℃保温3小时，保温结束，此时溶液应为淡黄色透明液体，否则应继续保温；保温结束后继续滴加占总量10％含量为48％液碱(液碱的净含量为4.8％)，此时应缓慢滴加，防止产生大量气泡，直至调pH值至9.0左右，滴加结束；继续保温至剩余双氧水分解完毕，双氧水分解完毕后物料应为无色透明液体，否则应继续保温，直至物料变为无色透明液体。

5.根据权利要求1所述的一种聚环氧琥珀酸的制备方法，其第四步的特征是：打开反应釜入孔盖，加入配方量的氢氧化钙，然后关闭入孔盖，开蒸汽加热使反应釜内温度升至90℃-92℃，保温2小时，聚合结束，停止加热，降温至30℃，用去离子水调节固含量为34％左右，停止搅拌，降温至常温，将反应釜内物料送过滤器过滤后包装得到成品。