CN104418437A - 一种共聚物及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种共聚物，该共聚物含有下述式1所示结构单元A，式2所示结构单元B以及式3、式3’和式3’’中的一种或多种所示结构单元C，以该共聚物的总重量为基准，所述结构单元A的含量为60-80重量%，所述结构单元B的含量为10-30重量%，所述结构单元C的含量为5-20重量%，且该共聚物的粘均分子量为2500-10000。该共聚物作为阻垢分散剂应用时，可以提高阻碳酸钙垢率并能同时兼备较好阻磷酸钙垢性能、阻锌垢性能和阻铁垢性能的共聚物。

Description

一种共聚物及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种共聚物及其制备方法和应用。
背景技术
随着工业生产的规模化和人口的急剧增加，水资源严重匮乏。循环冷却水用量占工业用水的60-70%，合理节约循环冷却水是缩减工业用水量的最直接途径。节约循环冷却水的主要方法是提高循环冷却水的循环利用率，即加大浓缩倍数，但这又会给循环水系统带来严重的腐蚀和结垢问题，对水处理工艺提出了更高的要求。为了保证循环水系统在高硬度、高氯离子浓度、高有机物浓度等条件下正常运行，水处理药剂显得极为关键。
阻垢分散剂是常见的循环水处理用水质稳定剂，尤其是聚羧酸盐型阻垢分散剂，其可使水中致垢盐类不在金属表面上沉积，同时又能阻止水中颗粒(垢)物聚集沉降，并维持其悬浮状态，起到阻垢、分散的双重功效。
随着工业循环冷却水处理工艺的不断发展，浓缩倍数越来越高，循环水系统情况的复杂性和多变性逐渐加深，对水处理药剂的适应性提出了更高的要求。尤其是物料泄漏的频繁发生，使循环水中的物质成分更加复杂，常用的阻垢分散剂难以发挥正常的效用，只能加大阻垢分散剂的用量，或者频繁地排污置换，这极大地增加了循环水处理的成本，也加重了循环水处理的繁复性。此外，已公开的阻垢分散剂多数含磷，此类阻垢分散剂进入到循环水系统可为水中的细菌和藻类提供丰富的营养，容易被分解，且会加大循环水系统杀菌灭藻的难度，影响循环水系统稳定运行。CN1184245C公开了一种采用一元羧酸及其盐单烯键不饱和单体和单烯键不饱和单体共聚而成的共聚物，该共聚物作为阻垢分散剂使用时虽然克服了富营养化方面的问题，但实际阻垢效果不佳。
因此，亟需寻找一种更为高效的阻垢分散剂用共聚物，这也将大大降低循环水处理的成本，提高循环水处理效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种作为阻垢分散剂应用时，可以提高阻碳酸钙垢率并能同时兼备较好阻磷酸钙垢性能、阻锌垢性能和阻铁垢性能的共聚物。
本发明提供了一种共聚物，该共聚物含有下述式1所示结构单元A，式2所示结构单元B以及式3、式3’和式3’’中的一种或多种所示结构单元C，以该共聚物的总重量为基准，所述结构单元A的含量为60-80重量%，所述结构单元B的含量为10-30重量%，所述结构单元C的含量为5-20重量%，且该共聚物的粘均分子量为2500-10000，
结构单元A中，R1为H、C1-C3烷基、芳基和—COOA1中的一种，R2为H、C1-C3烷基和—COOA1中的一种，R3不存在或为C1-C3亚烷基和亚芳基中的一种，A1为H、碱金属和铵中的一种，
结构单元B中，A2为H、碱金属和铵中的一种，R4为H和C1-C3烷基中的一种，R5不存在或为C1-C3亚烷基、亚芳基、式4所示基团和式5所示基团中的一种，其中，n、m、l和k各自为1-3，
结构单元C中，R6为H和C1-C3烷基中的一种，A3为H、碱金属和铵中的一种。
本发明还提供了一种共聚物的制备方法，该方法包括在引发剂存在下，以共聚物总重量为基准，使60-80重量%的式6所示单体A’，10-30重量%的式7所示单体B’和5-20重量%的式8所示单体C’在水中进行聚合，
单体A’中，R1为H、C1-C3烷基、芳基和—COOA1中的一种，R2为H、C1-C3烷基和—COOA1中的一种，R3不存在或为C1-C3亚烷基和亚芳基中的一种，A1为H、碱金属和铵中的一种，
单体B’中，A2为H、碱金属和铵中的一种，R4为H和C1-C3烷基中的一种，R5不存在或为C1-C3亚烷基、亚芳基、式4所示基团和式5所示基团中的一种，其中，n、m、l和k各自为1-3，
单体C’中，R6为H和C1-C3烷基中的一种，A3为H、碱金属和铵中的一种。
本发明的另一个目的是将所述共聚物或所述制备方法制得的共聚物作为阻垢分散剂的应用。
本发明提供的共聚物空间结构更复杂，空间位阻更大。通过实施例可以看出，将该共聚物作为阻垢分散剂应用时，可以提高阻碳酸钙垢率并能同时兼备较好的阻磷酸钙垢性能、阻锌垢性能和阻铁垢性能。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供了一种共聚物，该共聚物可以含有下述式1所示结构单元A，式2所示结构单元B以及式3、式3’和式3’’中的一种或多种所示结构单元C，以该共聚物的总重量为基准，所述结构单元A的含量可以为60-80重量%，优选为66-74重量%，所述结构单元B的含量可以为10-30重量%，优选为16-24重量%，所述结构单元C的含量可以为5-20重量%，优选为6-14重量%，且该共聚物的粘均分子量可以为2500-10000，优选为4000-8000。
在本发明中，结构单元C中，对式3所示结构单元、式3’所示结构单元和式3’’所示结构单元的含有比例没有特别的限定，可以只含有其中任意一种，也可以以任意比例同时含有其中任意二种或全部三种。
在本发明中，各结构单元的含量根据投料量计算得到。
在结构单元A中，R1可以为H、C1-C3烷基、芳基和—COOA1中的一种，优选的R1为H和—COOA1中的一种，R2可以为H、C1-C3烷基和—COOA1中的一种，优选的R2为H和—COOA1中的一种，R3可以不存在，也可以为C1-C3亚烷基和亚芳基中的一种，优选的R3不存在或为C1-C3亚烷基，A1可以为H、碱金属和铵中的一种，优选的A1为H。
在结构单元B中，R4可以为H和C1-C3烷基中的一种，优选的R4为H，R5可以不存在，也可以为C1-C3亚烷基、亚芳基、式4所示基团和式5所示基团中的一种，其中，n、m、l和k可以各自为1-3，优选的n、m、l和k各自为1，优选的R5为C1-C3亚烷基、亚芳基和式4所示基团中的一种，A2可以为H、碱金属和铵中的一种，优选的A2为H。
在结构单元C中，R6可以为H和C1-C3烷基中的一种，优选的R6为C1-C3烷基，A3可以为H、碱金属和铵中的一种，优选的A3为碱金属。
在本发明中，所述C1-C3烷基可以为甲基、乙基、正丙基或异丙基，所述C1-C3亚烷基可以为亚甲基、亚乙基、亚正丙基或亚异丙基，所述芳基可以为苯基或萘基等，所述亚芳基可以为亚苯基或亚萘基等，所述碱金属可以为钠或钾等。
进一步优选的所述结构单元A为R1为H，R2为H，R3不存在，A1为H的结构单元、R1为—COOA1，R2为H，R3不存在，A1为H的结构单元和R1为H，R2为—COOA1，R3亚甲基，A1为H的结构单元中的至少一种。
进一步优选的所述结构单元B为R4为H，R5为亚甲基，A2为H的结构单元、R4为H，R5为亚苯基，A2为H的结构单元和R4为H，R5为式5所示基团，n为1，A2为H的结构单元中的至少一种。
进一步优选的所述结构单元C为R6为甲基，A3为钾或钠的结构单元。
含有上述优选的结构单元的共聚物作为阻垢分散剂应用时，可以获得更好的阻碳酸钙垢性能、阻磷酸钙垢性能、阻锌垢性能和阻铁垢性能。
本发明还提供了一种共聚物的制备方法，该方法可以包括在引发剂存在下，以共聚物总重量为基准，使60-80重量%的式6所示单体A’，10-30重量%的式7所示单体B’和5-20重量%的式8所示单体C’在水中进行聚合。优选的方法包括在引发剂存在下，以共聚物总重量为基准，使66-74重量%的单体A’，16-24重量%的单体B’和优选为6-14重量%的单体C’在水中进行聚合。
在单体A’中，R1可以为H、C1-C3烷基、苯基和—COOA1中的一种，优选的R1为H和—COOA1中的一种，R2可以为H、C1-C3烷基和—COOA1中的一种，优选的R2为H和—COOA1中的一种，R3可以不存在，也可以为C1-C3亚烷基和亚芳基中的一种，优选的R3不存在或为C1-C3亚烷基，A1可以为H、碱金属和铵中的一种，优选的A1为H。
在单体B’中，R4可以为H和C1-C3烷基中的一种，优选的R4为H，R5可以不存在，也可以为C1-C3亚烷基、亚芳基、式4所示基团和式5所示基团中的一种，其中，n、m、l和k可以各自为1-3，优选的n、m、l和k各自为1，优选的R5为C1-C3亚烷基、亚芳基和式4所示基团中的一种，A2可以为H、碱金属和铵中的一种，优选的A2为H。
在单体C’中，R6可以为H和C1-C3烷基中的一种，优选的R6为C1-C3烷基，A3可以为H、碱金属和铵中的一种，优选的A3为碱金属。
作为具体的单体A’可以举出丙烯酸（R1为H，R2为H，R3不存在，A1为H）、甲基丙烯酸（R1为H，R2为甲基，R3不存在，A1为H）、乙烯基苯甲酸（R1为H，R2为H，R3为亚苯基，A1为H）、巴豆酸（R1甲基，R2为H，R3不存在，A1为H）、马来酸（R1为—COOA1，R2为H，R3不存在，A1为H）或衣康酸（R1为H，R2为—COOA1，R3亚甲基，A1为H）、肉桂酸（R1苯基，R2为H，R3不存在，A1为H）等，优选为丙烯酸、马来酸和衣康酸中的至少一种。
作为具体的单体B’可以举出烯丙基磺酸（R4为H，R5为亚甲基，A2为H）、乙烯基磺酸（R4为H，R5不存在，A2为H）、苯乙烯磺酸（R4为H，R5为亚苯基，A2为H）、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（R4为H，R5为式4所示基团，n为1，A2为H）或3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸（R4为H，R为式5所示基团，m、l和k各自为1，A2为H）等，优选为烯丙基磺酸、苯乙烯磺酸和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸中的至少一种。
作为具体的单体C’可以举出山梨酸（R6为甲基，A3为H）、山梨酸钾（R6为甲基，A3为钾）或山梨酸钠（R6为甲基，A3为钠）等，优选为山梨酸钾和/或山梨酸钠。
使用上述优选的单体进行聚合制得的共聚物作为阻垢分散剂应用时，可以获得更好的阻碳酸钙垢性能、阻磷酸钙垢性能、阻锌垢性能和阻铁垢性能。
根据本发明的制备方法，所述引发剂可以为各种常规的氧化还原引发体系，例如，含有焦亚硫酸盐和过硫酸盐的氧化还原引发体系、含有亚硫酸盐和过硫酸盐的氧化还原引发体系或含有亚硫酸氢盐和过硫酸盐的氧化还原引发体系等，优选为含有焦亚硫酸盐和过硫酸盐的氧化还原引发体系。
根据本发明的制备方法，以100重量份共聚物为基准，所述焦亚硫酸盐的量可以为5-20重量份，优选为8-14重量份，所述过硫酸盐的量可以为5-20重量份，优选为8-14重量份。
根据本发明的制备方法，所述焦亚硫酸盐和过硫酸盐可以为各种在氧化还原引发体系中常规使用的组分，例如，焦亚硫酸盐可以为焦亚硫酸钠、焦亚硫酸钾和焦亚硫酸铵中的至少一种，过硫酸盐可以为过硫酸钠、过硫酸钾和过硫酸铵中的至少一种。优选地，焦亚硫酸盐为焦亚硫酸钠，过硫酸盐为过硫酸铵。
根据本发明的制备方法，对于水的量没有特别限定，可以为本领域常的规用量，以100重量份共聚物为基准，可以为150-3000重量份，优选为150-1000重量份，进一步优选为150-300重量份。
根据本发明的制备方法，聚合的温度可以为75-95℃，优选为80-90℃，聚合的时间可以为1-5小时，优选为2-4小时。
根据本发明的制备方法，各单体和引发剂组分的加入顺序和方式没有特别的限定，可以为本领域常规的顺序和方式，只要在聚合开始前各单体和引发剂组分都加入即可。优选的加入顺序为先制备任意一种单体和任意一种引发剂组分的水溶液，加热升温，向其中加入另一种引发剂组分的水溶液形成氧化还原引发体系，待温度升至55-75℃，再向其中加入另外两种单体的水溶液。优选的加入方式为通过恒压滴液漏斗滴加。
上述制备方法可以在各种本领域常规的合成设备中完成，例如装有搅拌器、回流冷凝器、恒压滴液漏斗（2个）和温度计的五口烧瓶，聚合温度和熟化温度可以通过常规加热方式，例如油浴加热获得。在本发明的一种优选的实施方式中，所述共聚物的制备方法包括依次进行的如下步骤：
（1）使66-74g单体A’和8-14g焦亚硫酸盐在90-130g水中溶解，加入五口烧瓶；
（2）使8-14g过硫酸盐在30-50g水中溶解，加入恒压滴液漏斗Ⅰ；
（3）使16-24g单体B’和6-14g单体C’在40-60g水中溶解，加入恒压滴液漏斗Ⅱ；
（4）加热升温，通过恒压滴液漏斗Ⅰ向五口烧瓶中滴加过硫酸盐水溶液；
（5）待温度升至55-75℃，通过恒压滴液漏斗Ⅱ向五口烧瓶中滴加单体B’和单体C’的水溶液，滴加时间为1-3小时；
（6）滴加完毕后，将上述五口烧瓶内的温度升至75-95℃，进行聚合反应1-5小时；以及
（7）冷却。
通过上述方法制备的共聚物的粘均分子量可以为2500-10000，优选为4000-8000。
在本发明中，根据GB/T12005.10-92中规定的方法来测定特性粘数。
本发明的另一方面涉及将所述共聚物或所述制备方法制得的共聚物作为阻垢分散剂的应用。
优选情况下，相对于1L的水，共聚物（干重）的用量为5mg-15mg。
通过所述制备方法制得的共聚物存在于水溶液中，该水溶液在下述实施例中可以直接作为阻垢分散剂使用，只要用量控制在上述范围内即可。
与现有技术使用单烯键不饱和羧酸或羧酸盐单体制备的共聚物相比，本发明采用双烯键不饱和羧酸或羧酸盐单体（单体C）制备的共聚物由于具有更复杂的立体结构，与水中离子形成的络合物是疏松的，可以分散在水中或进入垢体中，使垢体变松软而易去除，因此作为阻垢分散剂应用时可以获得更好的阻垢效果。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
试验原水水质分析结果如表1所示。其中，Ca2+浓度以CaCO3计，正磷浓度以PO4 3-计，Zn2+浓度以Zn计，总铁浓度以Fe计，单位为mg/L，以下相同。
表1试验原水水质分析结果
Ca2+浓度 正磷浓度 Zn2+浓度 总铁浓度
原水 284 0.4 0.1 0.5
Ca2+浓度的测定方法参照《锅炉用水和冷却水分析方法》GB6905.3-86中Ca2+浓度的测定方法；正磷浓度的测定方法参照《水质磷的测定钼酸盐分光光度法》ISO6878/1中正磷浓度的测定方法；Zn2+浓度测定方法参照《中石化冷却水分析和试验方法》Q/SH3155.S08.004-2006中Zn2+浓度的测定方法；总铁测定方法参照《中石化冷却水分析和试验方法》Q/SH3155.S08.005-2006中总铁浓度的测定方法。
通过下述实施例制备的共聚物作为阻垢分散剂的性能评定方法如下：
阻碳酸钙垢性能
取试验原水1L，并将该原水中的Ca2+浓度补充至达到800mg/L，形成试验用水，加入阻垢分散剂30mg，于80±1℃恒温水浴内保温10小时，冷却后取样分析水中剩余Ca2+的浓度，同时做空白样，并计算阻碳酸钙垢率。
阻碳酸钙垢率计算公式为：阻碳酸钙垢率=(C-C0)/(C1-C0)×100%
C：实测Ca2+的浓度
C0：空白样的Ca2+的浓度
C1：原水中的Ca2+的浓度
阻磷酸钙垢性能
取试验原水1L，并将该原水中的Ca2+浓度补充至达到600mg/L、正磷浓度补充至达到5mg/L形成试验用水，加入阻垢分散剂30mg，于80±1℃恒温水浴内保温10小时，冷却后取样分析水中剩余正磷浓度，同时做空白样，并计算阻磷酸钙垢率。
阻磷酸钙垢率计算公式为：阻磷酸钙垢率=(C-C0)/(C1-C0)×100%
C：实测正磷浓度
C0：空白样的正磷浓度
C1：原水中的正磷浓度
阻锌垢性能
取试验原水1L，并将该原水中的Ca2+浓度补充至达到600mg/L、Zn2+浓度补充至达到5mg/L形成试验用水，加入阻垢分散剂30mg，于80±1℃恒温水浴内保温10小时，冷却后取样分析水中剩余Zn2+浓度，同时做空白样，并计算阻锌垢率。
阻锌垢率计算公式为：阻锌垢率=(C-C0)/(C1-C0)×100%
C：实测Zn2+浓度
C0：空白样的锌离子浓度
C1：原水中的锌离子浓度
阻铁垢性能
取试验原水1L，并将该原水中的Ca2+浓度补充至达到600mg/L、总铁浓度补充至达到5mg/L形成试验用水，加入阻垢分散剂30mg，于80±1℃恒温水浴内保温10小时，冷却后取样分析水中剩余总铁浓度，同时做空白样，并计算阻铁垢率。
阻铁垢率计算公式为：阻铁垢率=(C-C0)/(C1-C0)×100%
C：实测总铁浓度
C0：空白样的总铁浓度
C1：原水中的总铁浓度
实施例1
称取丙烯酸70g，焦亚硫酸钠11g，溶于110g水，加入装有搅拌器、回流冷凝器、2个恒压滴液漏斗和温度计的五口烧瓶中；称取过硫酸铵11g，溶于40g水，加入恒压滴液漏斗Ⅰ；称取山梨酸钾10g，烯丙基磺酸20g，溶于50g水，加入恒压滴液漏斗Ⅱ；加热升温，先滴加恒压滴液漏斗Ⅰ中的溶液；待温度升至65℃，开始滴加恒压滴液漏斗Ⅱ中的溶液，滴加时间为2小时；滴加完毕后，加热升温至85℃，聚合3小时；冷却得产品。将该产品作为阻垢分散剂加入试验原水测试阻垢性能。
实施例2
称取马来酸72g，焦亚硫酸钠11g，溶于110g水，加入装有搅拌器、回流冷凝器、2个恒压滴液漏斗和温度计的五口烧瓶中；称取过硫酸铵11g，溶于40g水，加入恒压滴液漏斗Ⅰ；称取山梨酸钾6g，苯乙烯磺酸22g，溶于50g水，加入恒压滴液漏斗Ⅱ；加热升温，先滴加恒压滴液漏斗Ⅰ中的溶液；待温度升至65℃，开始滴加恒压滴液漏斗Ⅱ中的溶液，滴加时间为2小时；滴加完毕后，加热升温至85℃，聚合3小时；冷却得产品。将该产品作为阻垢分散剂加入试验原水测试阻垢性能。
实施例3
称取衣康酸68g，焦亚硫酸钠11g，溶于110g水，加入装有搅拌器、回流冷凝器、2个恒压滴液漏斗和温度计的五口烧瓶中；称取过硫酸铵11g，溶于40g水，加入恒压滴液漏斗Ⅰ；称取山梨酸钾14g，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸18g，溶于50g水，加入恒压滴液漏斗Ⅱ；加热升温，先滴加恒压滴液漏斗Ⅰ中的溶液；待温度升至65℃，开始滴加恒压滴液漏斗Ⅱ中的溶液，滴加时间为2小时；滴加完毕后，加热升温至85℃，聚合3小时；冷却得产品。将该产品作为阻垢分散剂加入试验原水测试阻垢性能。
实施例4
称取丙烯酸66g，焦亚硫酸钠11g，溶于110g水，加入装有搅拌器、回流冷凝器、2个恒压滴液漏斗和温度计的五口烧瓶中；称取过硫酸铵11g，溶于40g水，加入恒压滴液漏斗Ⅰ；称取山梨酸钾12g，烯丙基磺酸22g，溶于50g水，加入恒压滴液漏斗Ⅱ；加热升温，先滴加恒压滴液漏斗Ⅰ中的溶液；待温度升至65℃，开始滴加恒压滴液漏斗Ⅱ中的溶液，滴加时间为2小时；滴加完毕后，加热升温至85℃，聚合3小时；冷却得产品。将该产品作为阻垢分散剂加入试验原水测试阻垢性能。
实施例5
称取马来酸74g，焦亚硫酸钠11g，溶于110g水，加入装有搅拌器、回流冷凝器、2个恒压滴液漏斗和温度计的五口烧瓶中；称取过硫酸铵11g，溶于40g水，加入恒压滴液漏斗Ⅰ；称取山梨酸钾8g，苯乙烯磺酸18g，溶于50g水，加入恒压滴液漏斗Ⅱ；加热升温，先滴加恒压滴液漏斗Ⅰ中的溶液；待温度升至65℃，开始滴加恒压滴液漏斗Ⅱ中的溶液，滴加时间为2小时；滴加完毕后，加热升温至85℃，聚合3小时；冷却得产品。将该产品作为阻垢分散剂加入试验原水测试阻垢性能。
实施例6
称取衣康酸72g，焦亚硫酸钠11g，溶于110g水，加入装有搅拌器、回流冷凝器、2个恒压滴液漏斗和温度计的五口烧瓶中；称取过硫酸铵11g，溶于40g水，加入恒压滴液漏斗Ⅰ；称取山梨酸钾12g，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸16g，溶于50g水，加入恒压滴液漏斗Ⅱ；加热升温，先滴加恒压滴液漏斗Ⅰ中的溶液；待温度升至65℃，开始滴加恒压滴液漏斗Ⅱ中的溶液，滴加时间为2小时；滴加完毕后，加热升温至85℃，聚合3小时；冷却得产品。将该产品作为阻垢分散剂加入试验原水测试阻垢性能。
实施例7
称取丙烯酸68g，焦亚硫酸钠11g，溶于110g水，加入装有搅拌器、回流冷凝器、2个恒压滴液漏斗和温度计的五口烧瓶中；称取过硫酸铵11g，溶于40g水，加入恒压滴液漏斗Ⅰ；称取山梨酸钾8g，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸24g，溶于50g水，加入恒压滴液漏斗Ⅱ；加热升温，先滴加恒压滴液漏斗Ⅰ中的溶液；待温度升至65℃，开始滴加恒压滴液漏斗Ⅱ中的溶液，滴加时间为2小时；滴加完毕后，加热升温至85℃，聚合3小时；冷却得产品。将该产品作为阻垢分散剂加入试验原水测试阻垢性能。
实施例8
称取马来酸70g，焦亚硫酸钠8g，溶于110g水，加入装有搅拌器、回流冷凝器、2个恒压滴液漏斗和温度计的五口烧瓶中；称取过硫酸铵8g，溶于40g水，加入恒压滴液漏斗Ⅰ；称取山梨酸钾10g，烯丙基磺酸20g，溶于50g水，加入恒压滴液漏斗Ⅱ；加热升温，先滴加恒压滴液漏斗Ⅰ中的溶液；待温度升至65℃，开始滴加恒压滴液漏斗Ⅱ中的溶液，滴加时间为2小时；滴加完毕后，加热升温至85℃，聚合3小时；冷却得产品。将该产品作为阻垢分散剂加入试验原水测试阻垢性能。
实施例9
称取衣康酸70g，焦亚硫酸钠14g，溶于110g水，加入装有搅拌器、回流冷凝器、2个恒压滴液漏斗和温度计的五口烧瓶中；称取过硫酸铵14g，溶于40g水，加入恒压滴液漏斗Ⅰ；称取山梨酸钾10g，苯乙烯磺酸20g，溶于50g水，加入恒压滴液漏斗Ⅱ；加热升温，先滴加恒压滴液漏斗Ⅰ中的溶液；待温度升至65℃，开始滴加恒压滴液漏斗Ⅱ中的溶液，滴加时间为2小时；滴加完毕后，加热升温至85℃，聚合3小时；冷却得产品。将该产品作为阻垢分散剂加入试验原水测试阻垢性能。
实施例10
称取丙烯酸70g，焦亚硫酸钠11g，溶于110g水，加入装有搅拌器、回流冷凝器、2个恒压滴液漏斗和温度计的五口烧瓶中；称取过硫酸铵11g，溶于40g水，加入恒压滴液漏斗Ⅰ；称取山梨酸钾10g，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸20g，溶于50g水，加入恒压滴液漏斗Ⅱ；加热升温，先滴加恒压滴液漏斗Ⅰ中的溶液；待温度升至55℃，开始滴加恒压滴液漏斗Ⅱ中的溶液，滴加时间为2小时；滴加完毕后，加热升温至85℃，聚合3小时；冷却得产品。将该产品作为阻垢分散剂加入试验原水测试阻垢性能。
实施例11
称取马来酸70g，焦亚硫酸钠11g，溶于110g水，加入装有搅拌器、回流冷凝器、2个恒压滴液漏斗和温度计的五口烧瓶中；称取过硫酸铵11g，溶于40g水，加入恒压滴液漏斗Ⅰ；称取山梨酸钾10g，烯丙基磺酸20g，溶于50g水，加入恒压滴液漏斗Ⅱ；加热升温，先滴加恒压滴液漏斗Ⅰ中的溶液；待温度升至75℃，开始滴加恒压滴液漏斗Ⅱ中的溶液，滴加时间为2小时；滴加完毕后，加热升温至85℃，聚合3小时；冷却得产品。将该产品作为阻垢分散剂加入试验原水测试阻垢性能。
实施例12
称取衣康酸70g，焦亚硫酸钠11g，溶于110g水，加入装有搅拌器、回流冷凝器、2个恒压滴液漏斗和温度计的五口烧瓶中；称取过硫酸铵11g，溶于40g水，加入恒压滴液漏斗Ⅰ；称取山梨酸钾10g，苯乙烯磺酸20g，溶于50g水，加入恒压滴液漏斗Ⅱ；加热升温，先滴加恒压滴液漏斗Ⅰ中的溶液；待温度升至65℃，开始滴加恒压滴液漏斗Ⅱ中的溶液，滴加时间为1小时；滴加完毕后，加热升温至85℃，聚合3小时；冷却得产品。将该产品作为阻垢分散剂加入试验原水测试阻垢性能。
实施例13
称取丙烯酸70g，焦亚硫酸钠11g，溶于110g水，加入装有搅拌器、回流冷凝器、2个恒压滴液漏斗和温度计的五口烧瓶中；称取过硫酸铵11g，溶于40g水，加入恒压滴液漏斗Ⅰ；称取山梨酸钾10g，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸20g，溶于50g水，加入恒压滴液漏斗Ⅱ；加热升温，先滴加恒压滴液漏斗Ⅰ中的溶液；待温度升至65℃，开始滴加恒压滴液漏斗Ⅱ中的溶液，滴加时间为3小时；滴加完毕后，加热升温至85℃，聚合3小时；冷却得产品。将该产品作为阻垢分散剂加入试验原水测试阻垢性能。
实施例14
称取马来酸70g，焦亚硫酸钠11g，溶于110g水，加入装有搅拌器、回流冷凝器、2个恒压滴液漏斗和温度计的五口烧瓶中；称取过硫酸铵11g，溶于40g水，加入恒压滴液漏斗Ⅰ；称取山梨酸钾10g，烯丙基磺酸20g，溶于50g水，加入恒压滴液漏斗Ⅱ；加热升温，先滴加恒压滴液漏斗Ⅰ中的溶液；待温度升至65℃，开始滴加恒压滴液漏斗Ⅱ中的溶液，滴加时间为2小时；滴加完毕后，加热升温至85℃，聚合1小时；冷却得产品。将该产品作为阻垢分散剂加入试验原水测试阻垢性能。
实施例15
称取衣康酸70g，焦亚硫酸钠11g，溶于110g水，加入装有搅拌器、回流冷凝器、2个恒压滴液漏斗和温度计的五口烧瓶中；称取过硫酸铵11g，溶于40g水，加入恒压滴液漏斗Ⅰ；称取山梨酸钾10g，苯乙烯磺酸20g，溶于50g水，加入恒压滴液漏斗Ⅱ；加热升温，先滴加恒压滴液漏斗Ⅰ中的溶液；待温度升至65℃，开始滴加恒压滴液漏斗Ⅱ中的溶液，滴加时间为2小时；滴加完毕后，加热升温至85℃，聚合5小时；冷却得产品。将该产品作为阻垢分散剂加入试验原水测试阻垢性能。
实施例16
称取丙烯酸35g，马来酸35g，焦亚硫酸钠11g，溶于110g水，加入装有搅拌器、回流冷凝器、2个恒压滴液漏斗和温度计的五口烧瓶中；称取过硫酸铵11g，溶于40g水，加入恒压滴液漏斗Ⅰ；称取山梨酸钾10g，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸20g，溶于50g水，加入恒压滴液漏斗Ⅱ；加热升温，先滴加恒压滴液漏斗Ⅰ中的溶液；待温度升至65℃，开始滴加恒压滴液漏斗Ⅱ中的溶液，滴加时间为2小时；滴加完毕后，加热升温至85℃，聚合3小时；冷却得产品。将该产品作为阻垢分散剂加入试验原水测试阻垢性能。
实施例17
称取丙烯酸70g，焦亚硫酸钠11g，溶于110g水，加入装有搅拌器、回流冷凝器、2个恒压滴液漏斗和温度计的五口烧瓶中；称取过硫酸铵11g，溶于40g水，加入恒压滴液漏斗Ⅰ；称取山梨酸钾10g，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸10g，烯丙基磺酸10g，溶于50g水，加入恒压滴液漏斗Ⅱ；加热升温，先滴加恒压滴液漏斗Ⅰ中的溶液；待温度升至65℃，开始滴加恒压滴液漏斗Ⅱ中的溶液，滴加时间为2小时；滴加完毕后，加热升温至85℃，聚合3小时；冷却得产品。将该产品作为阻垢分散剂加入试验原水测试阻垢性能。
实施例18
称取丙烯酸25g，马来酸25g，衣康酸20g，焦亚硫酸钠11g，溶于110g水，加入装有搅拌器、回流冷凝器、2个恒压滴液漏斗和温度计的五口烧瓶中；称取过硫酸铵11g，溶于40g水，加入恒压滴液漏斗Ⅰ；称取山梨酸钾10g，苯乙烯磺酸20g，溶于50g水，加入恒压滴液漏斗Ⅱ；加热升温，先滴加恒压滴液漏斗Ⅰ中的溶液；待温度升至65℃，开始滴加恒压滴液漏斗Ⅱ中的溶液，滴加时间为2小时；滴加完毕后，加热升温至85℃，聚合3小时；冷却得产品。将该产品作为阻垢分散剂加入试验原水测试阻垢性能。
实施例19
称取丙烯酸70g，焦亚硫酸钠11g，溶于110g水，加入装有搅拌器、回流冷凝器、2个恒压滴液漏斗和温度计的五口烧瓶中；称取过硫酸铵11g，溶于40g水，加入恒压滴液漏斗Ⅰ；称取山梨酸钾10g，烯丙基磺酸7g，苯乙烯磺酸7g，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸6g，溶于50g水，加入恒压滴液漏斗Ⅱ；加热升温，先滴加恒压滴液漏斗Ⅰ中的溶液；待温度升至65℃，开始滴加恒压滴液漏斗Ⅱ中的溶液，滴加时间为2小时；滴加完毕后，加热升温至85℃，聚合3小时；冷却得产品。将该产品作为阻垢分散剂加入试验原水测试阻垢性能。
实施例20
称取丙烯酸70g，焦亚硫酸钠11g，溶于110g水，加入装有搅拌器、回流冷凝器、2个恒压滴液漏斗和温度计的五口烧瓶中；称取过硫酸铵11g，溶于40g水，加入恒压滴液漏斗Ⅰ；称取山梨酸钾10g，烯丙基磺酸20g，溶于50g水，加入恒压滴液漏斗Ⅱ；加热升温，先滴加恒压滴液漏斗Ⅰ中的溶液；待温度升至65℃，开始滴加恒压滴液漏斗Ⅱ中的溶液，滴加时间为2小时；滴加完毕后，加热升温至75℃，聚合3小时；冷却得产品。将该产品作为阻垢分散剂加入试验原水测试阻垢性能。
实施例21
称取丙烯酸70g，焦亚硫酸钠11g，溶于110g水，加入装有搅拌器、回流冷凝器、2个恒压滴液漏斗和温度计的五口烧瓶中；称取过硫酸铵11g，溶于40g水，加入恒压滴液漏斗Ⅰ；称取山梨酸钾10g，烯丙基磺酸20g，溶于50g水，加入恒压滴液漏斗Ⅱ；加热升温，先滴加恒压滴液漏斗Ⅰ中的溶液；待温度升至65℃，开始滴加恒压滴液漏斗Ⅱ中的溶液，滴加时间为2小时；滴加完毕后，加热升温至95℃，聚合3小时；冷却得产品。将该产品作为阻垢分散剂加入试验原水测试阻垢性能。
对比例1
将丙烯酸/丙烯酸羟丙酯共聚物（购自山东省泰和水处理有限公司，牌号为T225）作为阻垢分散剂加入试验原水测试阻垢性能。
对比例2
将丙烯酸/丙烯酸羟丙酯/丙烯酸甲酯共聚物（购自杭州拓目科技有限公司，牌号为lov166）作为阻垢分散剂加入试验原水测试阻垢性能。
对比例3
称取丙烯酸75g，焦亚硫酸钠11g，溶于110g水，加入装有搅拌器、回流冷凝器、2个恒压滴液漏斗和温度计的五口烧瓶中；称取过硫酸铵11g，溶于40g水，加入恒压滴液漏斗Ⅰ；称取烯丙基磺酸25g，溶于50g水，加入恒压滴液漏斗Ⅱ；加热升温，先滴加恒压滴液漏斗Ⅰ中的溶液；待温度升至65℃，开始滴加恒压滴液漏斗Ⅱ中的溶液，滴加时间为2小时；滴加完毕后，加热升温至85℃，聚合3小时；冷却得产品。将该产品作为阻垢分散剂加入试验原水测试阻垢性能。
实施例和对比例在试验用水中的阻垢性能分析结果如表2所示。
表2阻垢性能分析结果
通过上述实施例和对比例的阻垢性能分析结果可以看出，将本发明的共聚物作为阻垢分散剂应用时，与常规阻垢分散剂相比，可以提高阻碳酸钙垢率并能同时兼备较好阻磷酸钙垢性能、阻锌垢性能和阻铁垢性能的共聚物。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (12)

1.一种共聚物，其特征在于，该共聚物含有下述式1所示结构单元A，式2所示结构单元B以及式3、式3’和式3’’中的一种或多种所示结构单元C，以该共聚物的总重量为基准，所述结构单元A的含量为60-80重量%，所述结构单元B的含量为10-30重量%，所述结构单元C的含量为5-20重量%，且该共聚物的粘均分子量为2500-10000，
结构单元A中，R1为H、C1-C3烷基、芳基和—COOA1中的一种，R2为H、C1-C3烷基和—COOA1中的一种，R3不存在或为C1-C3亚烷基和亚芳基中的一种，A1为H、碱金属和铵中的一种，
结构单元B中，A2为H、碱金属和铵中的一种，R4为H和C1-C3烷基中的一种，R5不存在或为C1-C3亚烷基、亚芳基、式4所示基团和式5所示基团中的一种，其中，n、m、l和k各自为1-3，
结构单元C中，R6为H和C1-C3烷基中的一种，A3为H、碱金属和铵中的一种。
2.根据权利要求1所述的共聚物，其中，结构单元A中，R1和R2各自为H或—COOA1，R3不存在或为C1-C3亚烷基，A1为H，
结构单元B中，A2为H，R4为H，R5为C1-C3亚烷基、亚芳基和式4所示基团中的一种，n为1-3，
结构单元C中，R6为C1-C3烷基，A3为碱金属。
3.根据权利要求1或2所述的共聚物，其中，所述结构单元A为R1为H，R2为H，R3不存在，A1为H的结构单元；R1为—COOA1，R2为H，R3不存在，A1为H的结构单元和R1为H，R2为—COOA1，R3亚甲基，A1为H的结构单元中的至少一种。
4.根据权利要求1或2所述的共聚物，其中，所述结构单元B为R4为H，R5为亚甲基，A2为H的结构单元；R4为H，R5为亚苯基，A2为H的结构单元和R4为H，R5为式4所示基团，n为1，A2为H的结构单元中的至少一种。
5.根据权利要求1或2所述的共聚物，其中，所述结构单元C为R6为甲基，A3为钾或钠的结构单元。
6.一种共聚物的制备方法，其特征在于，该方法包括在共聚条件下和引发剂存在下，以共聚物总重量为基准，使60-80重量%的式6所示单体A’，10-30重量%的式7所示单体B’和5-20重量%的式8所示单体C’在水中进行聚合，
单体A’中，R1为H、C1-C3烷基、芳基和—COOA1中的一种，R2为H、C1-C3烷基和—COOA1中的一种，R3不存在或为C1-C3亚烷基和亚芳基中的一种，A1为H、碱金属和铵中的一种，
单体B’中，A2为H、碱金属和铵中的一种，R4为H和C1-C3烷基中的一种，R5不存在或为C1-C3亚烷基、亚芳基、式4所示基团和式5所示基团中的一种，其中，n、m、l和k各自为1-3，
单体C’中，R6为H和C1-C3烷基中的一种，A3为H、碱金属和铵中的一种。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其中，所述单体A’为丙烯酸、马来酸和衣康酸中的至少一种，所述单体B’为烯丙基磺酸、苯乙烯磺酸和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸中的至少一种，所述单体C’为山梨酸钾和/或山梨酸钠。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其中，所述引发剂为含有焦亚硫酸盐和过硫酸盐的氧化还原引发体系，以100重量份共聚物为基准，所述焦亚硫酸盐的量为5-20重量份，所述过硫酸盐的量为5-20重量份。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其中，以100重量份共聚物为基准，水的量为150-3000重量份。
10.根据权利要求6所述的制备方法，其中，所述聚合的温度为75-95℃，所述聚合的时间为1-5小时。
11.权利要求6-10中任意一项所述的制备方法制得的共聚物。
12.权利要求1-5和11中任意一项所述的共聚物作为阻垢分散剂的应用。
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