CN107032509A - 一种三元共聚物浓缩缓释阻垢剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种三元共聚物浓缩缓释阻垢剂及其制备方法，该三元共聚物的分子式如下，

Description

一种三元共聚物浓缩缓释阻垢剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种水处理化学品领域，具体涉及一种三元共聚物浓缩缓释阻垢剂及其制备方法。
背景技术
当前，水处理阻垢剂产品的绿色、高效已成为阻垢剂产品的发展方向，目前有机磷酸、有机多元膦酸及其盐是最广泛应用的阻垢剂，如HEDP、ATMP、PBTCA等铵盐成品。
近年来，羧酸类共聚物阻垢剂的发展也越来越得到重视，但是现有的羧酸类共聚物阻垢剂特别是以马来酸酐作单体时在反应过程中使用有机溶剂作为液相，存在环境污染较大，成本较高等缺点，而在使用过程中存在阻垢效率低，用量大，时效性短等缺点。
冯宇在专利(CN105949371A)中阐述了采用丙烯酸、丙烯酰胺和单体烯丙基磺酸钠作为单体合成三元共聚物物阻垢剂，该阻垢剂分散性较好，但由于单体中羧酸根离子含量较少，用量较大，时效性短。陈令浩在专利(CN106007015A)中公布了一种用于水处理阻垢剂的聚天冬氨酸及其制备方法和应用，该阻垢剂生物降解性较好，但是其阻垢性和与金属离子形成的螯合物在水溶液中分散性较差，时效性短。目前市面上更多的阻垢剂是以有机膦或磷化物进行复配而成，该阻垢剂容易造成水体富营养化，对环境污染存在一定的隐患。本发明采用马来酸酐作为单体，使得聚合物中羧酸根离子含量较高，阻垢性能良好且用量较少，又在分子上嫁接2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，在溶液中形成的金属螯合物分散性能更好，适应水质范围更广，引入聚乙烯醇则可以有效地延长阻垢剂的时效性。
发明内容
本发明为解决公知技术中现有阻垢剂容易造成水体富营养化，对环境污染存在一定的隐患、分散性较差，阻垢率低且时效性短的问题，提供了一种三元聚合物浓缩阻垢剂及其制备方法。
本发明的技术方案为：
提供一种三元共聚物浓缩缓释阻垢剂，所述该三元共聚物的分子式为，
其中，其特征在于x：y：z＝(0.5-2)：(1.5-3)：(0.2-1)。
优选的，所述该三元共聚物的分子式为，
其中，其特征在于x：y：z＝(1-2)：(2-3)：(0.5-1)。
一种三元共聚物浓缩缓释阻垢剂的制备方法，该三元共聚物浓缩缓释阻垢剂的步骤制备方法如下，
步骤一，将147-294份马来酸酐配制成25％-50％的水溶液，将1.34-3.87份催化剂配制成3％-10％水溶液加入到马来酸酐溶液中，搅拌均匀，形成混合溶液体系；
步骤二，将36-144份丙烯酸与用2.24-64.5份过硫酸铵配制成的30％-60％的水溶液缓慢加入步骤一配制的混合溶液体系中，进行并开启升温回流；
步骤三，待步骤二反应完成后，缓慢向步骤二的反应体系中加入41.4-207份30％-50％的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸溶液，保持步骤二的温度不变继续回流反应；
步骤四，待步骤三的反应完成后，加入4.48-32.25份聚乙烯醇，搅拌至其溶解后，然后将反应液置于烘箱中烘干即得三元共聚物浓缩缓释阻垢剂；
以上份数均为重量份；以上百分比均为重量百分比。
优选的，步骤一中所加入的催化剂为硫酸铁铵，加入量为马来酸酐单体总重量的0.01％-1％。
优选的，步骤二与步骤三中回流反应所需温度均为50-95℃，步骤二聚合反应所需时间为0.5-5h，步骤三聚合所需反应时间为1-4h。
优选的，所加入的聚乙烯醇为1788型。
与现有技术相比本发明具有以下优点：
1、本发明通过引入马来酸酐单体，在共聚物中羧酸基团含量增加，其阻垢性能得到大大提升，阻垢率可达95％以上。
2、本发明在马来酸酐与丙烯酸在水相中完成聚合后，引入第三种单体2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，使得最后的产品分散性更强，适用范围更广，能够适用于高PH，高碱度，高硬度的水质。
3、本发明通过加入催化剂，降低了反应活化能，解决了马来酸酐有与空间位阻较大在水相中难以聚合的难点，大大降低了生产成本和解决了生产过程使用有机容易造成的环境污染问题。
4、本发明通过在最后加入聚乙烯醇，使得产品的时效性更长，50℃下释放天数可达30天。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释说明，将详述本发明的最佳实施方式。
实施例1
步骤一，将14.7g马来酸酐配制成25％的水溶液，将0.134g硫酸铁铵配制成3％水溶液，先将马来酸酐水溶倒入反应器中，然后将硫酸铁铵水溶液倒入反应器，开启搅拌，使其混合均匀；
步骤二，称取0.224g过硫酸铵配制成的30％的水溶液，然后将过硫酸铵溶液和3.6g丙烯酸酸同时滴入反应器中，并升温至95℃，开启回流反应1.5h；
步骤三，称取4.14g2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸配制成30％的水溶液，然后将该溶液缓慢滴入步骤二的反应体系中，95℃回流反应1h；
步骤四，向步骤三的反应体系中加入0.45g聚乙烯醇，搅拌溶解，而后浓缩烘干得到三元聚合物浓缩阻垢剂。
以上的百分数均为重量百分数。
实施例2
步骤一，将29.4g马来酸酐配制成50％的水溶液，将0.387g硫酸铁铵配制成10％水溶液，先将马来酸酐水溶倒入反应器中，然后将硫酸铁铵水溶液倒入反应器，开启搅拌，使其混合均匀；
步骤二，称取6.45g过硫酸铵配制成的60％的水溶液，然后将过硫酸铵溶液和14.4g丙烯酸酸同时滴入反应器中，并升温至50℃，开启回流反应5h；
步骤三，称取20.7g2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸配制成30％的水溶液，然后将该溶液缓慢滴入步骤二的反应体系中，50℃回流反应4h；
步骤四，向步骤三的反应体系中加入3.225g聚乙烯醇，搅拌溶解，而后浓缩烘干得到三元聚合物浓缩阻垢剂。
以上的百分数均为重量百分数。
实施例3
步骤一，将22.0g马来酸酐配制成40％的水溶液，将0.260g硫酸铁铵配制成6％水溶液，先将马来酸酐水溶倒入反应器中，然后将硫酸铁铵水溶液倒入反应器，开启搅拌，使其混合均匀；
步骤二，称取3.22g过硫酸铵配制成的45％的水溶液，然后将过硫酸铵溶液和9.0g丙烯酸酸同时滴入反应器中，并升温至70℃，开启回流反应2.5h；
步骤三，称取10.12g2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸配制成40％的水溶液，然后将该溶液缓慢滴入步骤二的反应体系中，70℃回流反应1h；
步骤四，向步骤三的反应体系中加入1.45g聚乙烯醇，搅拌溶解，而后浓缩烘干得到三元聚合物浓缩阻垢剂。
以上的百分数均为重量百分数。
实施例4
步骤一，将18.7g马来酸酐配制成30％的水溶液，将0.234g硫酸铁铵配制成6％水溶液，先将马来酸酐水溶倒入反应器中，然后将硫酸铁铵水溶液倒入反应器，开启搅拌，使其混合均匀；
步骤二，称取1.22g过硫酸铵配制成的40％的水溶液，然后将过硫酸铵溶液和8.6g丙烯酸酸同时滴入反应器中，并升温至60℃，开启回流反应2h；
步骤三，称取5.02g2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸配制成35％的水溶液，然后将该溶液缓慢滴入步骤二的反应体系中，60℃回流反应1.5h；
步骤四，向步骤三的反应体系中加入0.95g聚乙烯醇，搅拌溶解，而后浓缩烘干得到三元聚合物浓缩阻垢剂。
以上的百分数均为重量百分数。
阻垢率和缓释性测定方法
将含钙(100mg/L)铁(50mg/L)钡(20mg/L)锶(20mg/L)离子的溶液和另一种含碳酸根(200mg/L)及硫酸根离子(50mg/L)的溶液同时以1m3/h的流量流过一动态试验装置，该动态试验装置，在该动态试验装置中加入50g三元聚合物浓缩缓释阻垢剂，并测定阻垢效果和缓释天数。
测试结果如下：
以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。

Claims (6)

1.一种三元共聚物浓缩缓释阻垢剂，其特征在于：所述该三元共聚物的分子式为，
其中，x：y：z＝(0.5-2)：(1.5-3)：(0.2-1)。
2.如权利要求1所述的一种三元共聚物浓缩缓释阻垢剂，其特征在于：所述该三元共聚物的分子式为，
其中，x：y：z＝(1-2)：(2-3)：(0.5-1)。
3.根据权利要求1-2任意一项所述的一种三元共聚物浓缩缓释阻垢剂的制备方法，其特征在于：该三元共聚物浓缩缓释阻垢剂的步骤制备方法如下，
步骤一，将147-294份马来酸酐配制成25％-50％的水溶液，将1.34-3.87份催化剂配制成3％-10％水溶液加入到马来酸酐溶液中，搅拌均匀，形成混合溶液体系；
步骤二，将36-144份丙烯酸与用2.24-64.5份过硫酸铵配制成的30％-60％的水溶液缓慢加入步骤一配制的混合溶液体系中，进行并开启升温回流；
步骤三，待步骤二反应完成后，缓慢向步骤二的反应体系中加入41.4-207份30％-50％的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸溶液，保持步骤二的温度不变继续回流反应；
步骤四，待步骤三的反应完成后，加入4.48-32.25份聚乙烯醇，搅拌至其溶解后，然后将反应液置于烘箱中烘干即得三元共聚物浓缩缓释阻垢剂；
以上份数均为重量份；以上百分比均为重量百分比。
4.根据权利要求3所述的一种三元共聚物浓缩缓释阻垢剂的制备方法，其特征在于：步骤一中所加入的催化剂为硫酸铁铵，加入量为马来酸酐单体总重量的0.01％-1％。
5.根据权利要求3所述的一种三元共聚物浓缩缓释阻垢剂的制备方法，其特征在于：步骤二与步骤三中回流反应所需温度均为50-95℃，步骤二聚合反应所需时间为0.5-5h，步骤三聚合所需反应时间为1-4h。
6.根据权利要求3所述的一种三元共聚物浓缩缓释阻垢剂的制备方法，其特征在于：所加入的聚乙烯醇为1788型。
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