CN108793446A - 一种阻磷酸钙垢阻垢剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种阻磷酸钙垢阻垢剂及其制备方法，原料为3‑氨基巴豆酸异丙酯、对‑二异辛基二苯胺、聚天冬氨酸钠、丙烯酸羟丙酯、水、十二酰基丙二胺三乙酸、乙二胺四亚甲基膦酸、柠檬酸、季戊四醇磷酸酯、甲基丙烯酸羟乙酯、磷酸三异辛酯、咪唑啉、亚磷酸三甲酯、磷酸氢铵和乙二胺；对磷酸钙垢阻垢率99.5‑99.9%，缓蚀率97‑99.9%；对碳酸钙垢阻垢率98‑99%，对氢氧化镁垢阻垢率95‑99%，对硫酸钙垢阻垢率97‑99%；在金属表面形成疏水和酸性保护膜，防止金属腐蚀，保证光洁度，阻垢效果98‑99%，对碳钢腐蚀速率0.0005‑0.025mm/a。

Description

一种阻磷酸钙垢阻垢剂及其制备方法

技术领域

本申请属于环试剂工艺领域，尤其涉及一种环保、缓蚀性能好的阻磷酸钙垢阻垢剂及其制备方法。

背景技术

阻垢剂（scale inhibitor）：是具有能分散水中的难溶性无机盐、阻止或干扰难溶性无机盐在金属表面的沉淀、结垢功能，并维持金属设备有良好的传热效果的一类药剂。

阻垢剂能除去垢和阻止水垢的形成,提高热交换效率,减少电能或减少燃料的消耗;水处理还可减少排污,提高水的利用率,一般可节约60%以上,符合我国节能减排的新政策。

EDTMPS是含氮有机多元膦酸，属阴极型缓蚀剂，与无机聚磷酸盐相比，缓蚀率高3～5倍。能与水混溶，无毒无污染，化学稳定性及耐温性好，在100℃下仍有良好的阻垢效果。EDTMPS在水溶液中能离解成8个正负离子，因而可以与多个金属离子螯合，形成多个单体结构大分子网状络合物，松散地分散于水中，使钙垢正常结晶被破坏。EDTMPS对硫酸钙、硫酸钡垢的阻垢效果好。

反渗透阻垢剂是专门用于反渗透（RO）系统及纳滤（NF）和超滤（UF）系统的阻垢剂，可防止膜面结垢，能提高产水量和产水质量，降低运行费用。

RO阻垢剂是阻垢剂的一种，主要成分：有机分散物、有机络合物、单原子氧 羟基聚合物等；适用范围：适用于纯水系统RO工艺段的系统的处理 。物性外观浅色液体，pH为1.0-2.5。

缓蚀剂以适当的浓度和形式存在于环境（介质）中时，可以防止或减缓材料腐蚀的化学物质或复合物，因此缓蚀剂也可以称为腐蚀抑制剂。它的用量很小(0.1%～1%)，但效果显著。这种保护金属的方法称缓蚀剂保护。缓蚀剂用于中性介质（锅炉用水、循环冷却水）、酸性介质（除锅垢的盐酸，电镀前镀件除锈用的酸浸溶液）和气体介质（气相缓蚀剂）。

铬酸盐、亚硝酸盐、钼酸盐、钨酸盐、钒酸盐、正磷酸盐、硼酸盐等均被看作氧化膜型缓蚀剂。铬酸盐和亚硝酸盐都是强氧化剂，无需水中溶解氧的帮助即能与金属反应，在金属表面阳极区形成一层致密的氧化膜。其余的几种，或因本身氧化能力弱，或因本身并非氧化剂，都需要氧的帮助才能在金属表面形成氧化膜。由于这些氧化膜型缓蚀剂是通过阻抑腐蚀反应的阳极过程来达到缓蚀的，这些阳极缓蚀剂能在阳极与金属离子作用形成氧化物或氯氧化物。沉积覆盖在阳极上形成保护膜。因此有时又被称作阳极型缓蚀剂或危险型缓蚀剂，因为它们一旦剂量不足（单独缓蚀时，处理1L水，所需剂量往往高达几百、甚至上千毫克）就会造成点蚀，使本来不太严重的腐蚀问题，反而变得更加严重。氯离子、高温及高的水流速都会破坏氧化膜，故在应用时，要根据工艺条件，适当改变缓蚀剂的浓度。硅酸盐也可粗略地归到这一类里来，因为它主要也是通过阻抑腐蚀反应的阳极过程来达到缓蚀的。但是，它不是通过与金属铁本身、而可能是由二氧化硅与铁的腐蚀产物相互作用，以吸附机制来成膜的。

阻垢缓蚀剂是由有机膦、优良共聚物及铜缓蚀剂等组成，对碳钢、铜及铜合金都具有优良缓蚀性能，对碳酸钙、磷酸钙有卓越的阻垢分散性能。本品主要用于敞开式循环冷却水处理系统，对含铜设备的系统特别适合。本品可用于高pH、高碱度、高硬度的水质，是目前较理想的不调pH碱性运行的水处理剂之一。

EDTMPS是含氮有机多元膦酸，属阴极型缓蚀剂，与无机聚磷酸盐相比，缓蚀率高3～5倍。能与水混溶，无毒无污染，化学稳定性及耐温性好，在200℃下仍有良好的阻垢效果。EDTMPS在水溶液中能离解成8个正负离子，因而可以与多个金属离子螯合，形成多个单体结构大分子网状络合物，松散地分散于水中，使钙垢正常结晶被破坏。EDTMPS对硫酸钙、硫酸钡垢的阻垢效果好。

EDTMPS用于循环水和锅炉水的缓蚀阻垢剂、无氰电镀的络合剂、纺织印染行业螯合剂和氧漂稳定剂。

从作用机理上来讲，阻垢剂的作用螯合增溶作用、凝聚与分散作用、静电斥力作用、晶体畸变作用四部分。且在实验室评定试验中，分散作用是鳌合作用的补救措施，晶格畸变作用是分散作用的补救措施。

发明内容

解决的技术问题：

本申请针对上述技术问题，提供一种阻磷酸钙垢阻垢剂及其制备方法，解决现有水处理阻垢剂成本高、不够环保、阻垢分散性差和缓释性能差等技术问题。

技术方案：

一种阻磷酸钙垢阻垢剂，所述阻磷酸钙垢阻垢剂的原料按重量份数配比如下：3-氨基巴豆酸异丙酯1-5份；对-二异辛基二苯胺1-3份；聚天冬氨酸钠4-8份；丙烯酸羟丙酯3-7份；水100份；十二酰基丙二胺三乙酸2-6份；乙二胺四亚甲基膦酸2-4份；柠檬酸2.5-6.5份；季戊四醇磷酸酯6-10份；甲基丙烯酸羟乙酯为4-8份；磷酸三异辛酯5-7份；咪唑啉8-12份；亚磷酸三甲酯5-15份；磷酸氢铵4-6份；乙二胺7-9份。

作为本发明的一种优选技术方案：所述阻磷酸钙垢阻垢剂的原料按重量份数配比如下：3-氨基巴豆酸异丙酯1份；对-二异辛基二苯胺1份；聚天冬氨酸钠4份；丙烯酸羟丙酯3份；水100份；十二酰基丙二胺三乙酸2份；乙二胺四亚甲基膦酸2份；柠檬酸2.5份；季戊四醇磷酸酯6份；甲基丙烯酸羟乙酯为4份；磷酸三异辛酯5份；咪唑啉8份；亚磷酸三甲酯5份；磷酸氢铵4份；乙二胺7份。

作为本发明的一种优选技术方案：所述阻磷酸钙垢阻垢剂的原料按重量份数配比如下：3-氨基巴豆酸异丙酯5份；对-二异辛基二苯胺3份；聚天冬氨酸钠8份；丙烯酸羟丙酯7份；水100份；十二酰基丙二胺三乙酸6份；乙二胺四亚甲基膦酸4份；柠檬酸6.5份；季戊四醇磷酸酯10份；甲基丙烯酸羟乙酯为8份；磷酸三异辛酯7份；咪唑啉12份；亚磷酸三甲酯15份；磷酸氢铵6份；乙二胺9份。

作为本发明的一种优选技术方案：所述阻磷酸钙垢阻垢剂的原料按重量份数配比如下：3-氨基巴豆酸异丙酯3份；对-二异辛基二苯胺2份；聚天冬氨酸钠6份；丙烯酸羟丙酯5份；水100份；十二酰基丙二胺三乙酸4份；乙二胺四亚甲基膦酸3份；柠檬酸4.5份；季戊四醇磷酸酯8份；甲基丙烯酸羟乙酯为6份；磷酸三异辛酯6份；咪唑啉10份；亚磷酸三甲酯10份；磷酸氢铵5份；乙二胺8份。

作为本发明的一种优选技术方案：所述阻磷酸钙垢阻垢剂的制备方法，包括如下步骤：

第一步：按照重量份数配比称取3-氨基巴豆酸异丙酯、对-二异辛基二苯胺、聚天冬氨酸钠、丙烯酸羟丙酯、水、十二酰基丙二胺三乙酸、乙二胺四亚甲基膦酸、柠檬酸、季戊四醇磷酸酯、甲基丙烯酸羟乙酯、咪唑啉、亚磷酸三甲酯、磷酸氢铵、乙二胺和磷酸三异辛酯；

第二步：在装有电动搅拌器、恒压滴液漏斗、温度计和回流冷凝管的四口烧瓶中加入季戊四醇磷酸酯和水，加热至60-70℃，搅拌45-65min，滴加3-氨基巴豆酸异丙酯和丙烯酸羟丙酯，升温至90-100℃，反应1-2h；

第三步：加入乙二胺、柠檬酸、聚天冬氨酸钠和甲基丙烯酸羟乙酯，升温至100-110℃，反应1-5h；

第四步：升温至75-95℃，加入剩余原料，搅拌1-3h，冷却至室温后出料即得阻磷酸钙垢阻垢剂。

有益效果：

本发明所述一种阻磷酸钙垢阻垢剂及其制备方法采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：1、产品主要用于阻磷酸钙垢，对磷酸钙垢阻垢率99.5-99.9%,钙容忍度好，阻垢分散性好，杀菌抑菌，对环境无污染，缓蚀率97-99.9%；2、对碳酸钙垢阻垢率98-99%，对氢氧化镁垢阻垢率95-99%，对硫酸钙垢阻垢率97-99%,中和盐酸二氧化碳等酸性腐蚀积盐物质；3、在金属表面形成疏水和酸性保护膜，防止金属腐蚀，保证光洁度，运行浓度25-35×10^-6，节省使用成本，不易分解；4、效果持久，50-60℃放置一个月，阻垢效果98-99%，管理容易，对碳钢腐蚀速率0.0005-0.025mm/a，无三废排放，可以广泛生产并不断代替现有材料。

具体实施方式

实施例1:

按照重量份数配比称取3-氨基巴豆酸异丙酯1份；对-二异辛基二苯胺1份；聚天冬氨酸钠4份；丙烯酸羟丙酯3份；水100份；十二酰基丙二胺三乙酸2份；乙二胺四亚甲基膦酸2份；柠檬酸2.5份；季戊四醇磷酸酯6份；甲基丙烯酸羟乙酯为4份；磷酸三异辛酯5份；咪唑啉8份；亚磷酸三甲酯5份；磷酸氢铵4份；乙二胺7份。

在装有电动搅拌器、恒压滴液漏斗、温度计和回流冷凝管的四口烧瓶中加入季戊四醇磷酸酯和水，加热至60-70℃，搅拌45-65min，滴加3-氨基巴豆酸异丙酯和丙烯酸羟丙酯，升温至90-100℃，反应1-2h。

加入乙二胺、柠檬酸、聚天冬氨酸钠和甲基丙烯酸羟乙酯，升温至100-110℃，反应1-5h。

升温至75-95℃，加入剩余原料，搅拌1-3h，冷却至室温后出料即得阻磷酸钙垢阻垢剂。

产品主要用于阻磷酸钙垢，对磷酸钙垢阻垢率99.5-99.9%,钙容忍度好，阻垢分散性好，杀菌抑菌，对环境无污染，缓蚀率97-99.9%；对碳酸钙垢阻垢率98-99%，对氢氧化镁垢阻垢率95-99%，对硫酸钙垢阻垢率97-99%,中和盐酸二氧化碳等酸性腐蚀积盐物质；在金属表面形成疏水和酸性保护膜，防止金属腐蚀，保证光洁度，运行浓度25-35×10^-6，节省使用成本，不易分解；效果持久，50-60℃放置一个月，阻垢效果98-99%，管理容易，对碳钢腐蚀速率0.0005-0.025mm/a，无三废排放，可以广泛生产并不断代替现有材料。

实施例2:

按照重量份数配比称取3-氨基巴豆酸异丙酯5份；对-二异辛基二苯胺3份；聚天冬氨酸钠8份；丙烯酸羟丙酯7份；水100份；十二酰基丙二胺三乙酸6份；乙二胺四亚甲基膦酸4份；柠檬酸6.5份；季戊四醇磷酸酯10份；甲基丙烯酸羟乙酯为8份；磷酸三异辛酯7份；咪唑啉12份；亚磷酸三甲酯15份；磷酸氢铵6份；乙二胺9份。

在装有电动搅拌器、恒压滴液漏斗、温度计和回流冷凝管的四口烧瓶中加入季戊四醇磷酸酯和水，加热至60-70℃，搅拌45-65min，滴加3-氨基巴豆酸异丙酯和丙烯酸羟丙酯，升温至90-100℃，反应1-2h。

加入乙二胺、柠檬酸、聚天冬氨酸钠和甲基丙烯酸羟乙酯，升温至100-110℃，反应1-5h。

升温至75-95℃，加入剩余原料，搅拌1-3h，冷却至室温后出料即得阻磷酸钙垢阻垢剂。

产品主要用于阻磷酸钙垢，对磷酸钙垢阻垢率99.5-99.9%,钙容忍度好，阻垢分散性好，杀菌抑菌，对环境无污染，缓蚀率97-99.9%；对碳酸钙垢阻垢率98-99%，对氢氧化镁垢阻垢率95-99%，对硫酸钙垢阻垢率97-99%,中和盐酸二氧化碳等酸性腐蚀积盐物质；在金属表面形成疏水和酸性保护膜，防止金属腐蚀，保证光洁度，运行浓度25-35×10^-6，节省使用成本，不易分解；效果持久，50-60℃放置一个月，阻垢效果98-99%，管理容易，对碳钢腐蚀速率0.0005-0.025mm/a，无三废排放，可以广泛生产并不断代替现有材料。

实施例3:

按照重量份数配比称取3-氨基巴豆酸异丙酯3份；对-二异辛基二苯胺2份；聚天冬氨酸钠6份；丙烯酸羟丙酯5份；水100份；十二酰基丙二胺三乙酸4份；乙二胺四亚甲基膦酸3份；柠檬酸4.5份；季戊四醇磷酸酯8份；甲基丙烯酸羟乙酯为6份；磷酸三异辛酯6份；咪唑啉10份；亚磷酸三甲酯10份；磷酸氢铵5份；乙二胺8份。

在装有电动搅拌器、恒压滴液漏斗、温度计和回流冷凝管的四口烧瓶中加入季戊四醇磷酸酯和水，加热至65℃，搅拌55min，滴加3-氨基巴豆酸异丙酯和丙烯酸羟丙酯，升温至95℃，反应1.5h。

加入乙二胺、柠檬酸、聚天冬氨酸钠和甲基丙烯酸羟乙酯，升温至105℃，反应3h。

升温至85℃，加入剩余原料，搅拌2h，冷却至室温后出料即得阻磷酸钙垢阻垢剂。

产品主要用于阻磷酸钙垢，对磷酸钙垢阻垢率99.9%,钙容忍度好，阻垢分散性好，杀菌抑菌，对环境无污染，缓蚀率99.9%；对碳酸钙垢阻垢率99%，对氢氧化镁垢阻垢率95-99%，对硫酸钙垢阻垢率97-99%,中和盐酸二氧化碳等酸性腐蚀积盐物质；在金属表面形成疏水和酸性保护膜，防止金属腐蚀，保证光洁度，运行浓度25×10^-6，节省使用成本，不易分解；效果持久，60℃放置一个月，阻垢效果99%，抗管理容易，对碳钢腐蚀速率0.0005mm/a，无三废排放，可以广泛生产并不断代替现有材料。

以上实施例中的组合物所有组分均可以商业购买。

上述实施例只是用于对本发明的内容进行阐述，而不是限制，因此在与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应该认为是包括在权利要求书的范围内。

Claims (5)

1.一种阻磷酸钙垢阻垢剂，其特征在于所述阻磷酸钙垢阻垢剂的原料按重量份数配比如下：3-氨基巴豆酸异丙酯1-5份；对-二异辛基二苯胺1-3份；聚天冬氨酸钠4-8份；丙烯酸羟丙酯3-7份；水100份；十二酰基丙二胺三乙酸2-6份；乙二胺四亚甲基膦酸2-4份；柠檬酸2.5-6.5份；季戊四醇磷酸酯6-10份；甲基丙烯酸羟乙酯为4-8份；磷酸三异辛酯5-7份；咪唑啉8-12份；亚磷酸三甲酯5-15份；磷酸氢铵4-6份；乙二胺7-9份。

2.根据权利要求1所述的一种阻磷酸钙垢阻垢剂，其特征在于所述阻磷酸钙垢阻垢剂原料按重量份数配比如下：3-氨基巴豆酸异丙酯1份；对-二异辛基二苯胺1份；聚天冬氨酸钠4份；丙烯酸羟丙酯3份；水100份；十二酰基丙二胺三乙酸2份；乙二胺四亚甲基膦酸2份；柠檬酸2.5份；季戊四醇磷酸酯6份；甲基丙烯酸羟乙酯为4份；磷酸三异辛酯5份；咪唑啉8份；亚磷酸三甲酯5份；磷酸氢铵4份；乙二胺7份。

3.根据权利要求1所述的一种阻磷酸钙垢阻垢剂，其特征在于所述阻磷酸钙垢阻垢剂原料按重量份数配比如下：3-氨基巴豆酸异丙酯5份；对-二异辛基二苯胺3份；聚天冬氨酸钠8份；丙烯酸羟丙酯7份；水100份；十二酰基丙二胺三乙酸6份；乙二胺四亚甲基膦酸4份；柠檬酸6.5份；季戊四醇磷酸酯10份；甲基丙烯酸羟乙酯为8份；磷酸三异辛酯7份；咪唑啉12份；亚磷酸三甲酯15份；磷酸氢铵6份；乙二胺9份。

4.根据权利要求1所述的一种阻磷酸钙垢阻垢剂，其特征在于所述阻磷酸钙垢阻垢剂原料按重量份数配比如下：3-氨基巴豆酸异丙酯3份；对-二异辛基二苯胺2份；聚天冬氨酸钠6份；丙烯酸羟丙酯5份；水100份；十二酰基丙二胺三乙酸4份；乙二胺四亚甲基膦酸3份；柠檬酸4.5份；季戊四醇磷酸酯8份；甲基丙烯酸羟乙酯为6份；磷酸三异辛酯6份；咪唑啉10份；亚磷酸三甲酯10份；磷酸氢铵5份；乙二胺8份。

5.一种权利要求1所述阻磷酸钙垢阻垢剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步：按照重量份数配比称取3-氨基巴豆酸异丙酯、对-二异辛基二苯胺、聚天冬氨酸钠、丙烯酸羟丙酯、水、十二酰基丙二胺三乙酸、乙二胺四亚甲基膦酸、柠檬酸、季戊四醇磷酸酯、甲基丙烯酸羟乙酯、咪唑啉、亚磷酸三甲酯、磷酸氢铵、乙二胺和磷酸三异辛酯；

第二步：在装有电动搅拌器、恒压滴液漏斗、温度计和回流冷凝管的四口烧瓶中加入季戊四醇磷酸酯和水，加热至60-70℃，搅拌45-65min，滴加3-氨基巴豆酸异丙酯和丙烯酸羟丙酯，升温至90-100℃，反应1-2h；

第三步：加入乙二胺、柠檬酸、聚天冬氨酸钠和甲基丙烯酸羟乙酯，升温至100-110℃，反应1-5h；

第四步：升温至75-95℃，加入剩余原料，搅拌1-3h，冷却至室温后出料即得阻磷酸钙垢阻垢剂。