JPS61178097A - スケ−ル抑制剤 - Google Patents

スケ−ル抑制剤

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JPS61178097A
JPS61178097A JP1793185A JP1793185A JPS61178097A JP S61178097 A JPS61178097 A JP S61178097A JP 1793185 A JP1793185 A JP 1793185A JP 1793185 A JP1793185 A JP 1793185A JP S61178097 A JPS61178097 A JP S61178097A
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scale
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maleic acid
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は水系用スケール抑制剤に関するものである。更
に詳しくは、特定のポリマレイン酸またはその塩を主成
分とする水系用スケール抑制剤に関するものである。
天然水、水道水、工業用水その他の水、系の多くは、一
般にマグネシウム、カルシウムのような金属の塩やシリ
カなどを溶解して含有している。ボイラ水系や冷却水系
において水を加熱する時、あるいは加熱蒸留によって海
水から脱塩するとき、溶解している塩は難溶性塩となり
、熱交換器や電熱面上にスケールとして付着する。
このようなスケールの生成は、冷却あるいは伝熱効果を
著しく低下させるばかりではなく、管や伝熱面の腐食を
発生させるなど種々の障害が生じる。
〔従来の技術〕
従来、このようなスケー゛ルの生成を抑制するため、各
種のスケール抑制剤が使用されており、スケール抑制剤
としては無機及び有機リン酸系化合物、ポリ (メタ)
アクリル酸ソーダ、マレイン酸の単独重合体及び共重合
体などが挙げられる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながらリン酸系化合物はブローなどにより、系外
に排出された場合、富栄養化の原因となり、環境汚染を
生じるため、好ましくない。
又水中で加水分解する性質があり、滞留時間の長い系や
温度の高い系でのスケール抑制には問題がある。ポリ 
(メタ)アクリル酸ソーダはその効果が不充分である。
マレイン酸ホモポリマーとしては、トルエン又はキシレ
ン溶媒を用い、無水マレイン酸を重合させて得られるポ
リ無水マレイン酸を加水分解後、スケール抑制剤として
使用する方法がよく知られている(特公昭53−204
75号公報)。この方法で製造される加水分解されたポ
リ無水マレイン酸の構造として、上記公報では、脱炭酸
反応と末端基として触媒と溶剤の基を考えて、次式で表
わされる構造を提案している。
〔式中、R,R’ は水素又は重合が実施される溶剤か
ら誘導される基あるいは使用される触媒から誘導される
基であり、CaHsCHz−基(溶剤トルエンから誘導
される) 、Ct(ic684c)It−基(溶剤キシ
レンから誘導される) 、CJs−基(溶剤ベンゼン又
は触媒過酸化ベンゾイルから誘導される)、又は(CH
3)、C−基(触媒過酸化第3ブチルから誘導される)
 、manは2〜50の値である〕 このようなマレイン酸の単独重合体はスケール抑制効果
は優れているが、上記に示すように、重合に際し、有機
溶剤を溶媒として用いること、多量の高価な重合開始剤
を用いることなどのため、高価となり、水溶媒系で簡単
にしかも安価に製造できる優れた抑制剤が要望されてい
る。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明者らはかかる従来の問題点を解決すべく鋭意研究
の結果、マレイン酸またはその塩を重合開始剤の存在下
、水溶媒中にて重合させて得られる特定のポリマレイン
酸塩がスケール抑制剤として優れていることを見出し本
発明を完成した。
即ち、本発明は一般式 %式% などのアルカリ金属、NH4及びCan Mgなどのア
ルカリ土類金属からなる群より選ばれた1種又は2種以
上のもの、m:3〜80) で表わされるポリマレイン酸又はその塩を主成分とする
スケール抑制剤を提供するものである。
本発明に係るポリマレイン酸又はその塩は、例えばマレ
イン酸の水溶液に、苛性ソーダの如きアルカリ金属水酸
化物又はアンモニア水をマレイン酸100モルに対し0
〜150モルの割合にて添加した後、該水溶液を50〜
160℃の温度範囲に加熱した後、該水溶液に重合開始
剤を滴下しつつ重合させることにより製造される。更に
好適には、マレイン酸の水溶液に、苛性ソーダの如きア
ルカリ金属水酸化物又はアンモニア水をマレイン酸10
0モルに対し0〜80モルの割合で添加した後、該水溶
液を50〜160℃の温度範囲に加熱した後、重合開始
剤を滴下しつつ重合させ、その後、更にアルカリ金属水
酸化物又はアンモニア水を一括添加又は滴下しつつ重合
開始剤を滴下することにより重合を完結させる。
最終的にアルカリ金属水酸化物又はアンモニア水の添加
量はマレイン酸100モルに対し、100〜130モル
とするのがよい。
重合開始剤としては、水溶性開始剤である過硫酸環と過
酸化水素のそれぞれの単独及び併用が特に適している。
その使用量はモノマー100モルに対し0.5〜200
モルが適当である。
重合溶媒としては水のみとするのが最適であるが、60
重量%以上、好ましくは90重量%以上の水を含む溶媒
中で製造するのが、モノマーの溶解性及び経済性の面か
ら見て適当である。水以外の溶媒としてエタノール、イ
ソプロパツールの如きアルコール類、メチルエチルケト
ン、メチルイソブチルケトンの如きケトン類などを本発
明の効果を害することなく添加することは差支えない。
反応時間については2時間乃至12時間が適当である。
係るポリマレイン酸又はその塩の分子量については、メ
チルエステル化した後、クロロホルム溶液中にて蒸気圧
浸透圧法により測定された値として200〜5000、
好ましくは300〜1500である。
なお、前記一般式N)で表わされる本発明のポリマレイ
ン酸又はその塩中に、マレイン酸(塩)′と重合可能な
とニルモノマーを5%以下含むポリマーも本発明に含ま
れる。マレイン酸(塩)とi1合可能なビニルモノマー
として、例えばアクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸
などの不飽和カルボン酸、アクリルアミドなどの不飽和
アミド類、アクリル酸メチル、アクリル酸エチルなどの
不飽和(メタ)アクリル酸エステル、アリルアルコール
、アリルアルコールEO付加物などの不飽和アリルエー
テル類、スチレンスルホン酸、ビニルスルホン酸などの
不飽和スルホン酸、酢酸ビニルなどのビニルエステル、
アクリロニトリルなどの不飽和ニトリル、スチレンなど
の芳香族ビニル化合物などが挙げられる。
本発明に係るポリマレイン酸又はその塩は重合中脱炭酸
反応を生じているが、構造としてはマレイン酸単位を有
しており、ポリマー末端基は次に示すような水素基、水
酸基又は/及び硫酸エステル基を有している。
(式中、R1,R1はそれぞれ−H基、−OH基(触媒
過酸化水素から誘導される)、又は−0503M基(触
媒過硫酸塩から誘導される)、iはH,Na。
Kなどのアルカリ金属、NH,及びCa、 Mgなどの
アルカリ土類金属からなる群より選ばれた1種又は2種
以上のもの、mは3〜80である)。
ポリマー末端基としてH基を存することについては、該
ポリマーをカチオン交換樹脂を通してHをHとした後、
NMRを測定すると第1図に示すように末端カルボキシ
メチル基のメチレン水素が2.5〜3.0ppm+ (
δ)にあられれることにより明らかである。その生成機
構としては、触媒過酸化水素から誘導される末端基が一
0f(基であるポリマーがまず生じ、次いでこのポリマ
ーの末端α−オキシカルボン酸構造が過酸化水素により
さらに酸化され、α−ケト酸を経由して脱炭酸を起こし
ポリマー末端がカルボキシメチル基となる機構が考えら
れる。
ポリマー末端 又、該ポリマー中にアクリル酸構造が存在しないことは
第1図に示したNMRチャートにおいてアクリル酸構造
に対応する1、6ppm (δ)付近にピークが見られ
ないことより明らかである。
かかる本発明のポリマレイン酸又はその塩は末端基がト
ルエン、キシレン溶媒で製造したポリマーとは異なって
おり、スケール抑制効果もこの末端基によって異なる。
特に本発明に係るポリマレイン酸又はその塩は重合度が
小さい範囲で優れたスケール抑制効果を示すので、末端
基の影響は非常に大きい。−H,−OH基や一〇SO:
IM基の方が有機溶媒系で製造したポリマーの末端基の
CHsCJ*CHz−基やCJsCHz−基、CJs−
基、(CH3) 3C−基などより親水性が強いために
スケール抑制効果は強(なるものと考えられる。
本発明のスケール抑制剤の添加量は系に対し、0.5〜
10100pp好ましくは2〜50pp糟である。
添加量が少なすぎると効果が不足し、添加量が高くなる
と経済的に不利であり、上記の添加量が好ましい範囲で
ある。
本発明のスケール抑制剤は、単独で使用して効果を発揮
するものであるが、従来水処理剤として使用されている
薬剤、例えば防錆剤、防食剤、あるいはキレート剤、分
散剤等を併用することも可能である。
併用する薬剤としてはアミン、イミダシリン、アミドな
とのN含有化合物、リン酸エステル、ヒドロキシカルボ
ン酸類、リグニンスルホン酸塩、芳香族スルホン酸のホ
ルマリン縮合物(塩)、メラミンスルホン酸ホルマリン
縮合物(塩)、アクリル酸又はメタクリル酸系のポリマ
ー(ポリカルボン酸)、オレフィンとマレイン酸の共重
合物、亜硝酸塩、硫酸塩、リン酸塩などの無機塩類、芳
香族カルボン酸塩、脂肪族カルボン酸塩、アミノポリカ
ルボン酸塩、チオ尿素、スルホコハク酸類、ポリエチレ
ングリコール、チオグリコール酸エステル、ポリエチレ
ンイミン、ポリエチレンイミド、ヘンシトリアゾールな
どが挙げられる。
〔発明の効果〕
本発明のスケール抑制剤はスケールの種類に関係なく優
れた性能を示す。例えば、炭酸力ルンウム、リン酸カル
シウム、水酸化マグネシウム、シリカなどのスケールに
対して優れた効果を示す。本発明のスケール抑制剤は例
えば、ボイラー給水、冷却水、海水淡水化(蒸発法)、
地熱熱水、石油回収などのスケール抑制に優れた性能を
示す。
〔実施例〕
以下、実施例において、本発明を更に具体的に説明する
が、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない
参考例1 温度計、攪拌機、滴下ロート、窒素導入管及び還流コン
デンサーを備えたフラスコに無水マレイン酸196g(
2,0モル)、水75gを加え、攪拌下110℃まで加
熱する。加熱を止め次いで60%過酸化水素水68gを
2時間かけて徐々に滴下する。滴下中糸の温度は128
℃まで上昇した。滴下終了後、還流下で30分間熟成し
た後、還流下48%苛性ソーダ167g(2モル)を2
時間かけて、又30%過硫酸ソーダ水溶液35g及び6
0%過酸化水素水50gを3時間かけて同時に滴下する
。滴下終了後更に1時間熟成した後、系を40″C以下
に冷却し、固型分48%、pH4,91の重合体水溶液
を得た(これを重合体(1)と称す)。
参考例2 温度計、攪拌機、滴下ロート及び還流コンデンサーを備
えたフラスコに無水マレイン酸173.4g(1,77
モル)、水92gを加え、撹拌下110℃まで加熱する
。加熱を止め次いで60%過酸化水素水150g、30
%過硫酸ソーダ28g及び60℃に溶解させた無水マレ
イン酸259.7g(2,65モル)を4時間かけて滴
下する。滴下中、系の温度は124°Cまで上昇した。
滴下終了後、還流下で30分間熟成した。次いで系の温
度を100℃〜110℃にて、48%苛性ソーダ368
.5g(4,42モル)を4時間かけ、60%過酸化水
素水112.8g及び30%過硫酸ソーダ42gを5時
間かけて滴下する。滴下終了後、更に1時間加熱した後
、系を40℃以下に冷却し、固型分50.8%、pH4
,72の重合体水溶液を得た(これを重合体(2)と称
す)。
参考例3 温度計、撹拌機、滴下ロート及び還流コンデンサーを備
えたフラスコに無水マレイン!196g(2,0モル)
、水100gを加え、攪拌下48%苛性ソーダ133.
4g(1,6モル)を滴下する。その後、系の温度を1
08°Cまで加熱する。加熱を止め、次いで30%過硫
酸ソーダ158gを3時間かけて滴下する。滴下終了後
、30分間熟成した後、還流下48%苛性ソーダ100
.3g(1,2モル)及び30%過硫酸ソーダ79gを
4時間かけて滴下する。滴下終了後、更に1時間熟成に
より重合を完結させる。
得られた溶液を5℃にて一夜放置すると芒硝の結晶が析
出するが、結晶濾過後、固型分41%、pH4,70の
重合体水溶液を得た(これを重合体(3)と称す)。
参考例4 次に比較例としてトルエン溶剤でのポリマレイン酸の製
造例を示す。
攪拌機、温度計、還流コンデンサー付きフラスコに無水
マレイン酸50g 、  )ルエン100gを仕込み、
70℃に昇温し溶解させる。次いでペンゾイルパーオキ
シド10gを50gのトルエンに?容解し、これを70
°Cで無水マレイン酸/トルエン溶液中へ15分で滴下
する。温度を90〜95℃として5時間反応させた後、
30℃に冷却する。ポリマーは沈澱として得られるため
、上層のトルエンを傾斜除去した後、水100gに50
〜60℃で溶解させた。そして真空下でストリッピング
することにより、残存のトルエンを除去し、加水分解さ
れたポリマレイン酸水溶液を得た(これを重合体(4)
と称す)。
実施例1 参考例1〜3で得た本発明の重合体を含有する水溶液の
スケール抑制剤としての効果を調べるため以下の抑制試
験を行った。
塩化カルシウム2水塩0.191%水溶液150gに、
参考例1〜3で得られた重合体の1%水溶液を300μ
l添加し、更に炭酸水素ナトリウム0.185%水溶液
150gを加えた。pHを8.0に調整した後、ガラス
ビンに入れ、密栓した後50℃に6時間静置した。次い
で冷却した後、沈澱物を0.1μのメンブレンフィルタ
で濾過し、濾液中のカルシウム濃度をEDTA滴定によ
り分析した。得られた結果を表1に示した。
また比較のため、スケール抑制剤を用いない場合、溶剤
法によって合成したポリマレイン酸及び市販のポリアク
リル酸ソーダに対する結果も表1に示す。
実施例2 本発明重合体の海水加熱系に対するスケール抑制効果を
調べるため以下の試験を行った。
内径6鶴のステンレスバイブ内を循環している海水を、
110℃に蒸気加熱できる試験機を用いて、濃縮倍率2
倍の人工海水を3201 /Hrで10時間循環させた
。加熱器内のパイプに付着したスケールを酸洗浄により
溶解後、原子吸光法により定量を行い、各スケール抑制
剤の抑制効果を調べた。結果を表2に示す。
表2
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るポリマレイン酸で末端がHの時の
’H−NMRスペクトルである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼( I ) (R_1、R_2:−H、−OH又は−OSO_3M、
    M:H、アルカリ金属、NH_4及びアルカリ土類金属
    からなる群より選ばれた1種又は2種以上のもの、m:
    3〜80) で表わされるポリマレイン酸又はその塩を主成分とする
    スケール抑制剤。 2 ポリマレイン酸又はその塩の分子量が、メチルエス
    テル化した後にクロロホルム溶液中で蒸気圧浸透圧法に
    より測定した値として200〜5000である特許請求
    の範囲第1項記載のスケール抑制剤。
JP1793185A 1985-02-01 1985-02-01 スケ−ル抑制剤 Granted JPS61178097A (ja)

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