JPS6291295A - スケ−ル抑制剤 - Google Patents

スケ−ル抑制剤

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JPS6291295A
JPS6291295A JP23082285A JP23082285A JPS6291295A JP S6291295 A JPS6291295 A JP S6291295A JP 23082285 A JP23082285 A JP 23082285A JP 23082285 A JP23082285 A JP 23082285A JP S6291295 A JPS6291295 A JP S6291295A
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JP
Japan
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tables
mathematical
scale inhibitor
scale
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JP23082285A
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English (en)
Inventor
Yasuhisa Fukumoto
福本 泰久
Noboru Moriyama
森山 登
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Kao Corp
Original Assignee
Kao Corp
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Publication date
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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共重合体を主成分と
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。ボイラー水系や冷却水
系において水を加熱する時、あるいは加熱蒸溜によって
海水から脱塩する時、溶解している塩は難溶性塩となり
、熱交換器や伝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十分である
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@)。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、上記の公報では脱炭酸
反応と末端基として触媒と溶剤の基を考えて、次の式で
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、C6115CH2−基(溶剤トルエンから誘導
される) 、CH:+CJaCHz−基(溶剤キシレン
から誘導される’) 、C68S−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(Cl
h)zC−基(触媒過酸化第3ブチルから誘導される)
 、m+n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、水溶媒系で節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、マレイン酸含有量の高い、下記式(1)で表わ
される特定の構造をもつ共重合体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 等の炭素数1〜4のアルコール残基、又は等の炭素数3
〜4のケトン残基であり、R1とR2の両方が−H又は
−OHである場合を除<、R3は−H1又は−Clhで
あり、Aは−COOM 、−CONHz、−CHz−O
H1又は−COOR4(Rjは炭素数1〜6の飽和炭化
水素)で4あり、HはH、NH,、Na、に等のアルカ
リ金属、又はCa、Mg等のアルカリ土類金属であり、
mとnは共重合モル比を表わし、m+n= 3〜80、
m/n=10015〜100/100である) で表わされるポリマレイン酸共重合体を含有することを
特徴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共重合体は、水と炭素数1
〜4の1価アルコール又は炭素数3〜4のケトンとの混
合溶媒にて、マレイン酸と他の共重合モノマーとを重合
することにより得られる。
使用されるアルコールとしては、メタノール、エタノー
ル、n−プロパツール、イソプロパツール、n−ブタノ
ール、イソブタノール、5ec−ブタノール、ter 
t−ブタノール等が挙げられ、又、使用されるケトンと
してはアセトン、メチルエチルケトン等が挙げられる。
又、水とアルコール又はケトンとの重量比率は水:アル
コール又はケトン=1:1〜5:1が好ましい。
本発明に係るポリマレイン酸共重合体の具体的な製造方
法は、下記の参考例に示すように、マレイン酸の水とア
ルコール又はケトンとの混合溶液に、アルカリ金属水酸
化物又はアンモニア水等を、マレイン酸100モルに対
し0〜120溶液に添加した後、50〜120℃に加熱
し、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。
重合開始剤としては、水溶性開始剤である過硫酸塩と過
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。反応時間については、2〜12時間
が適当である。
本発明に係るポリマレイン酸共重合体の分子量は200
〜5000が好ましく、更に好ましくは300〜150
0である。尚、ここで言う分子量は次の方法により測定
された値である。即ち、得られた重合体をイオン交換樹
脂にて酸型とした後、ジアゾメタン等によるメチルエス
テル化を行い、クロロホルム等の溶剤中にて蒸気浸透圧
法により測定する。更に、分子内にスルホン酸をもつ共
重合体については、ジアゾメタン等によるメチルエステ
ル化後、チオニルクロライド等によりスルホン酸をクロ
ル化して測定する。
本発明に係るポリマレイン酸共重合体は、重合時溶媒と
して炭素数1〜4のアルコール又は炭素数3〜4のケト
ンを含有しており、係る溶媒は反応性であり、重合の連
鎖成長及び停止工程に関与するため、その構造として、
ポリマー末端には上記の一般式(I)に示すように−H
5−0H1炭素数1〜4のアルコール残基、又は炭素数
3〜4のケトン残基を有している。
本発明に係るポリマレイン酸共重合体の生成構造として
は、重合開始剤により、溶媒アルコール又はケトンのα
−プロトンがまず引き抜かれ、得られたアルコール又は
ケトンラジカルによりマレイン酸等の重合反応が開始さ
れることにより、ポリマー末端にアルコール又はケトン
残基を有するポリマレイン酸共重合体が生成する機構、
及び重合開始剤として過酸化水素が使用される場合、上
記反応以外に過酸化水素より誘導される末端基が一01
l基であるポリマーが生じ、次いでポリマーの末端α−
オキシカルボン酸が過酸化水素により酸化され、α−ケ
ト酸を経由して脱炭酸を生じ末端基がカルボキシメチル
基となる機構が考えられる。
よって、得られるポリマー末端はアルコール又はケトン
残基を含む末端、及び末端が水素であるカルボキシメチ
ル基を含むものの混合物であると考えられる。
本発明に係るポリマレイン酸共重合体は従来のマレイン
酸共重合体に比ベマレイン酸含有量が多いために分散能
や多価イオン捕捉能に優れており、又、分子中に少量の
共重合モノマーが存在しているため多価イオンに対する
安定性に優れている。
又、かかる本発明のポリマレイン酸共重合体は末端基が
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共重合体は重合度が
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。これは、−H,〜OH1炭素
数1〜4のアルコール残基、炭素数3〜4のケトン残基
の方が、有機溶媒系で製造したポリマーの末端基のC6
H5C1+2−基、CH3C6H4CH2−基、C,H
,−基、(CL)3c−基などより親水性が強いために
スケール抑制効果が強くなるものと考えられる。
特に本発明のポリマレイン酸共重合体については、末端
基にアルコール残基又はケトン残基が20モル%以上含
まれることが、ポリマーの多価金属に対するゲル化の安
定性から好ましい。
本発明のスケール抑制剤の添加量は系に対し、0.5〜
100 ppm 、好ましくは2〜50ppmである。
添加量が少なすぎると効果が不足し、添加量が多くなる
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
などの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、千オ尿素、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、ベンゾトリアゾール
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、炭酸カルシウム、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196 g
、水300gを加え、攪拌下60℃まで加熱する。加熱
を止め、次いで30%苛性ソーダ138gを添加した後
、イソプロパツール140gを添加した。次いでメタリ
ルスルホン酸ソーダ63.2gを添加する。その後、系
の温度を還流下まで上げた後、FeSO41%溶液(F
eとして)0.25gを添加した後、60%過酸化水素
水40gを6時間かけて滴下した。滴下終了後、更に2
時間加熱した後、残存するイソプロパツールを真空にて
除去した後、水分調整を行い、pH3,8、固形分40
%の重合体水溶液を得た(これを重合体(11と称する
)。
参考例2〜3 参考例1のメタリルスルホン酸ソーダの代わりに表1に
示す共重合モノマーを、表1に示す量用いた以外は参考
例1と同様にして重合体(2)および(3)を得た。
表    1 参考例4 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、
水300 gを加え、攪拌下60℃まで加熱する。加熱
を止め、次いで30%苛性ソーダ138gを添加した後
、メチルエチルケトン100gを添加した。次いでメタ
リルスルホン酸ソーダ63.2gを添加する。その後、
系の温度を還流下まで上げた後、FeSO41%溶液(
Feとして)0.25gを添加した後、60%過酸化水
素水40gを6時間かけて滴下した。滴下終了後、更に
2時間加熱した後、残存するメチルエチルケトンを真空
にて除去した後、水分調整を行い、pH3,8、固形分
40%の重合体水溶液を得た(これを重合体(4)と称
する)。
参考例5〜6 参考例4のメタリルスルホン酸ソーダの代わりに表2に
示す共重合モノマーを、表2に示す量用いた以外は参考
例4と同様にして重合体(5)および(6)を得た。
表    2 参考例7 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、トルエン100gを仕込み70℃に
昇温し溶解させる。次いでベンゾイルパーオキサイド1
0gを50gのトルエンに溶解し、これを70℃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100 gに50〜60℃
で溶解させた。そして真空下に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(7)と称する
)。
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0.176%水?8?&150 
gに、参考例1〜3で得られた重合体の1%水溶液を3
004添加し、更に炭酸水素ナトリウム0.168%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0.1 μのメンブレンフ
ィルターで濾過し、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3に示した。
又・比較のために、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3に示す。
実施例2 参考例1〜6で得た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闘のステンレスパイプ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320 (1/lrで20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4に示す。
表      4 注)*:伝熱管単位面積当たりのCaC0:+スケール
とMg (OH) zスケールの総量を表わす。

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は−H、−OH、炭素数1〜4のアル
    コール残基、又は炭素数3〜4のケトン残基であり、R
    _1とR_2の両方が−H又は−OHである場合を除く
    、R_3は−H、又は−CH_3であり、Aは−COO
    M、−CONH_2、−CH_2−OH、−CH_2S
    O_3M、−SO_3M、▲数式、化学式、表等があり
    ます▼、▲数式、化学式、表等があります▼、又は−C
    OOR_4(R_4は炭素数1〜6の飽和炭化水素)で
    あり、MはH、NH_4、アルカリ金属、又はアルカリ
    土類金属であり、mとnは共重合モル比を表わし、m+
    n=3〜80、m/n=100/5〜100/100で
    ある}で表わされるポリマレイン酸共重合体を含有する
    スケール抑制剤。 2、アルコール残基が、▲数式、化学式、表等がありま
    す▼ ▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、
    表等があります▼、▲数式、化学式、表等があります▼
    、 ▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、
    表等があります▼、▲数式、化学式、表等があります▼ から選ぼれる1種又は2種以上である特許請求の範囲第
    1項記載のスケール抑制剤。 3、ケトン残基が、▲数式、化学式、表等があります▼
    、▲数式、化学式、表等があります▼、 ▲数式、化学式、表等があります▼から選ぼれる1種又
    は2種以上で ある特許請求の範囲第1項記載のスケール抑制剤。 4、ポリマレイン酸共重合体の分子量が200〜500
    0である特許請求の範囲第1項記載のスケール抑制剤。
JP23082285A 1985-10-16 1985-10-16 スケ−ル抑制剤 Pending JPS6291295A (ja)

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GB08624484A GB2181735A (en) 1985-10-16 1986-10-13 Maleic acid polymer for use as scale inhibitor
CH4093/86A CH668975A5 (fr) 1985-10-16 1986-10-14 Inhibiteur de tartre pour systeme aqueux.
DE19863635126 DE3635126A1 (de) 1985-10-16 1986-10-15 Kesselstein-inhibitor auf basis eines maleinsaeurepolymeren
IL80317A IL80317A (en) 1985-10-16 1986-10-15 Scale inhibiting composition containing a maleic acid polymer

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0337694A2 (en) 1988-04-11 1989-10-18 Nippon Shokubai Co., Ltd. Process for producing acid-type maleic acid polymer and water-treating agent and detergent additive containing said polymer
US5064563A (en) * 1989-04-28 1991-11-12 Nippon Shokubai Co., Ltd. Process for producing and use of maleic acid (co-) polymer salt improved in biodegradability

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EP0337694A2 (en) 1988-04-11 1989-10-18 Nippon Shokubai Co., Ltd. Process for producing acid-type maleic acid polymer and water-treating agent and detergent additive containing said polymer
US5064563A (en) * 1989-04-28 1991-11-12 Nippon Shokubai Co., Ltd. Process for producing and use of maleic acid (co-) polymer salt improved in biodegradability

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