[发明专利]一种环保型聚醚阻垢剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无磷、无氮且可生物降解的环保型聚醚阻垢剂(APEQ)及其制备方法，属于阻垢剂制备与应用范畴，适用于工业循环冷却水系统。

背景技术

随着人类对生存环境的日益重视和环保法规的日益严格，绿色环保型水处理剂日益受到人们的重视，但是目前大量含磷、含氮阻垢剂的广泛使用，已经造成了菌藻的大量繁殖、水体的富营养化等环境污染问题，因此，开发无磷无氮的绿色水处理剂势在必行。

目前国内外在阻垢剂研究方面主要集中在有机多元磷酸类阻垢剂和聚羧酸类阻垢剂，其中有机多元磷酸类阻垢剂具有化学性能稳定、能耐较高温度和pH值、有明显的溶限效应和协同效应、阻CaCO₃垢效率高等优点，因而得到了广泛的使用，如氨基三亚甲基磷酸(ATMP)、羟基亚乙基二膦酸(HEDP)、2-磷酰基丁烷-1，2，4-三羧酸(PBTCA)等，但该类阻垢剂不能有效地抑制Ca₃(PO₄)₂垢，且本身易形成有机磷酸垢，同时，含磷类阻垢剂还易造成环境水域的富营养化，促进菌藻的生长形成赤潮而引起水源污染。美国专利5062962和5147555表明绿色阻垢剂聚环氧琥珀酸对CaCO₃、CaSO₄、BaSO₄有很好的阻垢效果，且生物降解性好，但此类阻垢剂对磷酸钙的阻垢效果也很差，当和有机膦缓蚀阻垢剂进行复配使用时，也增加了磷酸钙垢沉积的危险性。美国Betz公司于2002年发明了丙烯酸-烯丙基聚醚硫酸盐无磷阻垢剂(AA-APES)，该阻垢剂具有很好的阻磷酸钙垢的性能。2003年，Betz公司又开发出了APES的三聚体，旨在进一步优化产品性能以及降低生产成本，但是这类阻垢剂的缺点是阻CaCO₃的性能不佳，并且其结构中仍含有氮等营养元素，长期大剂量的使用仍然会造成水体的富营养化。中国专利CN101172720公开了一种无磷的烯丙氧基聚醚羧酸类阻垢剂及其制备方法，但该阻垢剂制备过程中会产生大量难以处理的无机废盐，造成二次污染而增加其工业化应用成本。因此，开发一种既能阻Ca3(PO₄)₂又可阻CaCO₃的新型无磷无氮的绿色环保型阻垢剂具有非常好的经济、社会和环境效益。本发明采用内酯法绿色

反应工艺制得聚醚羧酸反应单体，进而制备了一种优异的既能阻Ca3(PO₄)₂又能阻CaCO₃的无磷无氮且可生物降解的环保型聚醚阻垢剂。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种环保型聚醚阻垢剂(APEQ)及其制备方法，该阻垢剂具有优异的阻Ca₃(PO₄)₂和CaCO₃垢性能且可生物降解，是一种环境友好的聚醚阻垢剂。

技术方案：本发明的环保型聚醚阻垢剂(APEQ)是以聚醚羧酸反应单体与含乙烯基不饱和双键羧酸单体及含乙烯基不饱和双键羧酸酯单体进行自由基共聚而得，其结构通式为：

其中：A是含乙烯基不饱和双键羧酸单体自由基共聚后的重复结构单元，B是含乙烯基不饱和双键羧酸酯单体自由基共聚后的重复结构单元；R是H或C₁～C₅低碳烷基，n值为2～10，聚合度x为2～5000，聚合度y为2～5000，聚合度z为2～5000，重复单元m为1～100。

例如：

上述环

保型聚醚阻垢剂的制备方法为：

在N₂氛下，以烯丙基聚乙二醇单醚质量为基准，将烯丙基聚乙二醇单醚和0.01～5倍烯丙基聚乙二醇单醚质量的内酯加入反应釜中，50～100℃下反应1～10h，得聚醚羧酸反应单体，将温度调至60～90℃后，加入0.1～5倍烯丙基聚乙二醇单醚质量的含乙烯基不饱和双键的羧酸单体及含乙烯基不饱和双键的羧酸酯单体，再加入0.1～5倍烯丙基聚乙二醇单醚质量的水，混匀后滴加质量百分浓度为5％～60％的无机引发剂水溶液，无机引发剂的加入量为0.01～0.5倍烯丙基聚

乙二醇单醚质量，0.5～5h滴完，滴完后继续在60～90℃下反应0.5～10h，冷至室温，制得固含量为5～80wt％环保型聚醚阻垢剂。