[发明专利]制备马来酸-异戊二烯醇共聚物的方法

说明书

本发明涉及制备马来酸-异戊二烯醇共聚物的方法，涉及共聚物本身以及它们的用途。

大多数物质在水中的溶解度是有限的。防止在水输送系统中的矿物沉积物是尤其在工业水处理中必需的要求。无机物质以及盐例如碳酸钙、碳酸镁、氢氧化镁、硫酸钙、硫酸钡和磷酸钙具有低的水溶解度。当这些溶解的成分在含水体系中变浓（变稠）时，它们的溶解度被超过，这引起这些物质沉淀和形成沉积物。物质的溶解度另外取决于温度和pH。更尤其是，许多物质例如碳酸钙、硫酸镁或氢氧化镁具有逆溶解度，即它们的溶解度随着温度的升高而降低。这导致高的加工温度通常是导致在冷却水系统和锅炉给水系统中、在传热表面上或在管道中的不利沉淀和结垢的原因。

无机物质和盐在水输送系统的沉淀物和沉积物一旦形成，就非常难以再次除去。任何机械和化学清洁是昂贵和耗时的，不可避免地导致产生预留容量。

不仅在冷却水和锅炉给水系统中尝试避免形成碳酸盐、硫酸钙、氢氧化镁和它们的盐结垢沉积物。通过蒸馏和通过膜工艺、例如反渗透或电渗析进行的海水脱盐是另一种水输送系统，其中首先需要防止形成坚固的结垢沉积物。尤其在热海水脱盐系统中，其中两种效果，即一方面通过蒸发水变浓和另一方面高的加工温度，都起到重要作用。

脱盐系统的生产率受到上游加工温度的限制。希望在尽可能高达蒸发温度的温度下操作海水脱盐系统，从而能实现非常高的工艺效率并且减少生产新鲜水所需要的能量。工艺效率是由千瓦-小时/立方米的水（kWh/m³）表征的。此参数可以通过在尽可能高的加工温度下操作多阶段闪蒸和多效果蒸发工艺来最小化。在这些方法中的最大加工温度主要受到随着温度升高而不断增加的结垢程度的影响。已经知道尤其是碱性镁盐、例如氢氧化镁(水镁石)和氢氧化碳酸镁（水菱镁矿）以及碳酸钙和硫酸钙在热脱盐系统中的沉积起到关键的作用。

已经知道通过自由基聚合制备的低分子量聚丙烯酸及其盐用作在工业水处理和海水脱盐中的结垢抑制剂，这是因为它们的分散和晶体生长抑制性能。为了优良的性能，这些聚合物的重均分子量（Mw）应当小于50000。具有Mw<10000的聚丙烯酸通常描述为是特别有效的。这些聚合物的一个缺点是随着温度的升高，它们的硬度敏感性增加，即聚合物将作为聚丙烯酸钙或聚丙烯酸镁沉淀的风险。另一个缺点是聚丙烯酸对于水镁石或水菱镁矿的结垢沉积物仅仅具有非常低的效果。

除了聚丙烯酸盐，也可以使用聚马来酸盐。

EP-A337694涉及制备数均分子量Mn为300-5000且多分散指数<2.5的马来酸聚合物，从50-99.9重量%的马来酸和50-0.1重量%的水溶性不饱和共聚单体制备，并涉及此聚合物用于水处理的用途。特别提到了用作抗结垢剂和在洗衣洗涤剂配制剂中用作助洗剂的用途。所提到的共聚单体包括不饱和单羧酸，例如丙烯酸或甲基丙烯酸，不饱和二羧酸，例如富马酸和衣康酸，不饱和醇例如异戊二烯醇，（甲代）烯丙基醚，以及不饱和磺化化合物例如乙烯基磺酸和2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸。共聚物是通过用H₂O₂作为引发剂在0.5-500ppm的含有铁、铜或钒离子的金属催化剂的存在下进行含水聚合制备的。没有使用链转移剂。在聚合期间释放出二氧化碳，其量与H₂O₂的量成比例。在实施例中制备了马来酸-异戊二烯共聚物，其中在单体水溶液的沸点下进行聚合。报告了用聚乙二醇标准物测得重均分子量为1090-4780。

EP-A396303涉及制备马来酸聚合物，其中从75-100重量%的马来酸和0-25重量%的其它水溶性单体通过使用12-150gH₂O₂/摩尔单体组分、0.3-500ppm的铁、钒或铜的金属盐进行含水聚合进行，并且使用碱性物质例如碱金属氢氧化物或碱金属碳酸盐以中和至多45%的具有酸性基团的单体。所提到的共聚单体包括不饱和单羧酸，例如丙烯酸和甲基丙烯酸，不饱和二羧酸，例如富马酸和衣康酸，不饱和醇例如异戊二烯醇，（甲代）烯丙基醚，以及不饱和磺化化合物例如乙烯基磺酸和2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸。没有使用链转移剂。据说聚合温度是85-160℃。在实施例中制备了80重量%马来酸和20重量%异戊二烯醇的共聚物，其数均分子量是2400-4100。聚合是在单体混合物的沸点下进行。据说这些共聚物用作洗衣洗涤剂助洗剂和抗结垢剂。