[发明专利]一种缓蚀阻垢剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种缓蚀阻垢剂及其制备方法。

背景技术

循环冷却水处理技术对节水、节能等问题具有十分重要的作用，但同时循环水处理药剂的使用过程中也给环境造成一定的影响。在冷却水系统中，水温高于环境温度的各种场合下，碳酸钙、磷酸钙等无机盐的结垢会带来严重的后果。近年来，在水处理领域中，应用碱性、不调节pH值的水处理技术日益增长，其中添加缓蚀阻垢药剂，低磷、无磷配方的的应用越来越广泛，无磷的绿色水处理药剂已成为国内外水处理剂研究方面的热点课题。科学利用水处理药剂可有效防腐蚀和防止结垢，从而提高设备及水的利用率而达到节约水源和能源的目的。

美国专利USP5062962及美国专利USP5147555表明聚环氧琥珀酸对碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡有很好的阻垢效果，并具有良好的缓蚀性能，由于其无磷、无氮、可生物降解，属于真正意义上的绿色化学品。但聚环氧琥珀酸对磷酸钙垢和锌垢的阻垢效果不佳。

专利号为CN100575391C的发明专利提供了一种缓蚀阻垢剂环氧琥珀酸/对环氧乙基苯磺酸共聚物及其制备方法，该发明专利提供的环氧琥珀酸/对环氧乙烷苯磺酸共聚物，引入了磺酸基，使得分子结构中同时含有聚醚、羧基和磺酸基，这些基团的相互作用赋予了该发明的产品具有良好的阻磷酸钙垢和锌垢的特性。然而，该发明提供的环氧琥珀酸/对环氧乙烷苯磺酸共聚物的分子结构中，磺酸基处于苯环的对位，这样的分子结构降低了共聚物的生物降解特性；同时，虽然上述共聚物对阻磷酸钙垢和锌垢具有一定的作用，但由于苯环的存在，共聚物对水中金属离子的吸附力就有可能受到影响，也即上述共聚物吸附金属离子后的稳定性难以保证，从而影响上述共聚物对阻磷酸钙垢和锌垢的效果。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种缓蚀阻垢剂，在形成的共聚物中引入多种极性基团，增强对金属离子的螯合作用及对碳酸钙垢、磷酸钙垢和锌垢的分散能力，从而达到更好的缓蚀和阻垢作用；同时保留聚环氧琥珀酸原有的生物降解特性。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：提供一种缓蚀阻垢剂，其特征在于：该缓蚀阻垢剂具有如下结构：

式中M为Na⁺、K⁺、NH₄⁺、H⁺、（Ca²⁺）_1/2中的至少一种离子，n表示聚合度，n=1～50；x为分子中环氧琥珀酸的摩尔百分数，y为分子中乙烯基磺酸钠的摩尔百分数，x+y=100%，且x为30%～99%，y为1%～70%。

上述缓蚀阻垢剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

a、溶解，向配有温度计、pH计、冷凝管、搅拌器、滴液漏斗的四口烧瓶中加入马来酸酐和乙烯基磺酸钠，混合均匀，并用去离子水溶解；

b、调节pH值，在搅拌条件下缓慢加入质量浓度为30%的氢氧化钠溶液，调节反应液pH值为6～8；

c、水浴加热，水浴加热至40～60℃，反应时间为1～4小时；

d、环氧化反应，加入钨酸钠作为催化剂，然后分三批加入质量浓度30%双氧水，每批双氧水加入时间间隔为20分钟，每批双氧水加完后用质量浓度30%的氢氧化钠溶液控制反应液的pH值为5～6，控制反应温度为60～70℃，双氧水全部加完后，反应2～3小时进行马来酸酐的环氧化反应；

e、开环共聚反应，将步骤d得到的溶液升温至80～100℃，加入氢氧化钙进行开环共聚反应，反应时间为1～3小时；反应完成后过滤、减压蒸馏除水，得到黄色粘稠状液体即为磺化环氧琥珀酸共聚物；

其中：上述原料马来酸酐与乙烯基磺酸钠的摩尔比为1：0.5～1：1；

上述钨酸钠的加入量为钨酸钠与马来酸酐的摩尔比为0.05：1～0.08：1；

上述双氧水的加入量为双氧水与马来酸酐的摩尔比为1：1～1：0.5；

上述氢氧化钙的加入量为氢氧化钙与马来酸酐的摩尔比为0.005：1～0.2：1。

本发明的合成路线可以描述如下：

本发明采用的氢氧化钠溶液也可以采取其它碱性溶液替代，如氢氧化钾溶液、氨水等。