[发明专利]聚环氧琥珀酸生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水处理剂剂，特别是阻垢分散剂聚环氧琥珀酸水处理剂的生产方 法。

背景技术

聚环氧琥珀酸(钠)是一种优良的环保型水处理阻垢剂，它由顺丁烯二酸酐先后经 过水解、环氧化、聚合反应后制得。

早在上世纪50年代末，George和Paul就已经发现了在钨酸钠作催化剂的条件下， 过氧化氢可以使马来酸在一定反应条件下生成环氧琥珀酸。具体的反应如下。

马来酸酐马来酸(盐)环氧琥珀酸(盐)

Hosoi等人较早对环氧琥珀酸的合成进行了比较系统的研究，给出了比较合适的 各个反应条件（包括反应体系的pH值，反应温度，反应时间）的范围，在其最佳的反应条件 下，他们的反应收率可以达到95%以上。在各个反应条件中尤其是pH值最为重要：pH值过低 会促使环氧琥珀酸进一步发生水解反应生成酒石酸，其反应过程如下；pH值过高，会促使反 应体系中的过氧化氢分解，降低环氧化反应的收率，所以，此反应的最佳的pH值被确定为6 到10之间。由于采用钨酸盐作催化剂成本较高，Hosoi等人在他们的研究过程中已经考虑到 了催化剂的回收利用问题，反应结束后，采用离子交换树脂从反应液中交换出催化剂钨酸 钠，进行提纯回收。Sato等人为了抑制反应中的副产物酒石酸的生成，采用乙醇作为溶剂， 取得了一定的效果。

国内有人在此方面进行了一些研究工作，南京理工大学吕志芳、董伟等对实验中 影响环氧琥珀酸产量的主要因素：反应时间、反应温度、催化剂用量及氢氧化钠用量进行了 考察．得到了合成环氧琥珀酸的最佳条件：反应时间1h，反应温度60℃左右，催化剂用量约 为马来酐物质的量的1%，氢氧化钠与马来酐物质量比约为2∶1，环氧琥珀酸的收率可达 96.8％。

环氧琥珀酸在引发剂的作用下发生聚合反应生成聚环氧琥珀酸(PESA)，反应过程 如下。

在一定温度下，加入引发剂能促使环氧琥珀酸进行聚合。最早有人采用三氟化硼 作为引发剂，但是效果并不是很好。现在，针对此反应，一般应用的效果较好的引发剂是 Bush等人研究发现的氢氧化钙固体。根据他们的研究成果，氢氧化钙固体的加入量以摩尔 百分比计算，最低应是5%，最佳范围应该是10－85%之间。Brown等人进行了聚环氧琥珀酸的 阻垢剂的开发研究，并且，发现聚合度在2－11之间的聚环氧琥珀酸比较适宜作阻垢剂。最 适宜的聚合度是2-4，其阻垢效果最好。

聚环氧琥珀酸（PESA）是一种无氮、非磷有机化合物，兼具阻垢缓蚀双重功效，生物 降解性能好并适用于高碱、高金属含量水系，是一种绿色水处理化学品。关于以马来酸（顺 丁烯二酸）酐为原料，以钨酸钠为主的复合物为催化剂，双氧水为氧化剂，氢氧化钠为引发 剂合成聚环氧琥珀酸的工艺研究，国内已有一些公开文献报道，如：

中国石油兰州化工研究中心的梁宝锋;杨岳环氧琥发表了：珀酸及其聚合物的合 成研究的文章，刊名:石化技术与应用，2008年01期摘要:先以马来酸酐(MA)为原料，钨 酸钠为主的复合物为催化剂，双氧水为氧化剂，NaOH为引发剂，合成出环氧琥珀酸(ESA);然 后以Ca(OH)2为引发剂，进一步聚合成聚环氧琥珀酸(PESA)，并对它们进行了红外光谱表 征。通过正交实验确定了ESA和PESA的最佳合成工艺条件。结果表明，ESA的最佳合成工艺条 件为:反应温度60℃，n(MA)/n(NaOH)值1.0∶2.0，反应时间约1.5h，复合催化剂的用量 1.0%;PESA合成的最佳合成工艺条件为:反应温度85℃，反应时间约1.5h，n[Ca(OH)2]/n (MA)值1∶3，Ca(OH)2加入批数为2次;在最佳条件下的ESA，PESA收率分别为95.7%，93.7%。