[发明专利]一类小分子阻垢剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于精细化学品合成和水处理领域，具体涉及一类小分子阻垢剂及其制备方法。

背景技术

现代工业生产中，为了节约冷却用水，工厂通常采用冷却水循环使用技术。随着冷却水循环次数的增加，冷却水中的碳酸钙、磷酸钙等难溶盐的浓度会大大超过其饱和溶解度，从水中析出，而沉淀形成水垢。水垢的形成会降低水冷器的换热效率，甚至堵塞管路，严重影响生产的正常运行。

冷却水中加入的阻垢剂能有效螯合、分散钙、镁等金属离子，减缓碳酸钙等难溶物晶体的生长，使晶体保持在微晶状态，进而防止水垢的形成。

阻垢剂的种类非常丰富，按照发展历程及起主要作用的官能团，大致分为天然聚合物阻垢剂、含磷类阻垢剂、共聚合物阻垢剂和绿色新型聚合物阻垢剂。其中，小分子阻垢剂主要是含磷类阻垢剂，如三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、N,N-二甲基甲叉二膦酸（DMMP）、羟基亚乙基二膦酸（HEDP）、乙二胺四甲叉膦酸（EDTMP）等。但是，含磷物质会使水体富营养化，促进藻菌滋生，带来环保问题，且这些含磷小分子阻垢剂中所含的官能团少，阻垢效果还有待提高。

杨宝贵从动力学角度较为深入、全面地研究了并优化了三聚氯氰与氨基化合物的反应条件，制备出多臂引发核2TDETA、2TTETA、2TTEPA、3TDETA、4TTETA和5TTEPA。此研究为本发明提供了可靠的理论基础。

目前，以三聚氯氰为原料合成的多羧酸小分子阻垢剂的相关报道较为少见。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明旨在提供一类小分子阻垢剂及其制备方法，该类阻垢剂不含磷，不会使水体富营养化，使用量小，且对碳酸钙、磷酸钙等的阻垢效率高。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一类小分子阻垢剂，其结构通式为：

其中

1，2，3；m=0，1；n=1，2，3

一类小分子阻垢剂的制备方法，包括以下步骤：

1）向装有搅拌器和温度计的四口烧瓶中加入18.5～46.1份质量份数三聚氯氰和30～60份质量份数冰水，在0～5℃条件下滴加63.7～171.0份质量份数质量浓度30%的氨基双羧酸二钠水溶液，用质量浓度10%的缚酸剂水溶液调节并控制体系pH=5.5～6.5，加完反应物后反应2.5～4.0h，得到混合物A，它的主要组分为中间体Ⅰ，其结构通式为：

其中m=0，1；n=1，2，3；

2）将混合物A升温至35～45℃，滴加10.0～31.6份质量份数质量浓度30%的氨基化合物水溶液，用质量浓度10%的缚酸剂水溶液调节并控制体系pH=7.0～8.0，加完反应物后反应4.0～6.0h，得到混合物B，它的主要组分为中间体Ⅱ，其结构通式为：

其中

1，2，3；m=0，1；n=1，2，3

3）将混合物B升温至80～90℃，滴加63.7～171.0份质量份数质量浓度30%的氨基双羧酸二钠水溶液，用质量浓度10%的缚酸剂水溶液调节并控制体系pH=7.0～8.0，加完反应物后反应2.5～4.0h，冷却至室温得到混合物C；

4）将混合物C在真空度0.1MPa和55℃条件下减压蒸馏2～3小时，得到粘稠物D，将粘稠物D在真空度0.1MPa和40℃条件下真空干燥4～6小时，得到固体E，将固体E用无水乙醇溶解并过滤除去不溶物，在0.1MPa、78.5℃条件下蒸馏除去乙醇后，在真空度0.1MPa和40℃条件下真空干燥4～6小时，即得淡黄色粉末阻垢剂F，其结构通式为：

其中

1，2，3；m=0，1；n=1，2，3

所述的氨基双羧酸二钠为2-氨基戊二酸二钠（谷氨酸二钠）、3-氨基戊二酸二钠及2-氨基己二酸二钠中的一种。

所述的氨基化合物为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺及四乙烯五胺中的一种。

所述的缚酸剂为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钾中的一种。

本发明具有以下优点：

1.本发明公开的小分子阻垢剂的制备过程中，除无水乙醇外，无需使用其他有机溶剂，无毒，无害；此类阻垢剂不含磷，不会使水体富营养化。

2.此类阻垢剂的分子量虽小，但其含有较多的羧酸根，使用量小，对碳酸钙、磷酸钙等的阻垢效率高。

附图说明

附图为本发明实施例一所制备阻垢剂的阻垢效果曲线图。

具体实施方式