一种共聚物及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及化工领域，公开了一种共聚物，该共聚物含有由式(I)所示的硫脲衍生物提供的结构单元和二甲基二烯丙基氯化铵提供的结构单元，其中，R1、R2、R3和R4各自独立地为H、取代或未取代的C2-10的脂肪链且其中的至少一个为不饱和的脂肪链。本发明专利技术还公开了所述共聚物的制备方法，包括：在50-95℃下，将单体、引发剂和分子量调节剂进行混合，再在75-95℃下继续反应1-4h。本发明专利技术还公开了所述方法制得的共聚物及其在处理循环水中的应用。本发明专利技术的共聚物具有较好的缓蚀和絮凝效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种共聚物及其制备方法与应用，具体地，涉及一种共聚物、共聚物的制备方法以及该共聚物在循环水处理中的应用。
技术介绍
目前，在循环冷却水系统中加入缓蚀阻垢剂仍然是控制金属腐蚀及结垢的常用方法。磷系水处理剂因其无毒、低价及良好的缓蚀与阻垢性能，目前在水处理中仍占绝对主导的地位。然而含磷化合物对水体的污染并导致水体富营养化问题使人们逐渐认识到控制含磷化合物排放的重要性，因而人们开始研究其他的“绿色产品”来替代它。一般而言，缓蚀阻垢剂配方由缓蚀组分和阻垢分散组分两部分组成。阻垢性能优良的无磷共聚物类阻垢分散剂品种较多，其中很多已在实际生产中成功应用。而性能优良的无磷缓蚀剂可选择余地较小，30多年来，新型的无磷缓蚀剂仍处于积极的探索之中，20世纪90年代初由美国开发的绿色缓蚀剂聚天冬氨酸和聚环氧琥珀酸，均可直接生物降解，对水质无污染，受到水处理行业的广泛重视，然而它们的缓蚀性能与含磷缓蚀剂仍具有较大差距。此外在有机胺类缓蚀剂、咪唑啉类缓蚀剂、天然缓蚀剂改性和复配型无磷缓蚀剂等方面也进行了大量研究，缓蚀效果均不能达到磷系缓蚀剂的缓蚀效果，由于成本、用量、技术问题等因素，还未大规模在工业生产中得以应用。此外，根据节能减排的要求，越来越多的循环水场通过提高循环水的浓缩倍数和大量使用再生水作为循环水补水来节约新鲜水，由此导致循环水中浊度升高。目前循环水的浊度较高时，往往采用加大排污、旁滤池反洗的方法以降低浊度。加大排污使得循环水浓缩倍数降低，补水量加大，浪费大量水资源，增加水处理药剂的使用量，增加水处理费用，不利于节能减排和环保。旁滤池反洗对悬浮物的去除有一定效果，但是不能完全去除胶体，对较小的悬浮物去除效果较差。以上两种方法都不能很好的解决循环水的浊度问题。CN102477129A公开了一种二甲基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酰胺和丙烯酸的共聚物，聚合过程在室温下进行，产物具有较好的絮凝沉降效果，但不适合用作阻垢剂或缓蚀剂。CN103668250A公开了一种环保高效缓蚀剂及其制备方法与应用，所述的环保高效缓蚀剂包括竹叶提取物、烯丙基硫脲、吐温、季铵盐、碘化钠，余量为酸洗液。该产品明显抑制了酸对金属材料的腐蚀作用，能适用于钢和铝在无机酸和有机酸中酸洗，但不适用于循环水处理。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种新的共聚物及其制备方法与应用。本专利技术的专利技术人研究发现，将含不饱和键的硫脲衍生物和二甲基二烯丙基氯化铵共聚所得的聚合物用于循环水处理，在不引入含磷组分的情况下对碳钢腐蚀具有较好缓蚀效果，同时具有一定的絮凝效果。因此，为了实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种共聚物，该共聚物含有由式(I)所示的硫脲衍生物提供的结构单元和二甲基二烯丙基氯化铵提供的结构单元，其中，R1、R2、R3和R4各自独立地为H、取代或未取代的C2-10的脂肪链，所述脂肪链是饱和或不饱和的且R1、R2、R3和R4中的至少一个为不饱和的脂肪链。第二方面，本专利技术提供了第一方面所述的共聚物的制备方法，该方法包括：在50-95℃下，将单体、引发剂和分子量调节剂进行混合，再在75-95℃下继续反应1-4h，其中，所述单体包括硫脲衍生物和二甲基二烯丙基氯化铵。第三方面，本专利技术提供了由第二方面所述的方法制得的共聚物。第四方面，本专利技术提供了第一方面或第三方面所述的共聚物在处理循环水中的应用。在循环水处理过程中采用本专利技术的共聚物可以获得较好缓蚀效果，同时对循环水中的杂质和泄露物料有较好的絮凝去除效果，特别适用于浊度较高的循环水处理。而且，本专利技术可在不添加含磷药剂的条件下获得较好的缓蚀效果，对环境友好且具有较大的经济效益和社会效益。本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。在本专利技术中，在未作相反说明的情况下，使用的术语“极限粘度”是指单个分子对溶液粘度的贡献，是反映高分子特性的粘度，其值不随浓度而变，单位是分升/克(dL/g)，极限粘度常被用作分子量的量度，通常用毛细管粘度计(如乌氏粘度计)测得；除非特别说明(如实施例)，本专利技术中涉及的含量或重量均以有效含量(溶质的含量或重量)计。本专利技术提供的共聚物含有由式(I)所示的硫脲衍生物提供的结构单元和二甲基二烯丙基氯化铵提供的结构单元，其中，R1、R2、R3和R4各自独立地为H、取代或未取代的C2-10(如C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10)的脂肪链，所述脂肪链是饱和或不饱和的且R1、R2、R3和R4中的至少一个为不饱和的脂肪链。优选地，本专利技术的共聚物不含磷(元素)。优选地，所述不饱和脂肪链为烯基或烯基烷基(如烯丙基或丙烯基)，所述饱和的脂肪链为烷基或羟烷基(如羟乙基)。更优选地，所述硫脲衍生物为烯丙基硫脲、丙烯基硫脲、N,N'-二烯丙基-2-硫脲、N,N'-二丙烯基-2-硫脲、N-(2-羟乙基)-N'-2-丙烯基硫脲和N-(2-羟乙基)-N'-2-烯丙基硫脲中的至少一种。根据本专利技术，所述硫脲衍生物和二甲基二烯丙基氯化铵的重量比优选为1-5:1。该重量比用制备共聚物所使用的单体“硫脲衍生物和二甲基二烯丙基氯化铵”之间的重量比表征。根据本专利技术，所述共聚物的极限粘度优选为0.05-0.2dL/g，更优选为0.08-0.16dL/g。所述共聚物的粘均分子量优选为1000-20000，更优选为5000-15000。根据本专利技术的优选实施方式，所述共聚物由上述结构单元组成。本专利技术提供的共聚物的制备方法包括：在50-95℃下，将单体、引发剂和分子量调节剂进行混合，再在75-95℃下继续反应1-4h，其中，所述单体包括硫脲衍生物和二甲基二烯丙基氯化铵。本专利技术中，作为单体的硫脲衍生物和二甲基二烯丙基氯化铵的用量和具体选择均如前所述，在此不再赘述。根据本专利技术的优选实施方式，所述混合的方式为：(a)将单体的溶液和引发剂的溶液分别滴加至分子量调节剂的溶液中，或者(b)将单体的溶液和分子量调节剂的溶液分别滴加至引发剂的溶液中，或者(c)将引发剂的溶液滴加至分子量调节剂和单体的混合溶液中。在混合的方式(a)、(b)或(c)中，对滴加速度没有特别的要求。例如，方式(a)中，单体的溶液的滴加速度为30-400mL/h，引发剂的溶液的滴加速度为5-120mL/h。方式(b)中，单体的溶液的滴加速度为30-400mL/h，分子量调节剂的溶液的滴加速度为5-120mL/h。方式(c)中，引发剂的溶液的滴加速度为5-120mL/h。需要特别说明的是，方式(c)中分子量调节剂和单体的混合溶液中分子量调节剂的浓度可以为5-85g/L。方式(c)中分子量调节剂和单体的混合溶液中单体的浓度可以为0.25-0.7kg/L。在本专利技术的优选实施方式中，所述混合的方式为：将单体的溶液和引发剂的溶液分别滴加至分子量调节剂的溶液中。在该优选实施方式中，对单体的溶液和引发剂的溶液的滴加速度没有特别的要求，考虑到获得阻垢缓蚀性能更佳的共聚物，更优选地，单体的溶液的滴加速度为30-400mL/h，进一步优选为60-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种共聚物，该共聚物含有由式(I)所示的硫脲衍生物提供的结构单元和由二甲基二烯丙基氯化铵提供的结构单元，其中，R1、R2、R3和R4各自独立地为H、取代或未取代的C2‑10的脂肪链，所述脂肪链是饱和或不饱和的且R1、R2、R3和R4中的至少一个为不饱和的脂肪链。

【技术特征摘要】
1.一种共聚物，该共聚物含有由式(I)所示的硫脲衍生物提供的结构单元和由二甲基二烯丙基氯化铵提供的结构单元，其中，R1、R2、R3和R4各自独立地为H、取代或未取代的C2-10的脂肪链，所述脂肪链是饱和或不饱和的且R1、R2、R3和R4中的至少一个为不饱和的脂肪链。2.根据权利要求1所述的共聚物，其中，所述不饱和脂肪链为烯基或烯基烷基，所述饱和的脂肪链为烷基或羟烷基；优选地，所述硫脲衍生物为烯丙基硫脲、丙烯基硫脲、N,N'-二烯丙基-2-硫脲、N,N'-二丙烯基-2-硫脲、N-(2-羟乙基)-N'-2-丙烯基硫脲和N-(2-羟乙基)-N'-2-烯丙基硫脲中的至少一种。3.根据权利要求1所述的共聚物，其中，所述硫脲衍生物和二甲基二烯丙基氯化铵的重量比为1-5:1。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的共聚物，其中，所述的共聚物的粘均分子量为1000-20000，优选为5000-15000。5.一种制备权利要求1-4中任意一项所述的共聚物的方法，其特征在于，该方法包括：在50-95℃下，将单体、引发剂和分子量调节剂进行混合，再在75-95℃下继续反应1-4h，其中，所述单体包括硫脲衍生物和二甲基二烯丙基氯化铵。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述混合的方式为：(a)将单体的溶液和引发剂的...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯婕，郦和生，胡艳华，王岽，魏新，吴颖，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11