一种马来酸酐-丙烯酸共聚物制备及除去钙、镁离子应用制造技术

本发明专利技术公开了一种马来酸酐‑丙烯酸共聚物的制备方法，以过硫酸铵为引发剂，以马来酸酐和丙烯酸为聚合单体；具体包括如下步骤：将马来酸酐和蒸馏水混合，升温，搅拌至马来酸酐完全溶解得到马来酸酐水溶液；将丙烯酸、过硫酸铵水溶液同时滴加入马来酸酐水溶液，滴加完毕后保温得到预制料；将预制料加入氢氧化钠溶液调节pH至6‑7，即得马来酸酐‑丙烯酸共聚物。本发明专利技术还公开了上述马来酸酐‑丙烯酸共聚物的制备方法制得的马来酸酐‑丙烯酸共聚物在除去工业级碳酸锂中钙、镁离子的应用。本发明专利技术安全环保，操作简单易行，成本低，而且所得马来酸酐‑丙烯酸共聚物除去钙、镁离子效果好。

Preparation and removal of calcium and magnesium ions from maleic anhydride acrylic acid copolymer

The invention discloses a preparation method of maleic anhydride-acrylic acid copolymer with ammonium persulfate as initiator and maleic anhydride and acrylic acid as polymeric monomer, which comprises the following steps: mixing maleic anhydride with distilled water, heating, stirring until maleic anhydride is completely dissolved to obtain maleic anhydride aqueous solution; and mixing acrylic anhydride with distilled water to obtain maleic anhydride aqueous solution; At the same time, ammonium persulfate aqueous solution was added to maleic anhydride aqueous solution, and the preform was obtained after the dropping was finished, and the preform was added to sodium hydroxide solution to adjust the pH to 6_7, that is, the copolymer of maleic anhydride and acrylic acid. The invention also discloses the application of the maleic anhydride-acrylic acid copolymer prepared by the preparation method of the maleic anhydride-acrylic acid copolymer to remove calcium and magnesium ions from the industrial grade lithium carbonate. The invention is safe and environmental protection, simple and feasible operation, low cost, and the obtained copolymer of maleic anhydride and acrylic acid has good effect of removing calcium and magnesium ions.

【技术实现步骤摘要】
一种马来酸酐-丙烯酸共聚物制备及除去钙、镁离子应用
本专利技术涉及锂离子电池
，尤其涉及一种马来酸酐-丙烯酸共聚物的制备方法及在除去盐湖卤水制工业级碳酸锂中钙、镁离子的应用。
技术介绍
电池级碳酸锂是制造锂离子电池的原料，我国卤水制电池级碳酸锂发展相对落后，纯化技术仍存在缺陷，限制了我国碳酸锂的使用范围，重要领域使用的高纯碳酸锂主要依赖于进口。为了解决国外对高纯碳酸锂制备技术的垄断，同时提高锂工业级级产品的附加值，开发具有我国知识产权的高纯碳酸锂精制技术十分必要且迫切。电池级碳酸锂主要用于生产锂离子电池，关键技术在于脱除碳酸锂中的钙、镁离子。而马来酸酐-丙烯酸共聚物是一类性能优异的螯合分散材料，对钙、镁等金属离子具有很好的螯合作用，还能将污垢悬浮在水中，阻止无机盐在物体表面沉积，广泛应用于工业水处理系统和洗涤用品中。马来酸酐-丙烯酸共聚物，含有弱极性的羧酸基团，对钙、镁离子的螯合能力强。2013年广东市旭美化工科技有限公司以马来酸酐、丙烯酸，过硫酸钠为引发剂制备马来酸酐-丙烯酸共聚物，反应5h，冷却后得马来酸酐-丙烯酸水溶液，测得所得共聚物的钙螯合能力仅为127.3-200.1mg/g，仍无法满足电池级碳酸锂生产过程中脱除钙、镁离子的要求。
技术实现思路
基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种马来酸酐-丙烯酸共聚物的制备方法及在除去工业级碳酸锂中钙、镁离子的应用，安全环保，操作简单易行，成本低，而且所得马来酸酐-丙烯酸共聚物除去钙、镁离子效果好。本专利技术提出的一种马来酸酐-丙烯酸共聚物的制备方法，以过硫酸铵为引发剂，以马来酸酐和丙烯酸为聚合单体。优选地，具体包括如下步骤：S1、将马来酸酐和蒸馏水混合，升温，搅拌至马来酸酐完全溶解得到马来酸酐水溶液；S2、将丙烯酸、过硫酸铵水溶液同时滴加入马来酸酐水溶液，滴加完毕后保温得到预制料；S3、将预制料冷却至室温，用浓度3-9wt％氢氧化钠溶液调节pH至6-7得到马来酸酐-丙烯酸共聚物。上述马来酸酐-丙烯酸共聚物的合成化学反应方程式如下：优选地，S1中，将马来酸酐和蒸馏水混合，升温至80-90℃，搅拌至马来酸酐完全溶解，搅拌速度为200-400r/min，得到马来酸酐水溶液。优选地，S2中，滴加时间为1-2h，滴加完毕后保温2-4h。优选地，S3中，将预制料冷却至室温，用浓度3-9wt％氢氧化钠溶液调节pH至6-7，得到马来酸酐-丙烯酸共聚物。优选地，马来酸酐和丙烯酸的摩尔比为1：1-2，马来酸酐和丙烯酸质量之和与过硫酸铵的质量比为1：0.03-0.04。优选地，马来酸酐和蒸馏水的摩尔比为1：20-25。本专利技术还提出的上述马来酸酐-丙烯酸共聚物的制备方法制得的马来酸酐-丙烯酸共聚物在除去工业级碳酸锂中钙、镁离子的应用。优选地，包括如下步骤：将工业级碳酸锂碳化后溶液水浴恒温，再加入上述马来酸酐-丙烯酸共聚物作为螯合剂，保温，热解，析出，抽滤，干燥得到电池级碳酸锂晶体。优选地，工业级碳酸锂碳化后溶液采用如下工艺制备：将工业级碳酸锂加入去离子水中，通入0.25-0.35L/minCO2得到工业级碳酸氢锂溶液。优选地，工业级碳酸锂和去离子水的质量体积比(g/mL)为1：25。优选地，水浴恒温温度为25℃。优选地，马来酸酐-丙烯酸共聚物的加入量由其螯合钙、镁离子的能力和碳酸锂中钙、镁离子的含量进行确定的。优选地，热解温度为85-95℃。上述马来酸酐-丙烯酸共聚物可回收再利用，其回收步骤如下：将抽滤滤液蒸发脱水，过滤，干燥得到碳酸锂晶体，向过滤滤液中滴加硫酸，离心，固液分离得到马来酸酐-丙烯酸共聚物。本专利技术以马来酸酐、丙烯酸烯和过硫酸铵为主要原料合成马来酸酐-丙烯酸共聚物，合成过程中无“三废”排放，具有合成工艺简单、无高温高压反应条件的优点，有效避免了化工合成生产过程中的安全及环保问题；而采用马来酸酐-丙烯酸共聚物作为螯合剂脱除工业级碳酸锂中的钙、镁离子，操作简单易行，成本低廉，而且除钙、镁离子效果好。附图说明图1为实施例4所得马来酸酐-丙烯酸共聚物和回收所得马来酸酐-丙烯酸共聚物的红外光谱图。具体实施方式下面，通过具体实施例对本专利技术的技术方案进行详细说明。实施例1一种马来酸酐-丙烯酸共聚物的制备方法，包括如下步骤：S1、按摩尔份将1份马来酸酐和20份蒸馏水混合，升温至90℃，搅拌至马来酸酐完全溶解，搅拌速度为200r/min，得到马来酸酐水溶液；S2、将2份丙烯酸、过硫酸铵水溶液同时滴加入马来酸酐水溶液，滴加时间为1h，滴加完毕后保温4h，得到预制料；其中马来酸酐和丙烯酸质量之和与过硫酸铵的质量比为1：0.04；S3、将预制料冷却至室温，用浓度3wt％氢氧化钠溶液调节pH至6-7，得到马来酸酐-丙烯酸共聚物。实施例2一种马来酸酐-丙烯酸共聚物的制备方法，包括如下步骤：S1、按摩尔份将1份马来酸酐和25份蒸馏水混合，升温至80℃，搅拌至马来酸酐完全溶解，搅拌速度为400r/min，得到马来酸酐水溶液；S2、将1份丙烯酸、过硫酸铵水溶液同时滴加入马来酸酐水溶液，滴加时间为2h，滴加完毕后保温2h，得到预制料；其中马来酸酐和丙烯酸质量之和与过硫酸铵的质量比为1：0.03；S3、将预制料冷却至室温，用浓度3wt％氢氧化钠溶液调节pH至6-7，得到马来酸酐-丙烯酸共聚物。实施例3一种马来酸酐-丙烯酸共聚物的制备方法，包括如下步骤：S1、按摩尔份将1份马来酸酐和22份蒸馏水混合，升温至85℃，搅拌至马来酸酐完全溶解，搅拌速度为300r/min，得到马来酸酐水溶液；S2、将1-2份丙烯酸、过硫酸铵水溶液同时滴加入马来酸酐水溶液，滴加时间为1.5h，滴加完毕后保温3h，得到预制料；其中马来酸酐和丙烯酸质量之和与过硫酸铵的质量比为1：0.034；S3、将预制料冷却至室温，用浓度9wt％氢氧化钠溶液调节pH至6-7，得到马来酸酐-丙烯酸共聚物。实施例4一种马来酸酐-丙烯酸共聚物的制备方法，包括如下步骤：S1、向装有回流冷凝管和温度计的四口烧瓶中加入24.5g马来酸酐和100mL蒸馏水，升温至85℃，搅拌至马来酸酐完全溶解，搅拌速度为300r/min，得到马来酸酐水溶液；S2、将1.71g过硫酸钠溶解于20mL蒸馏水中得到过硫酸铵水溶液；用滴液漏斗同时向四口烧瓶中滴加25.75mL丙烯酸和过硫酸铵水溶液，控制两种溶液1.5h滴完，滴加完毕后，恒温反应3h，冷却至室温，得到预制料；S3、将预制料冷却至室温，用浓度9wt％氢氧化钠溶液调节pH至6-7，所得淡黄色、带有粘稠性的液体即为马来酸酐-丙烯酸共聚物。图1为马来酸酐-丙烯酸共聚物的红外谱图，从图中可以看出，3446cm-1处的吸收峰为样品中残留水的吸收峰，烯烃单体1646cm-1处的吸收峰已经消失，说明丙烯酸和马来酸酐发生了聚合反应；在2590cm-1处有缔合-OH的峰，在1716cm-1处有C＝O的伸缩振动峰，在1634cm-1处有C-H的弯曲振动峰，在1416cm-1处有O-H的面内弯曲振动峰，在823cm-1处都有C-C的骨架振动峰。马来酸酐-丙烯酸共聚物钙螯合能力的测定：取两个锥形瓶分别记作①和②，向①中加入2mL马来酸酐-丙烯酸共聚物和80mL蒸馏水，向②中加入80mL蒸馏水，分别向两个锥形瓶中加10mL质量分数为2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种马来酸酐‑丙烯酸共聚物的制备方法，其特征在于，以过硫酸铵为引发剂，以马来酸酐和丙烯酸为聚合单体。

【技术特征摘要】
1.一种马来酸酐-丙烯酸共聚物的制备方法，其特征在于，以过硫酸铵为引发剂，以马来酸酐和丙烯酸为聚合单体。2.根据权利要求1所述马来酸酐-丙烯酸共聚物的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：S1、将马来酸酐和蒸馏水混合，升温，搅拌至马来酸酐完全溶解得到马来酸酐水溶液；S2、将丙烯酸、过硫酸铵水溶液同时滴加入马来酸酐水溶液，滴加完毕后保温得到预制料；S3、将预制料冷却至室温，用氢氧化钠溶液调节pH至6-7，即得到马来酸酐-丙烯酸共聚物。3.根据权利要求2所述马来酸酐-丙烯酸共聚物的制备方法，其特征在于，S1中，将马来酸酐和蒸馏水混合，升温至80-90℃，搅拌至马来酸酐完全溶解，搅拌速度为200-400r/min，得到马来酸酐水溶液。4.根据权利要求2或3所述马来酸酐-丙烯酸共聚物的制备方法，其特征在于，S2中，滴加时间为1-2h，滴加完毕后保温2-4h。5.根据权利要求2-4任一项所述马来酸酐-丙烯酸共聚物的制备方法，其特征在于，S3中，将预制料冷却至室温，用浓度为3-9wt％氢氧化钠溶液调节pH至6-7，得到马来酸酐-丙烯酸共聚物。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘超辉，许家齐，张法，梁栋栋，
申请(专利权)人：合肥国轩高科动力能源有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34