马来酸和丙烯酸酯共聚物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种马来酸和丙烯酸酯共聚物及其制备方法和应用。本发明专利技术提供了一种马来酸和丙烯酸酯的共聚物，所述共聚物由马来酸单元和丙烯酸酯单元构成，所述共聚物的数均分子量为2000～16000，重均分子量为2700～20000。本发明专利技术还提供了上述所述共聚物的制备方法，其包括下述步骤：(1)将马来酸酐和催化剂混合得到混合物，加热；(2)向上述的混合物中同时滴加丙烯酸酯和引发剂进行反应，得到所述马来酸和丙烯酸酯的共聚物。本发明专利技术所述的共聚物同时含有羧基、羟基和酯基，具有良好的阻垢性能和生物降解性能，且与杀生剂兼容性好，具有添加量小，使用成本低，操作方便，排放无污染，使用时只需将所述的共聚物按所需浓度加入体系中即可，具有良好的应用前景。

Copolymers of maleic acid and acrylate and their preparation methods and Applications

【技术实现步骤摘要】
马来酸和丙烯酸酯共聚物及其制备方法和应用
本专利技术涉及水处理
，具体涉及一种马来酸和丙烯酸酯共聚物及其制备方法和应用。
技术介绍
海水淡化和海水循环冷却技术是解决沿海地区淡水资源短缺的重要途径，但与淡水相比，海水结垢倾向大，需要使用高效阻垢分散剂，保障相关设备安全稳定运行。聚马来酸不含磷氮、降解性能较好，在环保方面具有优势，但其均聚反应困难，导致产物分子量较小、转化率较低，限制了其在海水淡化和海水循环冷却领域的应用。马来酸丙烯酸共聚物对碳酸盐、磷酸盐等垢具有良好的抑制作用，热稳定性高，已广泛用于淡水循环冷却水系统、低压锅炉中的阻垢。但由于只含羧基官能团，在结垢成分复杂的海水体系中使用受到限制。邵景景(含磷顺丁烯二酸酐、丙烯酸羟丙酯共聚物的合成，邵景景，化工时刊，2002年第10期，34-36)公开了含磷顺丁烯二酸酐、丙烯酸羟丙酯共聚物的合成，其中，所述共聚物通过下述方法制备得到：在四颈烧瓶中加入甲苯和顺丁烯二酸酐，搅拌加热，然后加入过氧化苯甲酰、丙烯酸羟丙酯和次磷酸钠(次磷酸质量为单糖总质量的10％)，得到含磷顺丁烯二酸酐-丙烯酸羟丙酯共聚物，所得到的共聚物在顺丁烯二酸酐与丙烯酸羟丙酯的摩尔比例在80:20时，对于钙离子的阻垢率为71.1％，在60:40时，阻垢率为81.5％，在40:60时，阻垢率为86.4％。
技术实现思路
为此，本专利技术所解决的技术问题是提供同时含有羧基、羟基和酯基的共聚物以及该共聚物的制备方法，所述共聚物具有良好的阻垢性能，所述制备方法工艺路线简单，单体残余量少，转化率高。由于，聚马来酸不含磷氮、降解性能较好，在环保方面具有优势，但其均聚反应困难，导致产物分子量较小、转化率较低，限制了其在海水淡化和海水循环冷却领域的应用。在此背景下，专利技术人通过将马来酸与丙烯酸酯单体共聚，一方面提高了分子量，另一方面引入羟基和酯基官能团，研发出具有良好阻垢性能和环境友好性的马来酸/丙烯酸酯共聚物阻垢剂。本专利技术开发出了适用于海水体系的马来酸/丙烯酸酯共聚物阻垢剂，工艺路线简单，分子量控制较好，能耗低，无三废排出，具有良好的应用前景。本专利技术提供了一种马来酸和丙烯酸酯的共聚物，其中，所述共聚物由马来酸单元和丙烯酸酯单元构成，所述共聚物的数均分子量为2000～16000，重均分子量为2700～20000。本专利技术所述的共聚物同时含有羟基、羧基和酯基，具有良好的阻垢性能和生物降解功能。本专利技术提供了上述所述共聚物的制备方法，其包括下述步骤：(1)将马来酸酐和催化剂混合得到混合物，加热；(2)向步骤(1)所述的混合物中同时滴加丙烯酸酯和引发剂进行反应，得到所述马来酸和丙烯酸酯的共聚物。本专利技术还提供了上述所述的共聚物在阻垢剂中的应用。具体来说，本专利技术提出了如下技术方案。本专利技术提供了一种马来酸和丙烯酸酯的共聚物，其中，所述共聚物由马来酸单元和丙烯酸酯单元构成，所述共聚物的数均分子量为2000～16000，重均分子量为2700～20000。优选的，对于上述所述的共聚物，其中，所述聚合物的数均分子量为2800-16000，重均分子量为3400-20000；优选的，所述聚合物的数均分子量为3000～8000，重均分子量为3800～9700。优选的，对于上述所述的共聚物，其中，所述丙烯酸酯单元为丙烯酸羟丙酯单元或者丙烯酸羟乙酯单元。优选的，对于上述所述的共聚物，其中，所述共聚物通过包含下述步骤的方法制备得到：(1)将马来酸酐和催化剂混合得到混合物，加热；(2)向步骤(1)所述的混合物中同时滴加丙烯酸酯和引发剂进行反应，得到所述马来酸和丙烯酸酯的共聚物。优选的，对于上述所述的共聚物，其中，所述马来酸酐和丙烯酸酯的摩尔比为1.5-9.0:1，优选为1.5-4.0:1，较优选为2.3-4.0:1。优选的，对于上述所述的共聚物，其中，在步骤(1)中，所述催化剂选自于硫酸亚铁、硫酸亚铁铵或亚硫酸氢钠中的一种，优选为硫酸亚铁或硫酸亚铁铵。优选的，对于上述所述的共聚物，其中，在步骤(1)中，加热至反应温度为70-110℃，优选为90-110℃，较优选为90-100℃。优选的，对于上述所述的共聚物，其中，在步骤(2)中，所述引发剂选自于双氧水、叔丁基过氧化氢、过硫酸钠、过硫酸钾或过硫酸铵中的一种，优选为双氧水或者叔丁基过氧化氢。优选的，对于上述所述的共聚物，其中，滴加的时间为2-6小时，优选为3-6小时，较优选为4-5小时。本专利技术提供了马来酸和丙烯酸酯共聚物的制备方法，其包括下述步骤:(1)将马来酸酐和催化剂混合得到混合物，加热；(2)向步骤(1)所述的混合物中同时滴加丙烯酸酯和引发剂进行反应，得到所述马来酸和丙烯酸酯的共聚物。优选的，对于上述所述的制备方法，其中，在步骤(1)中，所述催化剂选自于硫酸亚铁、硫酸亚铁铵或亚硫酸氢钠中的一种，优选为硫酸亚铁或硫酸亚铁铵。优选的，对于上述所述的制备方法，其中，所述催化剂的摩尔数为所述马来酸酐和所述丙烯酸酯总摩尔数的5×10-6-50×10-6，优选为10×10-6-50×10-6，较优选为20×10-6-50×10-6。优选的，对于上述所述的制备方法，其中，在步骤(1)中，加热至反应温度为70-110℃，优选为90-110℃，较优选为90-100℃。优选的，对于上述所述的制备方法，其中，在步骤(2)中，所述丙烯酸酯为丙烯酸羟丙酯或丙烯酸羟乙酯。优选的，对于上述所述的制备方法，其中，在步骤(2)中，所述引发剂选自于双氧水、叔丁基过氧化氢、过硫酸钠、过硫酸钾或过硫酸铵中的一种，优选为双氧水或叔丁基过氧化氢；进一步优选的，所述引发剂的摩尔数与马来酸酐和丙烯酸酯总摩尔数之比为0.1-0.5:1，优选为0.3-0.5:1，较优选为0.3-0.4:1。优选的，对于上述所述的制备方法，其中，在步骤(2)中，所述滴加的时间为2-6小时，优选为3-6小时，较优选为4-5小时。优选的，对于上述所述的制备方法，其中，所述马来酸酐和所述丙烯酸酯的摩尔比为1.5-9.0:1，优选为1.5-4.0:1，较优选为2.3-4.0:1。本专利技术提供了上述所述的共聚物或上述所述的制备方法制备得到的共聚物在阻垢剂中的应用，优选在海水阻垢剂中的应用；进一步优选的，所述阻垢剂的加入量为每升海水中加入1-20mg，较优选为2-20mg，较优选为3-10mg。本专利技术提供了一种阻垢剂，其包括上述所述的共聚物或上述所述的制备方法制备得到的共聚物。本专利技术所取得的有益效果是：本专利技术所述的共聚物同时含有羧基、羟基和酯基，具有良好的阻垢性能和生物降解性能，且与杀生剂兼容性好，具有添加量小，使用成本低，操作方便，排放无污染，使用时只需将所述的共聚物按所需浓度加入体系中即可，具有良好的应用前景，并且所述的制备方法工艺路线简单，能耗低，无三废排出。具体实施方式如上所述，本专利技术提供了一种马来酸和丙烯酸酯的共聚物，其中，所述共聚物由马来酸单元和丙烯酸酯单元构成，所述共聚物的数均分子量为2000～16000，重均分子量为2700～20000。其中，重均分子量、数均分子量的测定方法均为：采用美国Viscotek公司TDA302凝胶渗透色谱仪，凝胶色谱柱为TSK-GMPWXL，测定温度为30℃，流动相为0.1mol/LNaNO3溶液，流速为1mL/L。优选的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种马来酸和丙烯酸酯的共聚物，其中，所述共聚物由马来酸单元和丙烯酸酯单元构成，所述共聚物的数均分子量为2000～16000，重均分子量为2700～20000。

【技术特征摘要】
1.一种马来酸和丙烯酸酯的共聚物，其中，所述共聚物由马来酸单元和丙烯酸酯单元构成，所述共聚物的数均分子量为2000～16000，重均分子量为2700～20000。2.根据权利要求1所述的共聚物，其中，所述聚合物的数均分子量为2800-16000，重均分子量为3400-20000；优选的，所述聚合物的数均分子量为3000～8000，重均分子量为3800～9700。3.根据权利要求1或2所述的共聚物，其中，所述丙烯酸酯单元为丙烯酸羟丙酯单元或者丙烯酸羟乙酯单元。4.根据权利要求1-3任一项所述的共聚物，其中，所述共聚物通过包含下述步骤的方法制备得到：(1)将马来酸酐和催化剂混合得到混合物，加热；(2)向步骤(1)所述的混合物中同时滴加丙烯酸酯和引发剂进行反应，得到所述马来酸和丙烯酸酯的共聚物。5.根据权利要求4所述的共聚物，其中，所述马来酸酐和丙烯酸酯的摩尔比为1.5-9.0:1，优选为1.5-4.0:1，较优选为2.3-4.0:1。6.根据权利要求4或5所述的共聚物，其中，在步骤(1)中，所述催化剂选自于硫酸亚铁、硫酸亚铁铵或亚硫酸氢钠中的一种，优选为硫酸亚铁或硫酸亚铁铵。7.根据权利要求4-6任一项所述的共聚物，其中，在步骤(1)中，加热至反应温度为70-110℃，优选为90-110℃，较优选为90-100℃。8.根据权利要求4-7任一项所述的共聚物，其中，在步骤(2)中，所述引发剂选自于双氧水、叔丁基过氧化氢、过硫酸钠、过硫酸钾或过硫酸铵中的一种，优选为双氧水或者叔丁基过氧化氢。9.根据权利要求4-8任一项所述的共聚物，其中，滴加的时间为2-6小时，优选为3-6小时，较优选为4-5小时。10.一种马来酸和丙烯酸酯共聚物的制备方法，其包括下述步骤:(1)将马来酸酐和催化剂混合得到混合物，加热；(2)向步骤(1)所述的混合物中同时滴加丙烯酸酯和引发剂进行反应，得到所述马来酸和丙烯酸酯的共...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐旭，沈忱，吴芸芳，尹建华，吴东霞，樊利华，赵达维，胡明明，侯相钰，
申请(专利权)人：天津市中海水处理科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12