一种三元聚合物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种三元聚合物及其制备方法与应用，该三元聚合物包含衣康酸、烯丙基磺酸钠、丙烯酰胺分子、分子调节剂等物质合成，通过优化合成条件，得到最佳性能的三元聚合物，并将其用作阻垢剂。本发明专利技术提供的三元聚合物，在抑制硫酸钙垢中具有显著的效果，三元聚合物PIA

【技术实现步骤摘要】
一种三元聚合物及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及聚合物合成
，具体涉及一种三元聚合物及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]换热器表面结垢一直是石油、海水淡化、盐业等行业的一个长期而严重的问题。由于垢的导热性差，与换热器壁面粘附性大，造成了生产效率低下，生产成本提高以及能量损耗等问题。在严重的情况下，只有通过水力喷射和酸洗才能消除堆积在管道表面的垢物，然而，在这种情况下，需要关闭工厂，因此会造成严重的经济损失。通常情况下，垢主要由碳酸钙、硫酸钙和磷酸钙组成，其中硫酸钙因其溶解度的逆温度特性而是垢的主要成分之一。硫酸钙主要有三种晶体形式：二水合硫酸钙，半水合硫酸钙和无水硫酸钙，而半水合硫酸钙和无水硫酸钙主要存在于98℃以上的环境中。所以二水合硫酸钙在常温下的稳定性最好，是硫酸钙垢的主要成分。
[0003]目前，防止换热器表面形成二水合硫酸钙垢的主要方法包括机械清洗、酸化、添加阻垢剂和阈值抑制剂等。在这些方法中，由于阻垢剂对晶体成核和生长的抑制作用，及其经济有效的除垢特点，因此，在工业上得到广泛的应用。现有的阻垢剂包括聚合型和非聚合型，由于聚合物的官能团具有较强的络合作用、大分子具有优良的分散特性，因此，少量的聚合物浓度也可以防止结垢。近年来，随着人们环保意识的提高和对环保化学品的需求，无磷高效阻垢剂的合成研究具有重要的现实意义和直接的经济效益。
[0004]目前研究表明，聚合物的阻垢性能主要取决于其官能团、结构和分子量。最常见的官能团是羧酸、磺酸、酰胺和羟基。由于羧基能与溶液中的钙离子络合，因此，在通常情况下，聚合型阻垢剂的性能与其羧基的含量有关。但是，由于聚合物中羧基基团的弱酸性会削弱聚合物的缓蚀性能。因此，必须加入其它官能团对聚合物进行改性，以获得更大的阻垢效率。近年来，化学改性已成为提高阻垢剂阻垢性能的可靠选择。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：鉴于工业中广泛存在的结垢问题，本专利技术所要解决的技术问题是提供了一种新型三元聚衣康酸
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烯丙基磺酸钠
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丙烯酰胺(PIA
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SAS
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AM)聚合物；本专利技术的还要解决的技术问题是提供该新型三元聚合物PIA
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SAS
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AM的制备方法；本专利技术的最后要解决的技术问题是提供该新型三元聚合物PIA
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SAS
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AM在制备阻垢剂及在抑制或去除硫酸钙垢工业上的应用。
[0006]技术方案：为了解决上述技术问题，本专利技术所述一种三元聚合物PIA
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SAS
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AM的合成方法，包括以下步骤：
[0007](1)将衣康酸、烯丙基磺酸钠、丙烯酰胺、分子调节剂以及水室温充分搅拌，得到混合溶液；
[0008](2)配制引发剂溶液，并转移至恒压滴液漏斗；
[0009](3)将步骤(1)得到的混合溶液抽真空，并通入惰性气体保护；
[0010](4)将步骤(2)的恒压滴液漏斗中引发剂溶液缓慢滴加到步骤(3)处理后的混合溶液中，高温反应后得到聚合物溶液；
[0011](5)用无水乙醇对聚合物溶液进行沉析和洗涤，获得沉析产物；
[0012](6)将沉析产物置于真空干燥箱中干燥得到粉末状聚衣康酸
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烯丙基磺酸钠
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丙烯酰胺，即所述三元聚合物。
[0013]进一步地，步骤(1)中，所述衣康酸、烯丙基磺酸钠和丙烯酰胺的质量比为1～2：1～2：1～2。
[0014]进一步地，步骤(1)中，所述分子调节剂为异丙醇和异丙硫醇中的一种或两种，所述分子调节剂的质量为衣康酸、烯丙基磺酸钠和丙烯酰胺三种物质总质量的2wt％～10wt％。
[0015]进一步地，步骤(2)中，所述引发剂为过硫酸铵和过硫酸钾中的一种或两种，所述引发剂的质量为衣康酸、烯丙基磺酸钠和丙烯酰胺三种物质总质量的4wt％～12wt％；步骤(3)中，所述惰性气体为氮气或氩气。
[0016]进一步地，步骤(4)中，所述搅拌速率为600rpm，引发剂溶液的滴加时间为1～1.5h，高温反应时间为0.5～4.5h，高温反应的温度为50～100℃。
[0017]进一步地，步骤(5)中，所述无水乙醇与聚合物溶液的体积比为1：4。
[0018]进一步地，步骤(6)中，所述真空干燥温度为50℃，干燥时间为48h。
[0019]本专利技术所述的合成方法制备得到的三元聚合物PIA
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SAS
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AM。
[0020]本专利技术所述的三元聚合物PIA
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SAS
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AM在制备阻垢剂中的应用。
[0021]本专利技术所述的三元聚合物PIA
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SAS
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AM抑制或去除硫酸钙垢中的应用。
[0022]本专利技术中三元聚合物PIA
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SAS
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AM合成路线如下：
[0023][0024]阻垢作用机理：不溶性盐如硫酸钙结垢过程可以分为两步，晶体核的产生和晶体生长。羧酸基团由于强大的鳌合能力和出色的亲和力可以和溶液中的钙离子结合。因此，本项研究合成的三元聚合物PIA
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AM可以通过
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COOH与溶液中的钙离子形成可溶性络合物，从而降低游离的钙离子浓度，过饱和度并抑制晶体核的产生。由于三元聚合物PIA
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AM中含有
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COO
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和
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SO3，使三元聚合物PIA
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AM可以吸附到硫酸钙晶体上，增加三元聚合物PIA
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SAS
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AM和晶核之间的电荷密度，使三元聚合物PIA
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SAS
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AM更容易穿透钙离子和硫酸盐周围的水化层，吸附在结垢物质表面和晶格的活性生长点上，从而增强三元聚合物PIA
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SAS
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AM的阻垢性能。由于磺酸基的存在，提高了共聚物的耐温阻垢性能，并且在高温下可以
长时间保持阻垢率。此外，酰胺基和磺酸基的连接能增加三元聚合物PIA
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SAS
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AM结构的柔韧性，使三元聚合物PIA
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AM与结构物晶体的相互作用增强，从而提高了三元聚合物PIA
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AM对硫酸钙垢形成的抑制作用。
[0025]有益效果：相对于现有技术，本专利技术的优点为：本专利技术采用水溶液聚合方法合成了新型三元聚合物阻垢剂即三元聚合物PIA
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AM，具有良好的耐热性，耐盐性和稳定性。本专利技术所设计合成的新型三元聚合物阻垢剂，易于进行重复和表征，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三元聚合物的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将衣康酸、烯丙基磺酸钠、丙烯酰胺、分子调节剂以及水室温充分搅拌，得到混合溶液；(2)配制引发剂溶液，并转移至恒压滴液漏斗；(3)将步骤(1)得到的混合溶液抽真空，并通入惰性气体保护；(4)将步骤(2)的恒压滴液漏斗中引发剂溶液缓慢滴加到步骤(3)处理后的混合溶液中，高温反应后得到聚合物溶液；(5)用无水乙醇对聚合物溶液进行沉析和洗涤，获得沉析产物；(6)将沉析产物置于真空干燥箱中干燥得到粉末状聚衣康酸
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烯丙基磺酸钠
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丙烯酰胺，即所述三元聚合物。2.根据权利要求1所述的一种三元聚合物阻垢剂的合成方法，其特征在于，步骤(1)中，所述衣康酸、烯丙基磺酸钠和丙烯酰胺的质量比为1～2：1～2：1～2。3.根据权利要求1所述的一种三元聚合物阻垢剂的合成方法，其特征在于，步骤(1)中，所述分子调节剂为异丙醇和异丙硫醇中的一种或两种，所述分子调节剂的质量为衣康酸、烯丙基磺酸钠和丙烯酰胺三种物质总质量的2wt％～10wt...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉远辉，唐帅，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：