一种低分子量水溶性2-甲基烯丙醇共聚物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种低分子量水溶性2

A low molecular weight water-soluble 2-methylallyl alcohol copolymer and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种低分子量水溶性2
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甲基烯丙醇共聚物及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于水处理
，具体涉及一种低分子量水溶性2
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甲基烯丙醇共聚物及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]天然水中含有各种盐类，这些盐类离子在加热蒸发的过程中易结合成难溶性物质析出，并生成水垢，附在循环装置的换热面上。由于水垢的导热性很差，从而阻碍了热交换，大大降低了换热效率，从而影响设备的安全使用。
[0003]为了避免因循环水结垢或腐蚀设备，造成传热不均匀或传热效率低，对循冷却水的处理就显得尤为重要。行业内通常采用两种方式解决结垢问题。一是采用物理或化学方法去除水中的硬度成分，采用软化水进行冷却；第二是向循环冷却水中投加阻垢药剂，此两种方式将结垢风险降至了最低。目前，工业循环水中含磷类阻垢剂在该领域中仍占主导地位，该类阻垢剂技术成熟，成本可控，处理效果基本符合国家或相关行业的标准。但随着含磷废水的排放，一方面会加剧水体富营养化过程，破坏了原有的生态平衡，另一方面也加大了废水治理和循环再利用的难度。随着国家对环保的重视以及人民群众环保意识的增强，含磷类阻垢剂的使用已经受到市场的限制。因此，含磷类阻垢剂已逐渐被聚羧酸类阻垢剂、聚磺酸类阻垢剂以及聚天冬氨酸、聚环氧琥珀酸等绿色新型聚合物阻垢剂所代替，尤其是聚羧酸类阻垢剂具有阻垢效果好、成本低廉以及环境友好等优点，引起了广泛的关注。
[0004]关于聚羧酸类阻垢剂有不少文献报道。例如：中国专利文献CN111099752A公开了一种无磷缓释阻垢剂，其原料包括活性成分、助剂和水，其活性成分包括聚环氧琥珀酸、硫脲、聚天冬胺酸、丙烯酸类共聚物和无机钠盐，助剂为小分子醇类，但是该无磷阻垢剂成分过于复杂，难于判别具体那种成分具体起作用，分子间的协同作用是否真正的提升聚合物的缓蚀阻垢性能，并且此阻垢剂对磷酸钙阻垢效果尚未提及。中国专利文献CN109970911A提供了一种马来酸和丙烯酸酯共聚物及其制备方法与应用，所述共聚物由马来酸单体和丙烯酸酯单体制备得到，所得共聚物中同时含有羧基、羟基和酯基，具有良好的阻垢性能和生物降解性能，但文中并没有明确说明针对的是碳酸钙、磷酸钙、硫酸钙中的哪种垢具有阻垢效果。
[0005]目前，常用的聚羧酸类阻垢剂尤其是以丙烯酸为主要单体的阻垢剂，通常具有较好的阻碳酸钙和硫酸钙垢的能力，但阻磷酸钙能力较差。并且市面上常用药剂投加剂量大，对环境污染也会加重，小剂量又达不到理想的阻垢效果，为解决以上问题，如何研制出一种高效且绿色环保型的阻垢剂是亟待解决的。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中聚羧酸类阻垢剂阻磷酸钙能力较差、药剂投加量大，对环境污染大的问题，本专利技术提供了一种低分子量水溶性2
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甲基烯丙醇共聚物及其制备方法和应用，
2
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甲基烯丙醇共聚物具有良好的碳酸钙、硫酸钙和磷酸钙阻垢性能，能有效地解决循环冷却水系统中的结垢问题，且工艺过程简单，单体残余量少，转化率高，成本低。
[0007]本专利技术通过以下技术方案实现：一种低分子量水溶性2
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甲基烯丙醇共聚物，具体为：以丙烯酸和2
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甲基烯丙醇为单体，通过自由基水溶液聚合得到，丙烯酸与2
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甲基烯丙醇的质量比为3~15：1；优选地，丙烯酸与2
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甲基烯丙醇的质量比为4~10：1。
[0008]进一步地，所述的低分子量水溶性2
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甲基烯丙醇共聚物的粘均分子量为4500
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6000。
[0009]本专利技术中，所述的低分子量水溶性2
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甲基烯丙醇共聚物的制备方法为：将反应容器中的水升温至反应温度后，加入单体、引发剂和还原剂，加入完毕后进行保温反应，反应结束后降至室温得低分子量水溶性2
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甲基烯丙醇共聚物。
[0010]进一步地，所述的反应物温度为80~85℃，保温反应的时间为30~60min；优选地，所述的反应物温度为83℃，保温反应的时间为40min。
[0011]进一步地，所述的引发剂为过硫酸钠，引发剂的质量为单体质量的1~2%；所述的还原剂为亚硫酸氢钠，还原剂的质量为单体质量的8~12%。
[0012]进一步地，所述的引发剂和还原剂分别以水溶液的形式三项滴加入反应容器中，单体的滴加时间为50~70min，引发剂和还原剂提前于单体2
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3min滴加，在单体滴加完毕后，引发剂和还原剂继续滴加1
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3min滴加完毕；优选地，所述的单体的滴加时间为60min。
[0013]进一步地，引发剂水溶液的质量百分浓度为10~20wt%，所述还原剂水溶液的质量百分浓度为25~35wt%。
[0014]进一步地，反应容器中水的质量为去离子水和单体的质量比为9~13：11~7；优选地，水和单体的质量比为10~12：10~8。
[0015]本专利技术中，所述的低分子量水溶性2
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甲基烯丙醇共聚物在水处理中的应用；低分子量水溶性2
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甲基烯丙醇共聚物作为阻垢剂用于碳酸钙、硫酸钙和磷酸钙阻垢。实验证明，本专利技术的共聚物加量为5ppm时，碳酸钙的阻垢率高达56.24%；共聚物加量为10ppm时，硫酸钙的阻垢率高达99.03%；共聚物加量为10ppm时，磷酸钙的阻垢率高达88.78%。
[0016]有益效果（1）本专利技术以丙烯酸、2
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甲基烯丙醇为原料制备得到低分子量水溶性2
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甲基烯丙醇共聚物，所得共聚物中同时具有羧基和羟基，具有良好的疏水效果和阻碳酸钙、硫酸钙和磷酸钙垢的能力，能有效地解决循环冷却水系统中的结垢问题；并且具有添加量小、使用成本低、操作简便的优势；（2）本专利技术的低分子量水溶性2
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甲基烯丙醇共聚物，能够降低对环境的危害，并且制备工艺流程简单，无副产物产生，能耗低，具有良好的应用前景；相比于其他丙烯酸聚合物对碳酸钙、硫酸钙和磷酸钙同时具有良好的阻垢效果。
附图说明
[0017]图1为实施例1制备的低分子量水溶性2
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甲基烯丙醇共聚物的核磁氢谱图；图2为实施例1制备的低分子量水溶性2
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甲基烯丙醇共聚物的核磁碳谱图；图3为实施例2制备的低分子量水溶性2
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甲基烯丙醇共聚物的核磁氢谱图；
图4为实施例2制备的低分子量水溶性2
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甲基烯丙醇共聚物的核磁碳谱图；图5为实施例3制备的低分子量水溶性2
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甲基烯丙醇共聚物的核磁氢谱图；图6为实施例3制备的低分子量水溶性2
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甲基烯丙醇共聚物的核磁碳谱图；图7为实施例4制备的低分子量水溶性2
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甲基烯丙醇共聚物的核磁氢谱图；图8为实施例4制备的低分子量水溶性2
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甲基烯丙醇共聚物的核磁碳谱图；图9为对比例1制备的丙烯酸/2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低分子量水溶性2
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甲基烯丙醇共聚物，其特征在于，以丙烯酸和2
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甲基烯丙醇为单体，通过自由基水溶液聚合得到，丙烯酸与2
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甲基烯丙醇的质量比为3~15：1。2.根据权利要求1所述的低分子量水溶性2
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甲基烯丙醇共聚物，其特征在于，所述的低分子量水溶性2
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甲基烯丙醇共聚物的粘均分子量为4500
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6000。3.根据权利要求1所述的低分子量水溶性2
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甲基烯丙醇共聚物，其特征在于，所述的丙烯酸与2
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甲基烯丙醇的质量比为4~10：1。4.一种权利要求1~3任一项所述的低分子量水溶性2
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甲基烯丙醇共聚物的制备方法，其特征在于，将反应容器中的水升温至反应温度后，加入单体、引发剂和还原剂，加入完毕后进行保温反应，反应结束后降至室温得低分子量水溶性2
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甲基烯丙醇共聚物。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨春丽，高灿柱，程终发，蔺飞阳，刘晓伟，李小明，华艳飞，
申请(专利权)人：山东泰和水处理科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：