一种支化型阻垢分散剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种支化型阻垢分散剂及其制备方法，属于聚合物合成相关技术领域。本发明专利技术首先通过热引发将含不饱和双键的光引发剂单体嵌入分子链中，形成含有光引发活性侧基的线型低聚物；再通过紫外光照射使低聚物中含有光引发活性的侧基分解，产生自由基，进一步引发后续添加的单体聚合，从而形成支化型阻垢分散剂。本发明专利技术所制备的阻垢分散剂具有支化度可调、支链长度可控，耐剪切，阻垢分散能力强的特点，适用于阻垢、分散等领域。分散等领域。

【技术实现步骤摘要】
一种支化型阻垢分散剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及聚合物合成相关
，具体为一种支化型阻垢分散剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]水资源短缺是当今人们面临的重要资源危机之一，而水的循环利用不仅可以有效缓解当前危机，更能缓解废水处理的压力，减少环境污染。以工业循环冷却水为例，冷却水在系统中不断循环，减少了水的更替频次和用量，是一种典型的工业节水方式。但长时间的循环无可避免的会出现结垢现象，如不及时处理，则会导致传热效率降低，严重的甚至可能导致管道堵塞，出现安全风险。随着技术的发展，传统的物理除垢方式已逐渐被成本更低、操作简便和更加高效的阻垢分散剂抑制结垢的方式所取代。自Langelier提出饱和指数概念以来，阻垢分散剂经历了长足的发展，阻垢技术也日趋成熟。
[0003]低分子量阴离子型聚合物是一种典型的阻垢分散剂，如聚丙烯酸及其共聚物、水解聚马来酸酐和聚环氧琥珀酸等，这些线性结构的聚合物侧基含有大量羧酸根等阴离子，可以与金属离子产生作用并有效分散晶核，抑制结垢。然而，与传统高分子一样，线性分子在溶液中易卷曲，侧基容易被包埋，产品有效作用点减少；不耐剪切，一旦发生断链，分子量骤降，应用效果降低甚至失效；不耐高温，温度升高会导致产品阻垢性能下降。现有技术中部分采用了线性聚合物和支化大分子复配的方式以弥补上述缺陷，但该技术无法从根源上解决上述问题，线性结构的部分比例依然较大；而那些含磷、含氨基的支化大分子单独使用时，虽然阻垢能力较好，但分散能力较差，应用领域受限。
[0004]因此，现需一种支化型阻垢分散剂，在具备优良阻垢性能的同时，也具有良好的抗剪切性能。

技术实现思路

[0005]为解决现有的技术问题，得到一种兼具优良阻垢性能与抗剪切性能的阻垢分散剂，本专利技术提供了一种支化型阻垢分散剂的制备方法，包括以下步骤：
[0006]Ⅰ.将一部分水溶性阴离子单体、20～30wt％的不饱和光引发剂丙酮溶液、一部分去离子水、水溶性引发剂、一部分链转移剂混合溶解均匀，形成混合液A；
[0007]Ⅱ.向反应器中加入另一部分去离子水，同时搅拌升温至70
‑
90℃；
[0008]Ⅲ.将混合液A匀速滴加至反应器中，直至滴加完成，降温至40℃以下，得到低聚物B水溶液；
[0009]Ⅳ.向低聚物B水溶液中补加另一部分水溶性阴离子单体和另一部分链转移剂，调节pH至3
‑
6，形成混合液C；
[0010]Ⅴ
.将混合液C在紫外光下光照2～4h，即制得支化型阻垢分散剂。
[0011]优选或可选的，步骤Ⅲ所述低聚物B的结构如下式(1)所示：
[0012][0013]其中，
[0014]R1为H、CH3中的一种或多种；
[0015]R2为H、COOH、COONa中的一种或多种；
[0016]R3为COOH、COONa、CH2COOH、CH2COONa、COONa、中的一种或多种。
[0017]R4为为中的一种或多种。
[0018]优选或可选的，所述的低聚物B的重均分子量为1000～5000。
[0019]优选或可选的，所述水溶性阴离子单体选自丙烯酸或其钠盐、甲基丙烯酸或其钠盐、衣康酸或其钠盐、2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸或其钠盐中的一种或多种。
[0020]优选或可选的，以重量份数计，各原料的投料比分别为：水溶性阴离子单体40～50份；含不饱和双键的光引发剂2
‑
10份；去离子水40～50份；水溶性引发剂1～2份；链转移剂2～4份。
[0021]优选或可选的，所述步骤Ⅰ与步骤Ⅳ中使用的水溶性阴离子单体质量比为1:0.05～0.55；
[0022]所述步骤Ⅰ与步骤Ⅳ中使用的链转移剂质量比为1:0.01～0.45；
[0023]所述步骤Ⅰ与步骤Ⅱ中使用的去离子水质量比为1:0.01～0.45。
[0024]优选或可选的，所述水溶性引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠中的一种或多种；所述链转移剂为甲酸钠、甲酸铵、次磷酸钠、亚硫酸氢钠中的一种或多种。
[0025]一种根据上述任一项所述的支化型阻垢分散剂的制备方法制得的支化型阻垢分散剂。
[0026]优选或可选的，所述支化型阻垢分散剂的化学结构如下式(2)所示：
[0027][0028]其中，
[0029]R1为H、CH3中的一种或多种；
[0030]R2为H、COOH、COONa中的一种或多种；
[0031]R3为COOH、COONa、CH2COOH、CH2COONa、COONa、中的一种或多种。
[0032]有益效果：本专利技术提出了一种支化型阻垢分散剂及其制备方法，通过综合利用热引发与紫外光引发，成功制得了一种具有支化结构的阻垢分散剂，具有良好的阻垢、分散能力。热与光分段引发聚合的方式使得聚合物的制备过程容易控制，既避免了自由基浓度过高可能引起的聚合物过度交联、自动加速现象和分子量不可控等问题，又能够制备出严格意义上的“梳形”结构的支化大分子。在制备过程中，可通过控制溶性阴离子单体与含不饱和双键的光引发剂配比、补加的水溶性阴离子单体的用量，获得不同支化度、不同支链长度的阻垢分散剂。通过链转移剂的投加与补加，可对相对分子量进行调节。制得的支化型阻垢分散剂，支链数更多且可控，相比于线型结构，表面有效官能团的密度更高，在高剪切、高温条件下，即使部分链段断裂，依然可以维持较高的支化程度与链缠结程度，保持良好的阻垢、分散能力，不受到剪切与升温的显著影响。
具体实施方式
[0033]在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
[0034]下面结合实施例，对本专利技术作进一步说明，所述的实施例的示例旨在解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。实施例中未注明具体技术和反应条件者，可按照本领域内的文献所描述的技术或条件或产品说明书进行。凡未注明厂商的试剂、仪器或设备，均可通
过市售获得。
[0035]本专利技术首先通过热引发将含不饱和双键的光引发剂单体嵌入分子链中，形成含有光引发活性侧基的线型低聚物；再通过紫外光照射使低聚物中含有光引发活性的侧基分解，产生自由基，进一步引发后续添加的单体聚合，从而形成支化型阻垢分散剂。
[0036]实施例1
[0037](Ⅰ)将40g丙烯酸、1.12g过硫酸钾、3.24g甲酸钠、5g含不饱和双键的光引发剂溶液和50g去离子水混合、剪切均匀，形成混合液A；
[0038](Ⅱ)向反应器中加入25g去离子水，开启搅拌并升温至75℃；
[0039](Ⅲ)将混合液A缓慢匀速滴加至反应器中，直至滴加完成，降温至30℃，形成低聚物B水溶液；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种支化型阻垢分散剂的制备方法，包括以下步骤：Ⅰ.将一部分水溶性阴离子单体、20～30wt％的不饱和光引发剂丙酮溶液、一部分去离子水、水溶性引发剂、一部分链转移剂混合溶解均匀，形成混合液A；Ⅱ.向反应器中加入另一部分去离子水，同时搅拌升温至70
‑
90℃；Ⅲ.将混合液A匀速滴加至反应器中，直至滴加完成，降温至40℃以下，得到低聚物B水溶液；Ⅳ.向低聚物B水溶液中补加另一部分水溶性阴离子单体和另一部分链转移剂，调节pH至3
‑
6，形成混合液C；
Ⅴ
.将混合液C在紫外光下光照2～4h，即制得支化型阻垢分散剂。2.根据权利要求1所述的一种支化型阻垢分散剂的制备方法，其特征在于，步骤Ⅲ所述低聚物B的结构如下式(1)所示：其中，R1为H、CH3中的一种或多种；R2为H、COOH、COONa中的一种或多种；R3为COOH、COONa、CH2COOH、CH2COONa、COONa、中的一种或多种。R4为为中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的一种支化型阻垢分散剂的制备方法，其特征在于，所述的低聚物B的重均分子量为1000
‑
5000。4.根据权利要求1所述的一种支化型阻垢分散剂的制备方法，其特征在于，所述水溶性阴离子单体选自丙烯酸或其钠盐、甲基丙烯酸或其钠盐、衣康酸或其钠盐、2
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【专利技术属性】
技术研发人员：夏承波，葛青松，王勤，何国锋，
申请(专利权)人：江苏富淼科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：