一种碳纳米管改性磺酸基防垢剂制造技术

本发明专利技术提供一种碳纳米管改性磺酸基防垢剂，涉及水处理药剂技术领域，本发明专利技术利用乌头酸、丙烯酸、对苯乙烯磺酸钠、过硫酸胺，制备得到磺酸基防垢剂；酞菁金属配合物在纳米二氧化硅表面制备得到中空碳纳米管，磺酸基防垢剂填充在中空超疏水碳纳米管中，得到碳纳米管改性磺酸基防垢剂。本发明专利技术防垢剂通过螯合增溶与成垢阳离子形成可溶于水的稳定螯合物，在防垢剂中加入磺酸基团，磺酸基具有强极性和良好的抗温和抗盐能力。酞菁金属配合物在纳米二氧化硅表面制备得到中空碳纳米管，避免一般中空碳纳米管制备过程中添加金属催化剂的麻烦，本发明专利技术制备的防垢剂防垢效果优良，还具有缓释效果，延长防垢剂的作用时间，降低生产成本。降低生产成本。

【技术实现步骤摘要】
一种碳纳米管改性磺酸基防垢剂


[0001]本专利技术涉及水处理药剂
，具体涉及一种碳纳米管改性磺酸基防垢剂。

技术介绍

[0002]随着石油工业的快速发展，在循环冷却水系统、锅炉、油气田开发等领域的工业生产中普遍存在着结垢现象。换热过程中，温度的变化会导致无机沉淀物发生沉淀，在油气田生产过程中结垢，油田水组分普遍较复杂，富含氯离子、钙离子、镁离子、钡离子碳酸盐离子、重碳酸盐离子、硫酸盐离子。在油气田生产和运输系统中，温度、压力和其他因素变化迅速，一旦成盐离子相遇并且生产盐的数量超过了他们在一定温度和压力下的水中溶解度，就会在金属管道或泵共存，将导致结垢和腐蚀管道。结垢常常导致生产线中流体的流速降低，影响正常生产，严重时，甚至会导致系统中断。结垢不仅降低了生产线的效率，而且使垢下面的局部腐蚀加速，缩短了油田管道的使用寿命。石油天然气管道中，常见的结垢物是碳酸钙、硫酸钡、碳酸镁、碳酸钡。其中碳酸钙是石油开发中最常见的垢类，其危害性可能比其他类型的更大。阻垢剂在石油和化学工业中起着至关重要的作用。
[0003]如中国专利公开号CN104528965B的专利，其公开了一种海上油田水处理用复配型防垢剂及其制备方法，海上油田水处理用复配型防垢剂，为水溶液，含有丙烯酸甲酯、马来酸酐和羧基亚乙基二磷酸；丙烯酸甲酯为质量分数80％的乙醇溶液，与马来酸酐的重量比为1
‑
4:1，丙烯酸甲酯与羧基亚乙基二磷酸重量比为1:1
‑
3；过硫酸钾作为引发剂，在90
‑
100℃聚合反应制成。该专利技术防垢剂含有羧基或者羟基等螯合能力的防垢剂通过螯合增溶与成垢阳离子形成可溶于水的稳定螯合物，由于对金属离子的螯合能力，在垢晶中占有一定位置，导致垢晶体畸变，结构疏松易于清除，但是在重垢管道中防垢能力较弱，不能达到理想防垢效果。

技术实现思路

[0004](一)解决的技术问题
[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种碳纳米管改性磺酸基防垢剂，本专利技术利用乌头酸、丙烯酸、对苯乙烯磺酸钠、过硫酸胺，制备得到磺酸基防垢剂；酞菁金属配合物在纳米二氧化硅表面制备得到中空碳纳米管，磺酸基防垢剂填充在中空超疏水碳纳米管中，得到碳纳米管改性磺酸基防垢剂。本专利技术制备的防垢剂防垢效果优良，在高温、酸碱以及弱氧化环境中稳定存在。
[0006](二)技术方案
[0007]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
[0008]一种碳纳米管改性磺酸基防垢剂，碳纳米管改性磺酸基防垢剂的制备方法包括如下步骤：
[0009](1)制备磺酸基防垢剂：将3.5g乌头酸和引发剂机械搅拌均匀，在冷凝回流状态下加热搅拌均匀直至完全溶解，继续升温至80
‑
85℃，继续滴加丙烯酸、对苯乙烯磺酸钠、过硫
酸胺，保温搅拌2
‑
3h，浓缩冷却，加入无水乙醇结晶析出，得到磺酸基防垢剂；
[0010](2)制备中空超疏水碳纳米管：将适量酞菁金属配合物置于反应器中，在氩气和氢气的保护下，向反应器中加入适量纳米二氧化硅，在600
‑
700℃下反应一段时间，冷却至室温，得到中空碳纳米管，将中空碳纳米管置于硅烷偶联剂溶液中，升温至40
‑
45℃，保温反应一段时间，抽滤干燥，得到中空超疏水碳纳米管；
[0011](3)制备碳纳米管改性磺酸基防垢剂：将1.7g磺酸基防垢剂加入适量蒸馏水中，继续加入适量中空超疏水碳纳米管，机械搅拌均匀，在室温下静置老化12
‑
18h，抽滤、真空干燥得到固体，将固体置于马弗炉中高温煅烧，得到碳纳米管改性磺酸基防垢剂。
[0012]优选地，步骤(1)中乌头酸：引发剂的质量比为1：(0.2
‑
0.25)，所述引发剂为过硫酸胺。
[0013]优选地，步骤(1)中乌头酸：丙烯酸：对苯乙烯磺酸钠：过硫酸胺的质量比为1：(0.25
‑
0.49)：(0.3
‑
0.35)：(0.2
‑
0.3)。
[0014]优选地，步骤(2)中中空碳纳米管：硅烷偶联剂溶液的质量比为1：(0.2
‑
0.5)，所述硅烷偶联剂是质量比为1：9的硅烷偶联剂和甲醇混合制备，所述硅烷偶联剂为十七氟癸基三甲氧基硅烷。
[0015]优选地，步骤(3)中磺酸基防垢剂：中空超疏水碳纳米管的质量比为1：(0.8
‑
1)。
[0016](三)有益效果
[0017]本专利技术的目的在于克服现有技术中的上述问题，提供一种碳纳米管改性磺酸基防垢剂。
[0018]本专利技术利用乌头酸、丙烯酸、对苯乙烯磺酸钠、过硫酸胺，制备得到磺酸基防垢剂；乌头酸中含有较多的羧基，含有羧基或者羟基等螯合能力的防垢剂通过螯合增溶与成垢阳离子形成可溶于水的稳定螯合物，结构疏松易于清除，防止高浓度羧基聚合物与金属离子反应产生凝胶，在防垢剂中加入磺酸基团，磺酸基具有强极性和良好的抗温和抗盐能力，使防垢剂在高温以及高矿化环境中依旧有良好的水解性能和防垢性能。酞菁金属配合物在纳米二氧化硅表面制备得到中空碳纳米管，避免一般中空碳纳米管制备过程中添加金属催化剂的麻烦，降低污染，磺酸基防垢剂填充在中空超疏水碳纳米管中，得到碳纳米管改性磺酸基防垢剂。本专利技术制备的防垢剂防垢效果优良，在高温、酸碱以及弱氧化环境中稳定存在。磺酸基防垢剂填充在中空碳纳米管中，还具有缓释效果，延长防垢剂的作用时间，降低生产成本。
具体实施方式
[0019]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0020]实施例1：
[0021]一种碳纳米管改性磺酸基防垢剂，碳纳米管改性磺酸基防垢剂的制备方法包括如下步骤：
[0022](1)制备磺酸基防垢剂：将3.5g乌头酸和引发剂机械搅拌均匀，乌头酸：引发剂的
质量比为1：0.2，所述引发剂为过硫酸胺，在冷凝回流状态下加热搅拌均匀直至完全溶解，继续升温至80℃，继续滴加丙烯酸、对苯乙烯磺酸钠、过硫酸胺，乌头酸：丙烯酸：对苯乙烯磺酸钠：过硫酸胺的质量比为1：0.25：0.3：0.2，保温搅拌2h，浓缩冷却，加入无水乙醇结晶析出，得到磺酸基防垢剂；
[0023](2)制备中空超疏水碳纳米管：将适量酞菁金属配合物置于反应器中，在氩气和氢气的保护下，向反应器中加入适量纳米二氧化硅，在600℃下反应一段时间，冷却至室温，得到中空碳纳米管，将中空碳纳米管置于硅烷偶联剂溶液中，硅烷偶联剂是质量比为1：9的十七氟癸基三甲氧基硅烷和甲醇混合制备，中空碳纳米管：硅烷偶联剂溶液的质量比为1：0.2，升温至40℃，保温反应一段时间，抽滤干燥本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳纳米管改性磺酸基防垢剂，其特征在于，所述碳纳米管改性磺酸基防垢剂的制备方法包括如下步骤：(1)制备磺酸基防垢剂：将3.5g乌头酸和引发剂机械搅拌均匀，在冷凝回流状态下加热搅拌均匀直至完全溶解，继续升温至80
‑
85℃，继续滴加丙烯酸、对苯乙烯磺酸钠、过硫酸胺，保温搅拌2
‑
3h，浓缩冷却，加入无水乙醇结晶析出，得到磺酸基防垢剂；(2)制备中空超疏水碳纳米管：将适量酞菁金属配合物置于反应器中，在氩气和氢气的保护下，向反应器中加入适量纳米二氧化硅，在600
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700℃下反应一段时间，冷却至室温，得到中空碳纳米管，将中空碳纳米管置于硅烷偶联剂溶液中，升温至40
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45℃，保温反应一段时间，抽滤干燥，得到中空超疏水碳纳米管；(3)制备碳纳米管改性磺酸基防垢剂：将1.7g磺酸基防垢剂加入适量蒸馏水中，继续加入适量中空超疏水碳纳米管，机械搅拌均匀，在室温下静置老化12
‑
18h，抽滤、真空干燥得到固体，将固体置于马...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟秀军，张晓昊，李程畅，张曙光，
申请(专利权)人：南昌清育研科技产业有限公司，
类型：发明
国别省市：