抗菌阻垢剂改性马来酸酐-苯乙烯磺酸钠共聚物的制备方法技术

技术编号:7460699 阅读:401 留言:0更新日期:2012-06-24 18:15
本发明专利技术公开一种具有抗菌功能的改性马来酸酐-苯乙烯磺酸钠共聚物这样一种新型多功能水处理剂。该药剂以二甲氨基乙醇和丙烯酰氯、氯化苄等原料,以乙醚为溶剂,经过酯化、季铵化反应得到具抗菌性和双键的水溶性阳离子单体N,N-二甲基-N-苄基-N-丙烯酰胺基氯化铵(DA)。用该阳离子单体采用水相一步合成法与马来酸酐(SS)、苯乙烯磺酸钠(MA)进行接枝共聚,得到本发明专利技术的产品SS-MA-DA。该发明专利技术产品具有抗菌功能、阻垢和分散等多种功能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种工业循环冷却水系统用阻垢分散剂的制备方法及相关性能,属于工业循环水处理药剂的研制与新技术开发领域,特别是一种抗菌阻垢的改性马来酸酐-苯乙烯磺酸钠共聚物的制备方法与相关性能。二
技术介绍
20世纪80年代初,美国开发了磺化苯乙烯-马来酸酐共聚物的钠盐,用作高温钻井泥浆稀释剂。美国Betgz Inc.、Dow Chemical Co. ,Monsanto Co.和英国、德国的一些公司对SS-MA作了进一步的改进作为水质稳定剂和污水处理剂。美国BETZ公司提出采用磺化苯乙烯/马来酸酐共聚物作水质阻垢剂。该阻垢剂对多种垢物均有良好的抑制效果,适用于多种水系统日本瑞翁公司提出用马来酸与C5烯烃的共聚水解产物与一定比例的磷酸化合物作阻垢剂。国外一些著名的水处理药剂生产公司如Retz Laboratories公司,Calgon 公司,Dearborn化学品有限公司,BF Goodrich公司,Nalco化学公司和Rohm&Haas公司,以含磺酸基团单体为基本原料合成了许多性能良好的聚合物阻垢剂。国内这类产品的开发已经接近国外90年代水平,王振宇在2-膦基-1,2,4-三羧酸丁烷(PBTC)中引入了磺酸基,提高了其阻Ca3(PO4)2和CaCO3垢的效果。熊蓉春以水为溶齐U,过氧化物为引发剂,烯丙基磺酸钠、丙烯酸、马来酸酐为单体,合成了性能良好的烯丙基磺酸钠-丙烯酸-马来酸酐聚合物阻垢剂。北京化工研究院承担的国家九五重点科技攻关项目“锅炉水预膜剂的研制”专题,合成了磺化苯乙烯-马来酸酐共聚物,通过了国家石油和化工工业局科技办组织的专家鉴定验收。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种抗菌阻垢的改性马来酸酐-苯乙烯磺酸钠共聚物的制备方法。首先,利用以二甲氨基乙醇和氯化苄为原料,通过酯化及季铵化两步反应合成一种阳离子抗菌单体N,N-二甲基-N-苄基-N-丙烯酰胺基氯化铵(DA)。其次,用合成的阳离子抗菌单体再与马来酸酐(SS)、苯乙烯磺酸钠(MA)进行共聚得到本专利技术的产品SS-MA-DA。本专利技术所用的DA阳离子单体具有抗菌功能,并增强了聚合物溶解于水的能力。因此,细菌容易被SS-MA-DA吸引,从而降低细菌的活动能力,抑制其呼吸功能,细胞壁破裂, 内容物渗出而死亡。因此,SS-MA-DA杀菌,抗菌谱广、不会产生耐药性,对人体高度安全,无任何毒副作用,不受高温高压、紫红外线照射影响。实现本专利技术的技术方案为N, N- 二甲基-N-苄基-N-丙烯酰胺基氯化铵的合成在装有搅拌器、回流冷凝管、 温度计的三口瓶中,加入一定量的二甲氨基乙醇以乙醚作溶剂,在0°C条件下,缓慢滴加丙烯酰氯,反应lh。然后滴加氯化苄,25°C下,反应10h,结晶,过滤得白色针状晶体,用新蒸馏的乙醚溶剂洗涤晶体3 4次,真空干燥,即得DA。MA-SS-DA的合成将一定量的去离子水加入到装有冷凝管、恒压滴液漏斗和搅拌器的四口烧瓶中,然后按配比加入一定量的MA、DA和硫酸铁铵,水温升至50°C时,MA开始溶解,当温度升至反应温度时分别在恒压滴液漏斗里同时滴加SS和H2O2,滴完后,继续反应, 达到一定的时间后,反应结束,得到浅黄色透明溶液。本专利技术的原理是以二甲氨基乙醇和丙烯酰氯、氯化苄等化学品为反应原料,采用较温和的反应条件合成含有双键的阳离子单体。选择一些常用的合成水处理剂单体与其进行改性聚合,在水处理剂分子中除引入常规的羧酸基团外,更重要的是引入季铵基基团和磺酸基团。所专利技术的共聚物本身不但对碳酸钙具有优良的阻垢分散性能,同时对硫酸钙具有优良的阻垢分散性能,更关键的是引入季铵基基团后,从而使得该类共聚物具有抗菌功能。该共聚物是一种综合性能优良的水质处理剂。与现有技术相比,其显著优点是①合成阳离子单体和聚合物的原料易得,反应条件温和,所得到的阳离子单体用于合成聚合物水处理剂时,不会影响到聚合物的其它结构,而且给聚合物水处理剂增加了抗菌功能,加药量为15mg/L时对硫酸盐还原菌的杀灭率达65%。减少了常规水处理剂复配加抗菌药剂的过程,从而可以大大简化现场操作,提高管理水平。②本专利技术将磺酸基、季铵基团等官能团引入分子中,使得该聚合物兼具抗菌和阻垢、分散等多种功能。阳离子单体DA与马来酸酐(SS)、苯乙烯磺酸钠(MA)共聚后的水处理剂加药量为15mg/L时对碳酸钙的阻垢率达到75% ;加药量为15mg/L时对硫酸钙的阻垢率为63%,并且所形成的水垢较软,容易被水冲走,表明其阻垢、分散性能较好。四附图说明图1是本专利技术阳离子单体的红外光谱图。图2是本专利技术阳离子单体的核磁共振图。图3是本专利技术共聚物的红外光谱图。图4是本专利技术共聚物的差重(TG)分析图。图5是未加本专利技术共聚物的碳酸钙垢SEM图。图6是加入本专利技术共聚物的碳酸钙垢SEM图。图7是未加本专利技术共聚物的硫酸钙垢SEM图。图8是加入本专利技术共聚物的硫酸钙垢SEM图。五具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。实施例1在250mL的三口烧瓶中加入二甲氨基乙醇(0. 19mol),和溶剂乙醚 IOOmL0 0°C水浴条件下,电动搅拌器机械搅拌,冷凝水回流条件下滴加丙烯酰氯(0. lmol), 恒温反应Ih后,停止反应。减压过滤,在滤液中加入反应物氯化苄(0. 14mol),并水浴加热到25°C,反应10h,冷却后减压抽滤,得白色针状晶体,并用新蒸馏的溶剂乙醚洗涤晶体3 4次。真空干燥,得到N,N-二甲基-N-苄基-N-丙烯酰胺基氯化铵。产品转化率82%。从图1 中看,1722cm"1,1618cm"1,2968cm"1,3004cm"1,3422cm"1 和 765cm_1, 713cm_1 分别为酯基、C = C、-CH3、-CH3、N-、取代苯上的特征吸收峰;图2中,δ = 3. 00处为-N(CH3)2的氢质子峰;S = 3. 65 3. 67处为-N-CH2-的氢质子峰;δ = 4. 48处为COO-CH2-的氢质子峰;δ = 4. 58处为Ph-CH2-的氢质子峰;δ = 5. 89 5. 92,6. 00 6. 14处的峰为= CH的质子峰;δ = 6. 34处为C = CH-的质子峰;δ = 7. 44处的峰为苯环上的氢质子峰。通过红外、核磁图谱分析,可以确认该化合物为目标产物N,N-二甲基N-苄基,N一丙烯酸酯基氯化铵。实施例2采用粘度法测量聚合产物的相对分子质量。将聚合物在0. 15mol/L硫氰酸钠水溶液中制成稀溶液,用乌氏粘度计测定其特性粘数。将求得的特性粘数 带入Mark-Houwink经验公式η = KMa,即可求得聚合物的相对分子质量Μ,其中,K = 15X10-3 (mL. g-1), a =0.65。得到该聚合物的聚合度n = 18。实施例3将IOOg的去离子水加入到装有冷凝管、恒压滴液漏斗和搅拌器的四口烧瓶中,然后按配比加入15g的ΜΑ、实施例1中的阳离子单体(DA)O. 4g,和催化剂硫酸铁铵用量占单体总量的0. 5%。,水温升至50°C时,分别在恒压滴液漏斗里同时滴加35g SS和H2A 用量为单体总量的30%,滴完后,继续反应5h,反应结束,得到浅黄色透明溶液,即得本专利技术的产品MA-SS-DA。图3上,上未出现991CHT1处的烯烃上的CH面本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:朱驯周玲张跃华高兆昶项东升朱其军封怀兵
申请(专利权)人:盐城纺织职业技术学院盐城格瑞茵化工有限公司
类型:发明
国别省市:

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