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第43卷第9期
化工技术与开发
Vo].43No.9
2014年9月
Technology Development of Chemical Industry
Sep.2014
阻垢剂聚马来酸酐的研究进展
金绍娣,于萍,聂影影,季慧,朱驯
(盐城工业职业技术学院轻化系,江苏盐城224005)
摘要:马来酸酐类聚合物是以马来酸酐或水解马来酸酐为主要单体合成的一类聚合物阻塘剂。聚马来酸酐具有
无毒、生物可降解性、热稳定性等特点,是绿色环保型水处理剂之一。文章着重介绍了通过物理、化学改性提高聚
马来酸酐的阻垢性能的研究进展及发展前景。
关键词:阻垢剂;马来酸酐;改性
中图分类号:TQ085:4
文献标识码:A
文章编号:1671-9902014)09002303
阻垢剂是一类重要的水处理化学产品,能够阻曾采用连续CO2激光,不用任何引发剂,在适当的温
止负溶解性难溶的无机盐类沉积结垢,例如碳酸钙、度、合理的照射方式等条件下,诱导聚合。这种方法
硫酸钙、磷酸钙等。它广泛应用于循环冷却水、锅炉所得聚合物的质量大,分子量分布均?,但不适用大
用水、反渗透膜用水、油井注水等工业用水中,以保规模的生产。张广清在不加引发剂条件下,将马
证生产的正常运作。经过近两个世纪的研究,人们来酸酐经等离子体引发,在水溶液中聚合得到聚马
从无机磷酸盐类到有机膦酸盐类,再到高分子阻垢来酸,但由于马来酸酐的空间位阻较大,使其被等离
剂,开发出了阻垢效果不断提高的各类阻垢剂。
子体引发后的活性受到抑制,导致聚合反应的单体
聚马来酸酐阻垢剂是以马来酸或水解马来酸酐的转化率较低,也不易于生产。路健美采用微波
为单体发生均聚或共聚而形成的一类物质,由于高辐射方式,在仅用少量引发剂,甚至不用引发剂条件
分子结构中含有大量-CO00-基团,它对Ba2、Ca2、下聚合,采用低温固相聚合,使后处理简单,聚合反
Mg2+、Fe“等具有较强的螯合能力,通过分散作用和应时间大大缩短。
晶格畸变效应来实现阻垢,是一种性能良好的阻垢
分散剂,主要应用于循环水、锅炉水、冷却水等水处2含磷基聚马来酸酐的合成
理领域,是绿色环保型水处理剂之一。
在马来酸酐分子链上引人有机磷结构,可以有
效提高马来酸酐聚合物的阻垢缓蚀双重效果,是目
聚马来酸酐的合成
前工业水处理药剂开发的热点。其显著的结构特
聚马来酸酐的合成最早是采用y射线或紫外辐征就是磷酸基和羧基存在于同一个分子上,使得聚
射法、电解法,目前报道主要是以马来酸酐或马来合物中同时含有一 PO(OH)基团和一COOH基团,
酸为主要单体,在自由基引发剂、离子型催化剂作用因而使得此类聚合物具有阻垢特性。该类阻垢剂
下,进行化学聚合水解聚马来酸酐。
与其它种类的共聚物阻垢剂相比,它的缓蚀、阻垢
效果明显,且价格低廉。张洪利?采用均相催化技
HC
引发剂
CH
HC
术,在马来酸酐单体聚合过程中加人磷化剂,在引
HC
化剂
发剂的作用下,合成相对分子质量均匀的含膦质量
HO
分数<3.9%的聚马来酸酐,阻垢率优于水解聚马
第1种以过氧化苯甲酰为引发剂、苯为溶剂聚来酸酐,具有绶蚀性能,性质稳定,具有很强的时效
合后再水解制得;第2种是以过氧化氢为引发剂、过性。任桂必以水为溶剂合成阻垢功能高分子马
渡金属离子为催化剂,在水溶液中聚合。王治维田来酸酐-丙烯酸一氮川三甲叉磷酸共聚物(PMAN),
基金项目:江苏省高等学校大学生创新创业训练计划2013年立项项目(201313752007)
收稿日期:201407-17
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化工技术与开发
第43卷
合成的阻垢剂PMAN不仅具有优异的缓蚀、阻垢性烯酸共聚物(MA/A)阻垢剂,实验结果表明,该聚
能,而且还具有耐高温、分散性能好、分子结构稳定、合物阻垢剂对碳酸钙和磷酸钙均具有良好的阻垢性
含磷量低(PO4≤5%)、对环境无污染、与其它药剂能,阻垢剂浓度为50mg?L'时,对碳酸钙的阻垢率
配伍性好等优点,非常适合在高硬度、高碱度、高pH达到100%,对磷酸钙的阻垢率达到60%以上。敖
值等水质条件下使用,可代替原有的缓蚀阻垢剂氮明?以丙烯酸、马来酸酐为原料,亚硫酸氢钠为链
川三甲又麟酸(ATMP)。罗跃?以水为溶剂,过硫转移剂,过硫酸钾为引发剂研究了丙烯酸一马来酸
酸盐为引发剂,以马来酸酐(MA)八、丙烯酸(A)、次磷酊共聚物的合成,考察了聚合温度、链转移剂和引发
酸盐为单体合成了含磷共聚物阻垢剂MA-AA-P。剂配比对丙烯酸一马来酸酐共聚物的相对分子量
对CaCO2垢和 Caso垢的阻垢率可达86.0%和的影响,并考察了其相对分子量与其分散性能之间
93.9%。
的关系。结果表明,聚合温度控制在60~70℃之间
3共聚改性
NAHSO3与K2S2Oa质量之比控制在1.5~2,丙烯酸
马来酸酧是一种含有多种官能团的极性化合马来酸酐共聚物的相对分子量分布在20004000
相对分子量在2000左右的丙烯酸一马来酸酐共聚
物,分子链含有酸酐及磯碳双键,具有很强的反应活
性及衍生能力,在较温和的条件下容易与其它聚合物有最佳的分散性能。
物发生共聚反应,从而改变马来酸酐的阻垢性能、生4聚马来酸酐的复配
物降解性能、抑菌性能及缓蚀性能,提高马来酸酐在
在使用聚马来酸酐的过程中,加人其他的药剂
水处理领域的应用能力。活性强的酸酐基团容易与(复配),使之发生协同作用,在与其他药剂组成的复
羟基、胺基等官能团发生化学反应,增加共混物的相配药剂中不仅含有羧基,同时引入羟基、磺酸基、酯
容性。
基等亲水性基团,可以增加马来酸酐的阻垢缓蚀效
马来酸酐在引发剂、催化剂作用下可与其他单果。周臣将聚丙烯酸与水解聚马来酸酐复配成
体进行二元、三元、多元共聚反应,生成马来酸酐的复合阻垢剂,何建孟叫利用水解聚马来酸酐和乙二
共聚物,常见的共聚单体有氨基酸、苯乙烯类、丙烯胺四亚甲叉膦酸钠形成复配物,运用静态阻垢法,调
酸类。张辉利用L-谷氨酸和马来酸酐经过酰化、节复配物用量比例、恒温时间、恒温温度和pH值以
环氧化反应得N-马来酰工谷氨酸环氧化合物,以达到对阻碳酸钙圻的最佳条件。余嶸通过1-羟
氢氧化钙为引发剂聚合反应得到一系列不同聚合度基乙叉二隣酸、2-丙烯酰胺基2-甲基丙烷磺酸与水
的聚环氧N-马来酞工谷氨酸;并通过分子链上的解聚马来酸酐复配后的阻垢协同作用,改善其因钙
多种亲水基团对水样中的钙镁离子进行螯合,对碳离子浓度变大,阻垢效果差的不足增强其对成垢物
酸钙、硫酸钙的阻垢率高达95%以上。朱驯以丙微晶的吸附性及协同效应,较小的投药量就可以达
烯酸二甲氨基乙酯/马来酸酐/对苯乙烯磺酸钠等到较高的阻垢效率,对钙离子浓度、溶液pH以及温
为原料,以KSsO为引发剂,通过水相聚合,季铵化度等因素的考察表明该三元复配物适用于高硬度的
反应后合成含烷基、羧基和磺酸基的三元共聚物阻エ业冷却水。吴俊等人叫对羟基乙又二膦酸、2-膦
垢剂;扫描电镜观测了碳酸钙晶形的变化,采用量酸基丁烷-1,2,4三羧酸、聚马来酸酐和2-丙烯酰
子化学方法研究了共聚物pMA-SS-DLA)对碳酸钙胺-2-甲基丙基磺酸UC2D8进行复配,研究药剂间
的阻垢性能和结构之间的关系。共聚物适宜在Ca2的阻碳酸钙垢协同效应,试验结果表明对羟基乙又
质量浓度小于60