一种绿色阻垢剂RG-30的制备

技术领域

本发明属于高分子技术领域，涉及一种绿色阻垢剂RG-30的制备方法。RG-30是分子结构上具有与双阴--非离子型表面活性剂分子结构相似的链状高分子聚合物，是一种适用于工业循环冷却水系统的无磷、无氮、可生物降解的绿色水处理剂，用于工业循环冷却水的阻垢分散处理，属于水处理技术领域的水处理剂制备及应用技术。

背景技术

随着人们对环境保护的重视程度越来越高，环境友好型阻垢剂成了水处理剂发展的主要方向。环境友好型阻垢剂是一类阻垢性能好、无磷、无毒可降解，不污染环境的绿色阻垢剂，目前应用较多的绿色阻垢剂主要有羧甲基菊糖(CMI)、聚环氧琥珀酸(PESA)、聚天冬氨酸(PASP)和聚醚阻垢剂等。国内外对绿色阻垢剂方面投入了很多研究，并且取得了一定的成果，其中CMI是一种无毒可降解的多元羧酸聚合物，CMI的加入对碳酸钙沉淀的影响，结果发现CMI可以改变晶体形态，阻碳酸钙垢效果良好。PESA应用广泛，适用于循环冷却水水处理、海水淡化等领域，研究发现，在30℃下，加入不超过10mg/L的PESA，对碳酸钙的阻垢率超过了90％。PASP是一种新型绿色阻垢剂，对金属离子有极强的螯合能力，PASP可以减缓CaCO

阻垢剂的发展经历了无机聚磷酸盐、有机聚磷酸(盐)、聚羧酸类、二元及三元含磷共聚物、二元及三元低磷和无磷共聚物几个阶段。随着人类环境意识的提高，环保法规进一步严格，低磷、无磷的绿色水处理剂已成为国内外水处理剂研制方面的热点课题。将不同作用机理的官能团接枝在共聚物分子中可发挥不同的功效。专利CN 102786155 A报道了一种绿色环保型聚乙二醇类多功能水处理剂，其特征在于该水处理剂以聚乙二醇羧酸反应单体与含乙烯基不饱和双键的单体进行自由基共聚而得，由于起交联作用的基团是酯基，故该水处理剂在碱性水质中易降解。本文以水为溶剂，在引发剂的作用下将含有羧酸基和醚基的单体聚合成共聚物，是分子结构上具有与阴--非离子型表面活性剂分子结构相似的链状高分子聚合物，是一种适用于工业循环冷却水系统的无磷、无氮、可生物降解的绿色水处理剂。

发明内容

本发明的目的是提供一种绿色阻垢剂RG-30的制备方法。

其具体制备方法包括以下工艺步骤：

在装有搅拌器的圆底烧瓶中依次加入四氢呋喃和氢化钠，控制四氢呋喃的质量为氢化钠质量的7～12倍，缓慢滴入三甘醇，控制三甘醇和氢化钠的摩尔比为1:2.0～1:2.5，在10～25℃下恒温反应1.0～2.0h，再向烧瓶中滴加氯丙烯，控制三甘醇和氯丙烯的摩尔比为1:2.0～1:2.5，滴加完毕后在40～60℃下恒温反应3.0～5.0h，滤除氯化钠，回收四氢呋喃后得到三甘醇二烯丙基醚；在装有搅拌器的三颈烧瓶中加入单体马来酸酐和三甘醇二烯丙基醚，控制马来酸酐和三甘醇二烯丙基醚的摩尔比为10:1～10:2，然后加入硫酸铁铵，控制硫酸铁铵的量为单体质量的0.5～1.0％，再加入一定量的蒸馏水，控制蒸馏水的量为单体质量的2～4倍，待温度达到80～100℃时，开始滴加30％的双氧水溶液，控制双氧水的质量为马来酸酐质量的5％～15％，双氧水溶液在0.5～1.0h内滴完，最后恒温3h即得目标产物。

反应方程式如下所示：CH

HO(CH

NaO(CH

可见，RG-30是分子结构上具有与双阴--非离子型表面活性剂分子结构相似的链状高分子聚合物：-(CH

本发明制备一种环保高效型水质稳定剂RG-30的方法操作简单，工艺条件温和，共聚反应在水溶液中进行，成本低，而且有效地抑制其它副反应的发生，同时在反应过程中没有“三废”的产生，便于运输和储存。

一种环保高效型水质稳定剂RG-30的性能测定：

根据化工部标准，用无水Ca(NO

阻垢率(％)＝100*(V

一种环保高效型水质稳定剂RG-30和市售水解聚马来酸酐阻CaCO

由上表可知，对碳酸钙垢而言，随着投加量的增加，RG-30水质稳定剂的阻垢率不断升高，当升高到一定值时，趋于稳定，其最大阻垢率为94％；而市售水解聚马来酸酐的阻垢率先升高至最大值，然后降低，且其最大阻垢率并未超过80％。

一种环保高效型水质稳定剂RG-30和市售水解聚马来酸酐阻磷酸钙垢性能比较

由上表可知，对碳酸钙垢而言，随着投加量的增加，RG-30水质稳定剂的阻垢率不断升高，当升高到一定值时，趋于稳定，其最大阻垢率为92％；而市售水解聚马来酸酐的阻垢率先升高至最大值，然后降低，且其最大阻垢率并未超过60％。

RG-30红外光谱分析(FTIR)

将干燥的产物制样，在傅里叶红外光谱仪上测定红外光谱。分辨率为4cm

附图说明

图1是阻垢剂RG-30的红外光谱图。

具体实施方式

实施例1

在装有搅拌器的圆底烧瓶中依次加入四氢呋喃和氢化钠，控制四氢呋喃的质量为氢化钠质量的8倍，缓慢加入三甘醇，控制三甘醇和氢化钠的摩尔比为1:2.0，在35℃下恒温反应2.0h，再向烧瓶中滴加氯丙烯，控制三甘醇和氯丙烯的摩尔比为1:2.0，滴加完毕后在60℃下恒温反应3.0h，滤除氯化钠，回收四氢呋喃后得到三甘醇二烯丙基醚单体；在装有搅拌器的三颈烧瓶中加入单体马来酸酐和二烯丙基醚，控制马来酸酐和三甘醇二烯丙基醚的摩尔比比为10:1，然后加入硫酸铁铵，控制硫酸铁铵的量为单体质量的0.5％，再加入一定量的蒸馏水，控制蒸馏水的量为单体质量的4倍，待温度达到80℃时，开始滴加30％的双氧水溶液，控制双氧水的质量为马来酸酐质量的5％，双氧水溶液在1.0h内滴完，最后恒温3h即得目标产物。

实施例2

在装有搅拌器的圆底烧瓶中依次加入四氢呋喃和氢化钠，控制四氢呋喃的质量为氢化钠质量的9倍，缓慢加入三甘醇，控制三甘醇和氢化钠的摩尔比为1:2.5，在35℃下恒温反应2.0h，再向烧瓶中滴加氯丙烯，控制三甘醇和氯丙烯的摩尔比为1:2.5，滴加完毕后在60℃下恒温反应4.0h，滤除氯化钠，回收四氢呋喃后得到三甘醇二烯丙基醚单体；在装有搅拌器的三颈烧瓶中加入单体马来酸酐和三甘醇二烯丙基醚，控制马来酸酐和三甘醇二烯丙基醚的摩尔比为10:2，然后加入硫酸铁铵，控制硫酸铁铵的量为单体质量的1.0％，再加入一定量的蒸馏水，控制蒸馏水的量为单体质量的4倍，待温度达到100℃时，开始滴加30％的双氧水溶液，控制双氧水的质量为马来酸酐质量的10％，双氧水溶液在1.0h内滴完，最后恒温3h即得目标产物。

实施例3

在装有搅拌器的圆底烧瓶中依次加入四氢呋喃和氢化钠，控制四氢呋喃的质量为氢化钠质量的10倍，缓慢加入三甘醇，控制三甘醇和氢化钠的摩尔比为1:2.3，在30℃下恒温反应1.5h，再向烧瓶中滴加氯丙烯，控制三甘醇和氯丙烯的摩尔比为1:2.2，滴加完毕后在50℃下恒温反应4.0h，滤除氯化钠，回收四氢呋喃后得到三甘醇二烯丙基醚单体；在装有搅拌器的三颈烧瓶中加入单体马来酸酐和三甘醇二烯丙基醚，控制马来酸酐和三甘醇二烯丙基醚的摩尔比为10:1.5，然后加入硫酸铁铵，控制硫酸铁铵的量为单体质量的0.8％，再加入一定量的蒸馏水，控制蒸馏水的量为单体质量的3倍，待温度达到90℃时，开始滴加30％的双氧水溶液，控制双氧水的质量为马来酸酐质量的9％，双氧水溶液在0.8h内滴完，最后恒温3h即得目标产物。

实施例4

在装有搅拌器的圆底烧瓶中依次加入四氢呋喃和氢化钠，控制四氢呋喃的质量为氢化钠质量的12倍，缓慢加入三甘醇，控制三甘醇和氢化钠的摩尔比为1:2.4，在30℃下恒温反应2.0h，再向烧瓶中滴加氯丙烯，控制三甘醇和氯丙烯的摩尔比为1:2.3，滴加完毕后在60℃下恒温反应4.0h，滤除氯化钠，回收四氢呋喃后得到三甘醇二烯丙基醚单体；在装有搅拌器的三颈烧瓶中加入单体马来酸酐和二烯丙基醚，控制马来酸酐和三甘醇二烯丙基醚的摩尔比为10:1.5，然后加入硫酸铁铵，控制硫酸铁铵的量为单体质量的0.8％，再加入一定量的蒸馏水，控制蒸馏水的量为单体质量的4倍，待温度达到90℃时，开始滴加30％的双氧水溶液，控制双氧水的质量为马来酸酐质量的8％，双氧水溶液在0.8h内滴完，最后恒温3h即得目标产物。

实施例5

在装有搅拌器的圆底烧瓶中依次加入四氢呋喃和氢化钠，控制四氢呋喃的质量为氢化钠质量的7倍，缓慢加入三甘醇，控制三甘醇和氢化钠的摩尔比为1:2.0，在25℃下恒温反应2.0h，再向烧瓶中滴加氯丙烯，控制三甘醇和氯丙烯的摩尔比为1:2.2，滴加完毕后在60℃下恒温反应3.0h，滤除氯化钠，回收四氢呋喃后得到三甘醇二烯丙基醚单体；在装有搅拌器的三颈烧瓶中加入单体马来酸酐和三甘醇二烯丙基醚，控制马来酸酐和三甘醇二烯丙基醚的摩尔比为10:1，然后加入硫酸铁铵，控制硫酸铁铵的量为单体质量的0.8％，再加入一定量的蒸馏水，控制蒸馏水的量为单体质量的3倍，待温度达到100℃时，开始滴加30％的双氧水溶液，控制双氧水的质量为马来酸酐质量的13％，双氧水溶液在1.0h内滴完，最后恒温3h即得目标产物。