48廣東化工2005年第9期聚丙烯酸、丙烯酸共聚物的合成與應(yīng)用李遠(yuǎn)蘭,陳淑嫻2(1.廣東省石油化工研究院,廣東廣州510665;2.中科院華南植物園,廣東廣州510650)[摘要]介紹了聚丙烯酸、丙烯酸共聚物的合成方法,以及在工業(yè)循環(huán)冷卻水中的應(yīng)用、原理、性能。[關(guān)鍵詞]丙烯酸;共聚物;合成;應(yīng)用Synthesis and Application of Polyacrylic Acid and Acrylic CopolymerLi Yuanlan. Chen Shuxia(1. Guangdong Research Institute of Petro-chemical Industry, Guangzhou 510665;(2. South China Botanical Garden, Chinese Academy of Science, Guangzhou 510650, ChinaAbstract: This paper intraluced the synthetic methods of polyacrylic acid and acrylic copolymer respectively. Inaddition, their mechanism and high performance were studied when used as scale inhibitor and dispersing agent inindustrial circulating cooling water.Keywords: polyacrylic acid; acrylic copolymer; synthetic; application丙烯酸因其聚合的分子量大小的差異,有著不同的用(1)主要原料及規(guī)格途。它廣泛用于石油、采礦業(yè)用分散劑,合成洗滌用分散聚合單體:丙烯酸,聚合級(jí)工業(yè)品;引發(fā)劑:過硫酸銨,工劑,印染增稠劑2及工業(yè)循環(huán)冷卻水處理分散阻垢劑。因業(yè)品;鏈轉(zhuǎn)移劑:低碳醇,工業(yè)品;阻聚劑:RS,工業(yè)品。此,在合成方法上采用不同的工藝條件,合成出不同分子量(2)聚合反應(yīng)的聚丙烯產(chǎn)品,以滿足應(yīng)用上的需要。就工業(yè)循環(huán)冷卻水用在一個(gè)帶有攪拌、測(cè)溫儀、升溫裝置及與高位槽連接的作分散阻垢劑而言,聚丙烯酸為低聚合度的產(chǎn)品,其平均分聚合反應(yīng)釜,將部分的水、鏈轉(zhuǎn)移劑及阻聚劑投放于聚合釜子量在1006000范圍內(nèi)有較好的分散阻垢效果,另外,為中,用氮?dú)庵脫Q聚合釜中的空氣后加熱升溫,當(dāng)溫度升至所提高產(chǎn)品的使用性能和效果,引進(jìn)其它基團(tuán),將丙烯酸與其需的溫度時(shí),停止加熱,并改為冷卻形式,以除去聚合時(shí)產(chǎn)生它單體共聚,或與其它水處理藥劑復(fù)配,以得到更好的應(yīng)用過多的熱。將丙烯酸溶液和引發(fā)劑溶液同時(shí)加入到聚合反效果。應(yīng)釜中,溫度控制在80-100℃,物料加入時(shí)間為1~2h,完1聚丙烯酸畢,保溫繼續(xù)反應(yīng)1-2h,冷卻,得到無色或微黃色透明的溶11聚丙烯酸的合成工藝液狀產(chǎn)物,用烏氏粘度計(jì)測(cè)定其極限粘度(30℃)為0.055用于工業(yè)水處理劑的聚丙稀酸是以過硫酸鹽為引發(fā)劑0. 10dv go醇類為鏈轉(zhuǎn)移劑添加少量的阻聚劑,在水溶液中將丙烯酸1.2聚丙烯酸性能及應(yīng)用單體聚合而成。產(chǎn)品聚丙烯酸的平均分子量測(cè)定是用烏氏此合成產(chǎn)物為低分子量聚電解質(zhì),在水中電離生成帶負(fù)粘度計(jì)測(cè)定其極限粘度。丙烯酸聚合反應(yīng)表示式為:電荷的陰離子具有強(qiáng)烈的吸附作用,又具有良好的鰲合性能,能有效地阻止水溶液中碳酸鈣、磷酸鈣成垢,同時(shí)還能分ncH2=cH-CoOH5發(fā)劑散非沮砂粉塵腐蝕產(chǎn)物和牛物粘泥等,是循環(huán)冷卻水系中國煤化工烯酸可單獨(dú)作分散阻H C-OH垢劑CNMHG其它水處理劑如有機(jī)磷酸鹽、有機(jī)磷酸酯、聚磷酸鹽及其它水處藥劑復(fù)配使用,[收稿日期]2005-08-24作者簡介李遠(yuǎn)蘭(1973-),女,廣東五華人,中專,助理工程師2005年第9期廣東化工高產(chǎn)品使用的綜合性能丙烯酸/2-丙烯酸胺-2-甲基丙基磺酸( AA/AMPS)共聚1.2.1聚丙烯酸對(duì)硫酸鈣的阻垢作用物復(fù)配進(jìn)行阻磷酸鈣試驗(yàn)試驗(yàn)是以含Ca2200mg/L,PO用上述合成工藝條件得到的聚丙烯酸,以含有6800mg/5mg/L,pH為8560℃條件下測(cè)定阻垢結(jié)果,試驗(yàn)結(jié)果如表L硫酸鈣的過飽和溶液,在80℃條件下,測(cè)定了聚丙烯酸在表1聚丙烯酸對(duì)硫酸鈣的穩(wěn)定作用不同的使用濃度,對(duì)硫酸鈣過飽和溶液的穩(wěn)定作用。其試驗(yàn)使用濃度/(mg·L)穩(wěn)定作用/%結(jié)果如表1。從表1結(jié)果可以看出,在低濃度時(shí)對(duì)硫酸鈣的過飽和溶液隨著使用濃度的增加,穩(wěn)定作用也迅速提高。當(dāng)使用濃度為5mg/L時(shí)有較好的穩(wěn)定作用88.381.2.2聚丙烯酸與其它分散阻垢劑復(fù)配后的阻垢作用分散阻垢劑之間相互復(fù)配恰當(dāng),存在著協(xié)同效應(yīng),現(xiàn)與表2阻磷酸鈣結(jié)果聚丙烯酸(A)AA/AMPS(B)(A)投加量/(mg·L-)抑制磷酸鈣/%(B)投加量/(mg·L)抑制磷酸鈣/%(A+B)/%(A+B)/%/%聚丙烯酸80/20AA/AMPS11.519聚丙烯酸/80 AA/AMPS聚丙烯酸60/40 AA/AMPS52336421)80/20 AA/AMPS為80%的丙烯酸與20%的2-丙烯酸胺-2-甲基丙基磺酸共聚產(chǎn)物,其余類推從試驗(yàn)結(jié)果上看,當(dāng)聚丙烯酸與8020 AA/AMPS共聚2丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸物復(fù)配時(shí),有26%的增值效果;當(dāng)與2080 AA/AMPS共聚物(以下簡稱 AA/AMPS共聚物復(fù)配時(shí),其增減數(shù)為0;而與60/40AA/AMPS共聚物復(fù)配時(shí),A/AMPS是丙烯酸單體與2-丙烯酰胺-2-甲基丙基其增數(shù)為42%,具有較好協(xié)同效應(yīng)作用。藥劑之間復(fù)配的恰磺酸單體在一定的工藝條件下共聚而成的產(chǎn)物。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)當(dāng)有增效作用;若復(fù)配不恰當(dāng)不僅無增效甚至可能出現(xiàn)道),不同的單體在共聚物阻垢劑分子中可通過不同的作用增值數(shù)為負(fù)數(shù)。所以,藥劑復(fù)配時(shí)水垢的抑制作用,大部分機(jī)理發(fā)揮不同的阻垢作用。阻碳酸鈣、硫酸鈣垢的主要是羥能產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng),但亦有產(chǎn)生激抗作用,是藥劑復(fù)配時(shí)要注酸基;羥基、酰胺基等對(duì)阻磷酸鈣有益。AA/AMPS共聚物由意的問題。于分子結(jié)構(gòu)中不僅含有阻垢分散性能強(qiáng)的羥酸(COO)基1.2.3聚丙烯酸與緩蝕劑復(fù)配團(tuán),而且還含有強(qiáng)極性磺酸(SO,)基團(tuán),對(duì)磷酸鈣垢有卓越聚丙烯酸與緩蝕劑復(fù)配,它們之間存在協(xié)同作用或增效的阻垢能力,對(duì)三氧化鐵有良好分散性能以及鈣容忍度高等突出優(yōu)點(diǎn),特別適用于高pH、高堿度、高硬度的水質(zhì),是理作用,可以同時(shí)控制腐蝕與水垢或污垢的形成。如聚丙烯酸想的工業(yè)水處理的阻垢分散劑。與羥基乙又二瞬酸(HEOP)、苯三氮唑緩蝕劑復(fù)配在循環(huán)冷2.1AA/AMPS共聚物的合成工藝卻水系統(tǒng)中使用,有較好的緩蝕效果,可以在較寬的pH范圍以過硫酸鹽和亞硫酸氫鈉作引發(fā)劑,將丙烯酸單體與2內(nèi)使用,尤其能在堿性的條件下有效地阻止碳酸鈣和磷酸鈣丙烯酸胺-2-甲基丙基磺酸以不同的比例混合,在水溶的沉淀。液中共聚得到 AA/AMPS產(chǎn)物。AA/AMPS反應(yīng)表示式:m CH= CH n CH2CH CH-HCHr-CHfmfCHr-CH+COOHCONC—CH2SOHCOOHCONH-C-CHa2 SO3CH3丙烯酸2-丙烯酸胺-2-甲基丙基磺酸AA/AMPS2.1.1主要原料及規(guī)格加完畢,繼續(xù)攪拌反應(yīng)2~3h,得到淡黃色粘稠狀透明液體丙烯酸,聚合級(jí)工業(yè)品;2-丙烯酸胺-2-甲基丙基磺 A/AMPS共聚產(chǎn)物。酸,工業(yè)品;過硫酸銨,化學(xué)純;亞硫酸氫鈉,化學(xué)純2.2AAAV凵中國煤化工2.1.2AA/AMPS的合成2.2.1CNMHG在裝有電動(dòng)攪拌器、滴液漏斗,溫度計(jì)及回流冷凝裝置循環(huán)水中鈣離子與阻垢劑會(huì)發(fā)生反應(yīng),生成絡(luò)合物或鰲的反應(yīng)燒瓶中加入一定量的水,開動(dòng)攪拌,加熱升溫,當(dāng)升至合物沉淀發(fā)生沉淀時(shí)的藥劑濃度為鈣容忍度,鈣容忍度定的溫度后,在兩個(gè)燒瓶口中同時(shí)滴加單體丙烯酸與2-測(cè)定方法:在30℃,pH=8.5,Ca2‘濃度為2000mg/L的溶液丙烯酸胺-2-甲基丙基磺酸的混合液和引發(fā)劑水溶液,滴中滴加阻垢劑至產(chǎn)生沉淀,記錄阻垢劑的加入量,此濃度為廣東化工2005年第9期該阻垢劑的鈣容忍度。用上述工藝得到 AA/AMPS共聚物及從試驗(yàn)結(jié)果可以看出,本合成產(chǎn)品 AA/AMPS對(duì)磷酸鈣其它阻垢劑測(cè)試結(jié)果見表3。阻垢性能優(yōu)于常用的阻垢劑,濃度為7mg/L時(shí)的阻垢率為表3鈣容忍度比較100%。藥劑名稱生成沉淀的濃度/(mg·L1)2.2.4分散氧化鐵性能聚丙烯酸(PAA)氧化鐵在循環(huán)冷卻水材質(zhì)表面上沉積不但會(huì)降低傳熱羥基乙叉二磷酸(HEDP)效率,同時(shí)會(huì)導(dǎo)致鐵細(xì)菌繁殖,引起垢下腐蝕的問題。因此AA/AMPS15000抑制和分散氧化鐵的沉積就顯得重要性。分散氧化鐵性能由表3結(jié)果可以看出,用本合成工藝得到的AA/AMPS試驗(yàn)的條件為:Ca2=150mg/L,Fe3=10mg/L,pH=9.0的鈣容忍度是十分高的。水溶溫度T=50℃,時(shí)間=5h,藥劑濃度10mg/L。試驗(yàn)結(jié)果2.2.2阻碳酸鈣垢性能如表6。表6分散氧化鐵性能試驗(yàn)結(jié)果碳酸鈣靜態(tài)阻垢性能試驗(yàn),其試驗(yàn)所定的條件:Ca·濃度:150mg/L(以鈣離子計(jì)),堿度:300mg/L(以碳酸鈣計(jì)),藥劑名稱透光率/%pH=85,時(shí)間:24h。對(duì) AA/AMPS及常用的阻垢劑進(jìn)行評(píng)羥基乙又二驥酸丙烯酸定,試驗(yàn)結(jié)果如表4AA/AMPS表4各藥劑濃度對(duì)應(yīng)的阻垢率/%透光率越低,表明藥劑分散氧化鐵的性能越好,從試驗(yàn)結(jié)果藥劑名稱藥劑濃度可知,合成的 AA/AMPS對(duì)氧化鐵有著十分優(yōu)良的分散性能羥基乙叉二醉酸(HEDP)0.286.78.4937833結(jié)論水解聚馬來酸酐(HPMA)55.256.768.488.399.3乙二胺四甲又膦酸( EDTMPS)90.292.193.892.792(1)用本合成工藝條件得到的聚丙烯酸為低聚合度的產(chǎn)AA/AMPS品,廣泛用于工業(yè)水處理分散阻垢劑,產(chǎn)品質(zhì)量性能好,現(xiàn)已工業(yè)化生產(chǎn),有較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。從表中可以看出, AA/AMPS對(duì)碳酸鈣的阻垢率都優(yōu)于其它2) AA/AMPS共聚物是由于引進(jìn)了2-丙烯酸胺-2阻垢劑,當(dāng)濃度為10mg/L時(shí),碳酸鈣的阻垢率為10%甲基丙基磺酸基團(tuán),使產(chǎn)品性能有了進(jìn)一步的提高,特別是2.2.3阻磷酸鈣性能在“鈣容忍度”和阻磷酸鈣垢有卓越的阻垢能力及對(duì)氧化有磷酸鈣靜態(tài)阻垢性能試驗(yàn)所采用的條件為:Ca濃度:著優(yōu)良的分散性能,是一個(gè)很有潛質(zhì)的產(chǎn)品。250mg/L(以鈣離子計(jì)),堿度:300mg/L(以碳酸鈣計(jì)),溫度60℃,pH=8.5,PO,:5.0mg/L,時(shí)間:24h,試驗(yàn)結(jié)果見表5。參考文獻(xiàn)表5靜態(tài)阻碳酸鈣試驗(yàn)中各藥劑濃度對(duì)應(yīng)的阻垢率/%[1]鄭承旺,丙烯酸共聚物分散的應(yīng)用[冂].丙烯酸化工與應(yīng)用藥劑名稱藥劑濃度/(mg·L1)羥基乙叉二辨酸(HEDP)[2]王月珍,丙烯酸型印染增稠劑的合成[玎].丙烯酸化工與應(yīng)用13.515.718,216.319.3水解聚馬來酸酐(HPMA)2000,2-2117.520.335.236.238.8丙烯酸/丙烯酸羥丙酯( AA/HPA)10.525,25.390.59298.731李凡修,共聚物類阻垢劑的研制進(jìn)展[,工業(yè)水處理:020AA/AMPS16.380.598.7100.0(3):7-10.《有機(jī)硅氟資訊》2006年征訂啟事《有機(jī)硅氟資訊》創(chuàng)刊于2001年,月刊,大16開本,彩色A類:訂閱《有機(jī)硅氟資訊》,費(fèi)用:150元/年封面精美印刷,是全國唯一的報(bào)道有機(jī)硅與有機(jī)氟行業(yè)市世求信自15個(gè)產(chǎn)旦內(nèi))一年12期,費(fèi)用:500場(chǎng)最新動(dòng)態(tài)的信息期刊。主要提供有機(jī)硅氟行業(yè)國內(nèi)外市某化二中國煤訊》)場(chǎng)信息、研發(fā)動(dòng)態(tài)新技術(shù)、新產(chǎn)品等內(nèi)容。是您了解國內(nèi)外CNMH(華路116號(hào)廣東省有機(jī)硅氟工業(yè)最新進(jìn)展的重要刊物。重化工業(yè)廳信息中心《有機(jī)硅氟資訊》編輯部收訂閱類型電子郵箱:si-@163.c0m電話:020-83380392