聚醚型无磷共聚物的合成及其阻垢性能.pdf

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1、第30卷第5期应用化学V0l_30Iss．52013年5月CHINESEJ0URNAL0FAPPUEDCHEMISTRYMay2013聚醚型无磷共聚物的合成及其阻垢性能李娜。符嫦娥周钰明陆神品。杨维本(南京师范大学化学与材料科学学院南京210097；江苏广播电视大学南京210036；东南大学化学化工学院南京211189)摘要以水为溶剂，丙烯酸(AA)和烯丙氧基聚醚羧酸钠(APEX)为单体，合成了一种新型的无磷聚醚共聚物(APEX／AA)。通过红外光谱、热重分析及凝胶渗透色谱对聚合物进行了表征。通过静态法评价了APEX／AA用量、溶液钙离子浓度、pH值、温度对APEX／AA阻磷酸钙垢率的影响。

2、结果表明，聚合物APEX／AA有良好的热稳定性(至350℃才明显失重)，相对分子质量分布可控(PDI=1．41～1．88)。APEX／AA在用量6mg／L时阻磷酸钙垢率达到100％，APEX／AA阻磷酸钙垢效果优于羟基亚乙基二膦酸、丙烯酸／丙烯酸羟丙酯、2-膦酸丁烷·1，2，4-三羧酸等商业阻垢剂，适用于高钙(c浓度200～2000mg／L)、高pH值(7．5～11．0)和高温(75—95℃)水质，是一种工业循环水系统中性能优良的阻磷酸钙垢无磷阻垢剂。关键词循环冷却水，无磷共聚物，磷酸钙中图分类号：0632．3文献标识码：A文章编号：1000-0518(2013)05-0528-06DOI：

3、10．3724／SP．J．1095．2013．20347在工业循环冷却水系统中，通常需要添加阻垢缓蚀剂以抑制结垢、延缓腐蚀和提高冷却水循环倍率，从而达到节约水资源、减少废水排放的目的。目前，应用较多且阻垢效果较好的为磷酸盐类阻垢剂¨，如羟基亚乙基二膦酸(HEDP)、多氨基多醚基磷酸盐(PAPEMP)，但此类阻垢剂容易水解或被系统中存在的杀生剂氧化分解，生成po3一离子，与水中含量较高的ca作用生成极难去除的磷酸钙沉淀。同时磷系阻垢剂还充当水中细菌和藻类的营养成分，易引起水源的富营养化而造成水资源的污染引。另一类阻垢效果较好的为羧酸类阻垢剂，如聚丙烯酸(PAA)、丙烯酸／丙烯酸羟丙酯(T-22

4、5)。此类阻垢剂主要针对碳酸钙、磷酸钙的阻垢效果不理想。烯丙基聚乙二醇中醚键具有较好的分散性能，可以有效的防止钙凝胶形成，且聚氧乙烯醚可生物降解成CO和HO]。磺酸盐共聚物APES／AA[5刮是新一代的无磷阻垢剂，其阻磷酸钙的效率明显提高，对水硬度、温度有更高的承受能力，但APES中仍含会引起水源富营养化的氮。本文以烯丙基聚乙二醇单醚(APEO)为原料制备了不含磷、氮的烯丙基聚醚羧酸钠(APEX)，并采用水溶液聚合法与丙烯酸(AA)共聚得到一种绿色环保共聚物阻垢剂APEX／AA1实验部分1．1试剂和仪器烯丙基聚乙二醇单醚(APEO)，工业品；丙烯酸(AA，江苏江海化工有限公司)，工业品；14

5、丁内酯(江苏江海化工有限公司)，工业品；过硫酸铵(上海久亿化学试剂有限公司)，分析纯；无水氯化钙(黄骅江峰化学品有限公司)，分析纯；磷酸二氢钾(国药集团化学试剂有限公司)，分析纯。DF—I型集热式磁力搅拌器(上海维城仪器有限公司)；NEXUS670型红外光谱仪(美国Nicolet公司)，KBr压片；Pyris-1TGA型热重分析仪(美国PERKIN—ELMER公司)，样品量为l0mg，N：气气氛，N气流量为4L／min，升温速度为10~C／min，温度范围为25～650oC。1515-2414型水溶性凝胶色谱柱凝2012-08-13收稿，2012—10-24修回国家自然科学基金(512782

6、53一)、江苏省自然科学基金(BK2011691)资助项目通讯联系人：杨维本，副教授；Tel：025．85891707；E．mail：yangwb007@njnu．edu．cn；研究方向：多孔吸附材料的合成与表征；新型有机物污染治理与理论第5期李娜等：聚醚型无磷共聚物的合成及其阻垢性能529胶渗透色谱仪(美国Waters公司)。四氢呋喃为流动相，聚乙二醇为标准物，柱温40℃，流速0．6mL／min，进样量100L，样品浓度lg／L。1．2实验方法1．2．1烯丙氧基聚醚羧酸盐(APEX)单体的合成将80gAPEO和10g氢氧化钠装入三口圆底烧瓶中，室温搅拌碱化2．0h后加入15g1，4一丁内酯

7、，滴加时将反应温度逐渐升至(804-1)℃。继续保温2．0h后停止加热、搅拌。反应结束后，上层溶液清亮呈酒红色，下层略有固体。冷却至室温并将产物倒人3倍体积的无水乙醇中。抽滤，除去下层固体。然后进行减压蒸馏除去乙醇，并将含有微量乙醇的产物置于烘箱中，干燥得酒红色粘稠状透明液体烯丙氧基聚乙烯氧基丁酸钠(APEX)。反应方程式及产物APEX结构如Scheme1所示。CH2一cH—CH2十ocH2CH2—。0HNa