AMPS共聚物的合成、结构表征及阻碳酸钙垢机理研究.pdf

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1、2014年5月西安石油大学学报(自然科学版)Mav2014第29卷第3期JournalofXianShiyouUniversity(NaturalScienceEdition)V01．29No．3文章编号：1673-064X(2014)03-0097-06MA／AA／AMPS共聚物的合成、结构表征及阻碳酸钙垢机理研究郭亮，金莉，杨剑，李东旭，折利军，郭蒲，朱科(1．中国石油长庆油田分公司第一采油厂，陕西延安716000；2．陕西科技大学化学与化工学院教育部轻化工助剂化学与技术重点实验室，陕西西安710021)摘要：以马来酸酐(MA)、丙烯酸(AA)和2一丙烯酰胺一

2、2一甲基丙磺酸(AMPS)为原料，通过自由基溶液共聚合制得MA／AA／AMPS共聚物阻垢剂。采用红外光谱(FTIR)、核磁共振光谱(HNMR和C13NMR)和热重方法(TG—DTA)分析了MA／AA／AMPS的结构和热稳定性；采用静态阻垢法测定了MA／AA／AMPS对CaCO的抑制性能；采用扫描电镜(SEM)和x一射线衍射(XRD)研究了碳酸钙垢样的表面形貌和结晶习性。结果表明：MA／AA／AMPS共聚物对碳酸钙具有优良的抑制性能，且适用于高温环境；MA／AA／AMPS的加入改变了碳酸钙的晶体形貌和晶体结构，能使亚稳态的球霰石和文石稳定地存在，形成的碳酸钙是方解石

3、、球霰石和文石的混合物。关键词：碳酸钙；阻垢剂；晶体；扫描电镜；X一射线衍射中图分类号：TQ085．4文献标识码：A在工业用水系统中，常投加化学阻垢剂以抑制、酐(CMA)、丙烯酸(AA)和丙烯酰胺(AM)为单体以阻止碳酸钙、硫酸钙等水垢的形成，从而降低污垢对三元共聚的方法合成了聚合物阻垢剂。本文以马来设备和管道的损害并延长其寿命，减少能源浪酸酐(MA)、丙烯酸(AA)和2一丙烯酰胺一2一甲基费¨4。。而共聚物类阻垢剂因其分子链上同时含有丙磺酸(AMPS)为原料，以次亚磷酸钠作为缓聚剂，羧酸基、羟基、磺酸基、酰胺基、膦酰基等多种功能基通过自由基溶液共聚合制得MA／A

4、A／AMPs共聚物团，是一种更高效、多功能且低毒的绿色阻垢剂，故阻CaCO垢剂，含有羧酸基、磺酸基和有机磷3种其在水处理中受到越来越多研究者的关注。。很功能基团；利用红外光谱(FI'IR)、核磁共振光谱多研究者利用马来酸酐、丙烯酸、丙烯酸酯及含双键(HNMR和C”NMR)和热重方法(TG—DTA)分析的磺酸等制备具有良好阻垢性能的共聚物阻垢剂，了MA／AA／AMPS的结构和热稳定性；采用扫描电但他们大多只研究了合成的共聚物对碳酸钙、硫酸镜(SEM)和x一射线衍射(XRD)研究了MA／AA／钙的阻垢性能，并没有对共聚物阻垢剂的结构及阻AMPS共聚物对CaCO垢的表面

5、形貌及结晶习性的垢机理进行深层次探讨本文主要研究了马来影响。酸酐共聚物的结构及其阻止碳酸钙垢形成的机理。1实验部分何焕杰等人采用马来酸酐(MA)／丙烯酸羟丙酯(HPA)／异丙烯膦酸(IPPA)为原料通过乳液聚合的1．1原料方式合成了一类聚合物阻垢剂，刘明华¨以马来酸马来酸酐(MA)，分析纯，天津市博迪化工有限收稿日期：2013-11—19基金项目：教育部留学回国人员科研启动基金(编号：1707)作者简介：郭亮(1980一)，男，工程师，主要从事油水井压裂、酸化等增产增注工艺的研究。E—mail：guolcq@petrochina．com．cn_一98一西安石油大学

6、学报(自然科学版)公司；丙烯酸(AA)，分析纯，天津市红岩化学试剂药剂(Ca质量浓度为250mg·L～，HCO一质量浓厂；2一丙烯酰胺一2一甲基丙磺酸(AMPS)，工业度为250mg·L)，置于8O℃水浴中，恒温10h后品，上海富蔗化工有限公司；次亚磷酸钠，分析纯，天冷却过滤，采用EDTA滴定法测定滤液中ca含津红岩化学试剂厂；过硫酸铵(APS)，分析纯，天津量，同时作空白试验，计算CaCO沉积的抑制能力：市红岩化学试剂厂；氢氧化钠，分析纯，天津市红岩Pl-P0×100％7／=。(1)化学试剂厂；去离子水。1．2MA／AA／AMPS共聚物的合成及纯化过程式中：叼为

7、阻垢率，P和P。分别为加和不加药剂在装有搅拌器、恒压滴液漏斗的250mL三口烧过滤液中Ca¨的质量浓度。瓶中，待温度升至50～60℃时，加入一定量的马来1．5碳酸钙垢样的表面形貌和结晶习性分析方法酸酐和去离子水(m(马来酸酐)：m(去离子水)=采用S一4800扫描电子显微镜(日本日立公5：23)，用30％的NaOH水溶液调pH值至4～5，然司)分析未加共聚物阻垢剂的碳酸钙垢样(空白)和后依次加入次亚磷酸钠2份和丙烯酸l0份，升温至加入共聚物阻垢剂的碳酸钙垢样的表面形貌；采用9O℃时，分别从两侧滴加质量分数为10％的AMPSD8DISCOVERX一射线衍射仪(德国B

8、ruker