聚醚類無磷共聚阻垢劑AA-APEY-AMPS的合成及其性能研究.pdf

1、本文以烯丙氧基聚醚類阻垢緩蝕劑為研究方向，以無磷、新型、高效、環(huán)境友好為目的，成功合成了聚醚類多功能團(tuán)三元共聚阻垢劑丙烯酸/烯丙基聚氧乙烯羧酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AA/APEY/AMPS）。根據(jù)研究結(jié)果表明，該水處理劑具有制備工藝簡單、阻垢性能優(yōu)異、分散緩蝕性能良好等特點(diǎn)。
　　首先，用馬來酸酐對烯丙基聚氧乙烯醚(APEG)進(jìn)行封端羧基功能化，通過酯化反應(yīng)，合成了烯丙基聚氧乙烯醚羧酸鹽(APEY)大分子單體，之后將大分

2、子單體與丙烯酸（AA）、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)進(jìn)行共聚反應(yīng)，制備了無磷聚醚三元共聚阻垢劑AA/APEY/AMPS(簡稱PAYS)。同時，對大單體和共聚物進(jìn)行了紅外光譜(FTIR)、核磁共振氫譜(1H-NMR)和熱重分析(TGA)表征，分析表明，APEG末端成功接上馬來酸分子，AA、APEY、AMPS發(fā)生共聚反應(yīng)且共聚物熱穩(wěn)定性增強(qiáng)。并且研究了單體配比、引發(fā)劑用量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間和鏈轉(zhuǎn)移劑對PAYS阻垢性能的影響，確

3、定了合成的最佳工藝。
　　然后，采用靜態(tài)阻垢法考察了AA/APEY/AMPS的阻垢性能、分散氧化鐵，并利用旋轉(zhuǎn)掛片腐蝕儀評定了緩蝕性能?？疾旖Y(jié)果表明，共聚物PAYS具有優(yōu)異的阻垢分散效果，同時也具備良好的緩蝕性能。在最佳工藝條件下，投加量為12mg·L-1時，碳酸鈣的阻垢率達(dá)到最大81.2％;投加量為5mg·L-1時，硫酸鈣的阻垢率達(dá)到最大100％;在投加量為6mg·L-1時，磷酸鈣阻垢率達(dá)到最大100％;投加量為20mg·L-1

4、時，硫酸鋇的阻垢率最大到75.4％。另外，PAYS用量為7mg/L時，分散氧化鐵的透過率達(dá)到最小值13.2％;當(dāng)投加量為40mg/L時，PAYS對A3碳鋼的緩蝕率達(dá)到最大值77.5％。將AA/APEY/AMPS與市場上應(yīng)用的水處理劑進(jìn)行了對比研究，發(fā)現(xiàn)其具有明顯的優(yōu)勢，性能優(yōu)于大部分市售阻垢劑。除此之外，還考察了循環(huán)水質(zhì)對PAYS性能的影響，結(jié)果表明共聚物在條件苛刻的水質(zhì)中仍能具有良好的阻垢緩蝕分散性能。
　　通過掃描電子顯微鏡(

5、SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)和X-射線粉末衍射(XRD)，對碳酸鈣、硫酸鈣、磷酸鈣、硫酸鋇的水垢表面形貌和晶體結(jié)構(gòu)的變化進(jìn)行了詳細(xì)的分析。發(fā)現(xiàn)在加入PAYS之后，水垢的的形貌、晶體尺寸以及晶型發(fā)生了明顯的變化。因此我們對PAYS阻垢機(jī)理進(jìn)行了深入的探討，得出以下結(jié)論:在水垢成核階段通過螯合作用和吸附作用共同影響使晶核無法正常生長;在晶體生長階，分散作用增加螯合物的溶解度，靜電斥力作用阻礙水垢的碰撞聚集，從而使水垢變得松軟易于沖走，