聚丙烯酸、丙烯酸共聚物的合成与应用

48广东化工2005年第9期聚丙烯酸、丙烯酸共聚物的合成与应用李远兰,陈淑娴2(1.广东省石油化工研究院,广东广州510665;2.中科院华南植物园,广东广州510650)[摘要]介绍了聚丙烯酸、丙烯酸共聚物的合成方法,以及在工业循环冷却水中的应用、原理、性能。[关键词]丙烯酸;共聚物;合成;应用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异,有着不同的用(1)主要原料及规格途。它广泛用于石油、采矿业用分散剂,合成洗涤用分散聚合单体:丙烯酸,聚合级工业品;引发剂:过硫酸铵,工剂,印染增稠剂2及工业循环冷却水处理分散阻垢剂。因业品;链转移剂:低碳醇,工业品;阻聚剂:RS,工业品。此,在合成方法上采用不同的工艺条件,合成出不同分子量(2)聚合反应的聚丙烯产品,以满足应用上的需要。就工业循环冷却水用在一个带有搅拌、测温仪、升温装置及与高位槽连接的作分散阻垢剂而言,聚丙烯酸为低聚合度的产品,其平均分聚合反应釜,将部分的水、链转移剂及阻聚剂投放于聚合釜子量在1006000范围内有较好的分散阻垢效果,另外,为中,用氮气置换聚合釜中的空气后加热升温,当温度升至所提高产品的使用性能和效果,引进其它基团,将丙烯酸与其需的温度时,停止加热,并改为冷却形式,以除去聚合时产生它单体共聚,或与其它水处理药剂复配,以得到更好的应用过多的热。将丙烯酸溶液和引发剂溶液同时加入到聚合反效果。应釜中,温度控制在80-100℃,物料加入时间为1~2h,完1聚丙烯酸毕,保温继续反应1-2h,冷却,得到无色或微黄色透明的溶11聚丙烯酸的合成工艺液状产物,用乌氏粘度计测定其极限粘度(30℃)为0.055用于工业水处理剂的聚丙稀酸是以过硫酸盐为引发剂0. 10dv go醇类为链转移剂添加少量的阻聚剂,在水溶液中将丙烯酸1.2聚丙烯酸性能及应用单体聚合而成。产品聚丙烯酸的平均分子量测定是用乌氏此合成产物为低分子量聚电解质,在水中电离生成带负粘度计测定其极限粘度。丙烯酸聚合反应表示式为:电荷的阴离子具有强烈的吸附作用,又具有良好的鳌合性能,能有效地阻止水溶液中碳酸钙、磷酸钙成垢,同时还能分ncH2=cH-CoOH5发剂散非沮砂粉尘腐蚀产物和牛物粘泥等,是循环冷却水系中国煤化工烯酸可单独作分散阻H C-OH垢剂CNMHG其它水处理剂如有机磷酸盐、有机磷酸酯、聚磷酸盐及其它水处药剂复配使用,[收稿日期]2005-08-24作者简介李远兰(1973-),女,广东五华人,中专,助理工程师2005年第9期广东化工高产品使用的综合性能丙烯酸/2-丙烯酸胺-2-甲基丙基磺酸( AA/AMPS)共聚1.2.1聚丙烯酸对硫酸钙的阻垢作用物复配进行阻磷酸钙试验试验是以含Ca2200mg/L,PO用上述合成工艺条件得到的聚丙烯酸,以含有6800mg/5mg/L,pH为8560℃条件下测定阻垢结果,试验结果如表L硫酸钙的过饱和溶液,在80℃条件下,测定了聚丙烯酸在表1聚丙烯酸对硫酸钙的稳定作用不同的使用浓度,对硫酸钙过饱和溶液的稳定作用。其试验使用浓度/(mg·L)稳定作用/%结果如表1。从表1结果可以看出,在低浓度时对硫酸钙的过饱和溶液随着使用浓度的增加,稳定作用也迅速提高。当使用浓度为5mg/L时有较好的稳定作用88.381.2.2聚丙烯酸与其它分散阻垢剂复配后的阻垢作用分散阻垢剂之间相互复配恰当,存在着协同效应,现与表2阻磷酸钙结果聚丙烯酸(A)AA/AMPS(B)(A)投加量/(mg·L-)抑制磷酸钙/%(B)投加量/(mg·L)抑制磷酸钙/%(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为80%的丙烯酸与20%的2-丙烯酸胺-2-甲基丙基磺酸共聚产物,其余类推从试验结果上看,当聚丙烯酸与8020 AA/AMPS共聚2丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸物复配时,有26%的增值效果;当与2080 AA/AMPS共聚物(以下简称 AA/AMPS共聚物复配时,其增减数为0;而与60/40AA/AMPS共聚物复配时,A/AMPS是丙烯酸单体与2-丙烯酰胺-2-甲基丙基其增数为42%,具有较好协同效应作用。药剂之间复配的恰磺酸单体在一定的工艺条件下共聚而成的产物。据文献报当有增效作用;若复配不恰当不仅无增效甚至可能出现道),不同的单体在共聚物阻垢剂分子中可通过不同的作用增值数为负数。所以,药剂复配时水垢的抑制作用,大部分机理发挥不同的阻垢作用。阻碳酸钙、硫酸钙垢的主要是羟能产生协同效应,但亦有产生激抗作用,是药剂复配时要注酸基;羟基、酰胺基等对阻磷酸钙有益。AA/AMPS共聚物由意的问题。于分子结构中不仅含有阻垢分散性能强的羟酸(COO)基1.2.3聚丙烯酸与缓蚀剂复配团,而且还含有强极性磺酸(SO,)基团,对磷酸钙垢有卓越聚丙烯酸与缓蚀剂复配,它们之间存在协同作用或增效的阻垢能力,对三氧化铁有良好分散性能以及钙容忍度高等突出优点,特别适用于高pH、高碱度、高硬度的水质,是理作用,可以同时控制腐蚀与水垢或污垢的形成。如聚丙烯酸想的工业水处理的阻垢分散剂。与羟基乙又二瞬酸(HEOP)、苯三氮唑缓蚀剂复配在循环冷2.1AA/AMPS共聚物的合成工艺却水系统中使用,有较好的缓蚀效果,可以在较宽的pH范围以过硫酸盐和亚硫酸氢钠作引发剂,将丙烯酸单体与2内使用,尤其能在碱性的条件下有效地阻止碳酸钙和磷酸钙丙烯酸胺-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产物。AA/AMPS反应表示式: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主要原料及规格加完毕,继续搅拌反应2~3h,得到淡黄色粘稠状透明液体丙烯酸,聚合级工业品;2-丙烯酸胺-2-甲基丙基磺 A/AMPS共聚产物。酸,工业品;过硫酸铵,化学纯;亚硫酸氢钠,化学纯2.2AAAV凵中国煤化工2.1.2AA/AMPS的合成2.2.1CNMHG在装有电动搅拌器、滴液漏斗,温度计及回流冷凝装置循环水中钙离子与阻垢剂会发生反应,生成络合物或鳌的反应烧瓶中加入一定量的水,开动搅拌,加热升温,当升至合物沉淀发生沉淀时的药剂浓度为钙容忍度,钙容忍度定的温度后,在两个烧瓶口中同时滴加单体丙烯酸与2-测定方法:在30℃,pH=8.5,Ca2‘浓度为2000mg/L的溶液丙烯酸胺-2-甲基丙基磺酸的混合液和引发剂水溶液,滴中滴加阻垢剂至产生沉淀,记录阻垢剂的加入量,此浓度为广东化工2005年第9期该阻垢剂的钙容忍度。用上述工艺得到 AA/AMPS共聚物及从试验结果可以看出,本合成产品 AA/AMPS对磷酸钙其它阻垢剂测试结果见表3。阻垢性能优于常用的阻垢剂,浓度为7mg/L时的阻垢率为表3钙容忍度比较100%。药剂名称生成沉淀的浓度/(mg·L1)2.2.4分散氧化铁性能聚丙烯酸(PAA)氧化铁在循环冷却水材质表面上沉积不但会降低传热羟基乙叉二磷酸(HEDP)效率,同时会导致铁细菌繁殖,引起垢下腐蚀的问题。因此AA/AMPS15000抑制和分散氧化铁的沉积就显得重要性。分散氧化铁性能由表3结果可以看出,用本合成工艺得到的AA/AMPS试验的条件为:Ca2=150mg/L,Fe3=10mg/L,pH=9.0的钙容忍度是十分高的。水溶温度T=50℃,时间=5h,药剂浓度10mg/L。试验结果2.2.2阻碳酸钙垢性能如表6。表6分散氧化铁性能试验结果碳酸钙静态阻垢性能试验,其试验所定的条件:Ca·浓度:150mg/L(以钙离子计),碱度:300mg/L(以碳酸钙计),药剂名称透光率/%pH=85,时间:24h。对 AA/AMPS及常用的阻垢剂进行评羟基乙又二驥酸丙烯酸定,试验结果如表4AA/AMPS表4各药剂浓度对应的阻垢率/%透光率越低,表明药剂分散氧化铁的性能越好,从试验结果药剂名称药剂浓度可知,合成的 AA/AMPS对氧化铁有着十分优良的分散性能羟基乙叉二醉酸(HEDP)0.286.78.4937833结论水解聚马来酸酐(HPMA)55.256.768.488.399.3乙二胺四甲又膦酸( EDTMPS)90.292.193.892.792(1)用本合成工艺条件得到的聚丙烯酸为低聚合度的产AA/AMPS品,广泛用于工业水处理分散阻垢剂,产品质量性能好,现已工业化生产,有较好的社会效益和经济效益。从表中可以看出, AA/AMPS对碳酸钙的阻垢率都优于其它2) AA/AMPS共聚物是由于引进了2-丙烯酸胺-2阻垢剂,当浓度为10mg/L时,碳酸钙的阻垢率为10%甲基丙基磺酸基团,使产品性能有了进一步的提高,特别是2.2.3阻磷酸钙性能在“钙容忍度”和阻磷酸钙垢有卓越的阻垢能力及对氧化有磷酸钙静态阻垢性能试验所采用的条件为:Ca浓度:着优良的分散性能,是一个很有潜质的产品。250mg/L(以钙离子计),碱度:300mg/L(以碳酸钙计),温度60℃,pH=8.5,PO,:5.0mg/L,时间:24h,试验结果见表5。参考文献表5静态阻碳酸钙试验中各药剂浓度对应的阻垢率/%[1]郑承旺,丙烯酸共聚物分散的应用[冂].丙烯酸化工与应用药剂名称药剂浓度/(mg·L1)羟基乙叉二辨酸(HEDP)[2]王月珍,丙烯酸型印染增稠剂的合成[玎].丙烯酸化工与应用13.515.718,216.319.3水解聚马来酸酐(HPMA)2000,2-2117.520.335.236.238.8丙烯酸/丙烯酸羟丙酯( AA/HPA)10.525,25.390.59298.731李凡修,共聚物类阻垢剂的研制进展[,工业水处理:020AA/AMPS16.380.598.7100.0(3):7-10.《有机硅氟资讯》2006年征订启事《有机硅氟资讯》创刊于2001年,月刊,大16开本,彩色A类:订阅《有机硅氟资讯》,费用:150元/年封面精美印刷,是全国唯一的报道有机硅与有机氟行业市世求信自15个产旦内)一年12期,费用:500场最新动态的信息期刊。主要提供有机硅氟行业国内外市某化二中国煤讯》)场信息、研发动态新技术、新产品等内容。是您了解国内外CNMH(华路116号广东省有机硅氟工业最新进展的重要刊物。重化工业厅信息中心《有机硅氟资讯》编辑部收订阅类型电子邮箱:si-@163.c0m电话:020-83380392