[发明专利]聚衣康酸及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于海水的绿色阻垢剂及制法，具体涉及一种聚衣康酸及其制法。

背景技术

随着人们环保意识的增强和水资源的日益短缺，提高工业冷却水的循环利用率已迫在眉睫，很多水系统会在高硬，高碱的水质条件下运行。随着绿色化学的提出，研制、设计并合成无毒、无污染、易降解的水处理剂已成为重要的研究方向。

衣康酸采用生物发酵法制成，具有较强的生物降解能力，不同于其它二元羧酸依赖于石化产品的分离，在能源危机日益严重的今天，衣康酸不断显示出它在同类产品中的优越性。目前有关衣康酸的研究工作主要集中在衣康酸和其他活性单体(甲基丙烯酸、丙烯酸)的共聚物方面，其中丙烯酸类单体价格昂贵，增加了共聚物的生产成本，而且不能生物降解。

聚衣康酸合成和应用方面的文献资料很少，主要是因为衣康酸均聚反应时间长(几天/甚至几周)，聚合产率低，其作为阻垢分散剂在国内外鲜见专门的研究报告。现有聚衣康酸合成技术中，美国专利US 522359、US 5336744均提出，采用完全中和衣康酸为单体，在水相中合成聚衣康酸，与传统聚合方法相比，产率有所提高。国内张彦河等人(《工业水处理》，2006，26(8)，21-22.)在氧化还原型引发剂的催化作用下，使用一种复合的分子链转移剂(由异丙醇和一种无机化合物组成)，合成聚衣康酸。研究结果表明所合成的聚衣康酸具有一定的阻垢性和生物降解性。

与以往聚衣康酸聚合物制备工艺相比，本发明的聚衣康酸聚合物制备工艺简单，单体残余量少，转化率高，聚合时间短，能耗低，无三废排出。目前关于聚衣康酸作为阻垢剂应用于工业水处理领域鲜有专利报道，把聚衣康酸作为海水利用领域的阻垢剂更未有文献报道。

发明内容

本发明是提供一种聚合时间短，转化率高，生产工艺简单，无三废排出的聚衣康酸及其制法。

具体来说，本发明提供了如下多个技术方案：

一种聚衣康酸，其特征在于，其由衣康酸单羧酸盐单元和衣康酸二羧酸盐单元构成，其通过标准聚氧化乙烯(PEO)用凝胶渗透色谱仪测定的重均分子量和数均分子量为1000～10000；优选数均分子量为2000～6000，重均分子量为3000～7000；更优选数均分子量为2800～5900，重均分子量为3300～6800。

一种聚衣康酸，其特征在于，制备反应过程如下：

其中M代表碱金属，其为一元碱，优选氢氧化钠、氢氧化钾；或二元碱，优选氢氧化钙；L表示碱金属的化合价，为1或者2；R代表M或H，但是在该聚衣康酸中，R不全为碱金属M或者不全为H。

一种聚衣康酸，其特征在于，其由衣康酸单羧酸盐单元和衣康酸二羧酸盐单元构成，其通过下述方法制备：

(a)衣康酸单体与可溶性碱反应，制备部分中和的衣康酸单体；

(b)通过引发剂在水相中聚合而得聚衣康酸。

一种聚衣康酸的制备方法，其特征在于，该方法包括步骤：

(a)衣康酸单体与可溶性碱反应，制备部分中和的衣康酸单体，

(b)通过引发剂在水相中聚合而得聚衣康酸。

上面所述聚衣康酸或所述制备方法，其中单体溶液是在加入引发剂的过程中，作为单独的一种溶液，与引发剂同时缓慢滴加到反应器中。

其中，制备本发明的上述聚衣康酸时，衣康酸单体与可溶性碱反应时，放出大量的热，需用水或冰水冷却。其中，整个聚合过程，温度控制在60℃～120℃之间，优选70～80℃，更优选80℃。

其中，衣康酸单体的中和度为25％～100％(以衣康酸中羧基的物质的量为基准)，优选40～75％，更优选75％。可溶性碱可以是一元碱(如氢氧化钠、氢氧化钾等)，也可以是二元碱(如氢氧化钙等)，碱的浓度为40％～50％(质量百分比)。

其中，引发剂包括在本发明反应温度可以分解的所有引发剂，例如过硫酸钾，过硫酸钠，过硫酸铵等，优选为过硫酸铵。引发剂加入量为(以衣康酸质量为基准)3％～11％，优选5.5％～8.8％，更优选5.5％所得聚合物阻垢效果最佳。

其中，部分中和的衣康酸单体和引发剂的加料时间为1.0～3.0小时，优选1.0～2小时，更优选1.0小时。另外，单体和/或引发剂滴加完毕后，继续聚合0.5～8小时，优选0.5～1小时，更优选1小时。