[发明专利]抗菌阻垢剂改性马来酸酐-苯乙烯磺酸钠共聚物的制备方法

说明书

一 技术领域

本发明涉及一种工业循环冷却水系统用阻垢分散剂的制备方法及相关性能，属于工业循环水处理药剂的研制与新技术开发领域，特别是一种抗菌阻垢的改性马来酸酐-苯乙烯磺酸钠共聚物的制备方法与相关性能。

二 背景技术

20世纪80年代初，美国开发了磺化苯乙烯-马来酸酐共聚物的钠盐，用作高温钻井泥浆稀释剂。美国Betgz Inc.、Dow Chemical Co.、Monsanto Co.和英国、德国的一些公司对SS-MA作了进一步的改进作为水质稳定剂和污水处理剂。美国BETZ公司提出采用磺化苯乙烯/马来酸酐共聚物作水质阻垢剂。该阻垢剂对多种垢物均有良好的抑制效果，适用于多种水系统日本瑞翁公司提出用马来酸与C5烯烃的共聚水解产物与一定比例的磷酸化合物作阻垢剂。国外一些著名的水处理药剂生产公司如Retz Laboratories公司，Calgon公司，Dearborn化学品有限公司，BF Goodrich公司，Nalco化学公司和Rohm&Haas公司，以含磺酸基团单体为基本原料合成了许多性能良好的聚合物阻垢剂。

国内这类产品的开发已经接近国外90年代水平，王振宇在2-膦基-1，2，4-三羧酸丁烷(PBTC)中引入了磺酸基，提高了其阻Ca₃(PO₄)₂和CaCO₃垢的效果。熊蓉春以水为溶剂，过氧化物为引发剂，烯丙基磺酸钠、丙烯酸、马来酸酐为单体，合成了性能良好的烯丙基磺酸钠-丙烯酸-马来酸酐聚合物阻垢剂。北京化工研究院承担的国家九五重点科技攻关项目“锅炉水预膜剂的研制”专题，合成了磺化苯乙烯-马来酸酐共聚物，通过了国家石油和化工工业局科技办组织的专家鉴定验收。

三 发明内容

本发明的目的在于提供一种抗菌阻垢的改性马来酸酐-苯乙烯磺酸钠共聚物的制备方法。首先，利用以二甲氨基乙醇和氯化苄为原料，通过酯化及季铵化两步反应合成一种阳离子抗菌单体N，N-二甲基-N-苄基-N-丙烯酰胺基氯化铵(DA)。其次，用合成的阳离子抗菌单体再与马来酸酐(SS)、苯乙烯磺酸钠(MA)进行共聚得到本发明的产品SS-MA-DA。

本发明所用的DA阳离子单体具有抗菌功能，并增强了聚合物溶解于水的能力。因此，细菌容易被SS-MA-DA吸引，从而降低细菌的活动能力，抑制其呼吸功能，细胞壁破裂，内容物渗出而死亡。因此，SS-MA-DA杀菌，抗菌谱广、不会产生耐药性，对人体高度安全，无任何毒副作用，不受高温高压、紫红外线照射影响。

实现本发明的技术方案为：

N，N-二甲基-N-苄基-N-丙烯酰胺基氯化铵的合成：在装有搅拌器、回流冷凝管、温度计的三口瓶中，加入一定量的二甲氨基乙醇以乙醚作溶剂，在0℃条件下，缓慢滴加丙烯酰氯，反应1h。然后滴加氯化苄，25℃下，反应10h，结晶，过滤得白色针状晶体，用新蒸馏的乙醚溶剂洗涤晶体3～4次，真空干燥，即得DA。

MA-SS-DA的合成：将一定量的去离子水加入到装有冷凝管、恒压滴液漏斗和搅拌器的四口烧瓶中，然后按配比加入一定量的MA、DA和硫酸铁铵，水温升至50℃时，MA开始溶解，当温度升至反应温度时分别在恒压滴液漏斗里同时滴加SS和H₂O₂，滴完后，继续反应，达到一定的时间后，反应结束，得到浅黄色透明溶液。

本发明的原理是：以二甲氨基乙醇和丙烯酰氯、氯化苄等化学品为反应原料，采用较温和的反应条件合成含有双键的阳离子单体。选择一些常用的合成水处理剂单体与其进行改性聚合，在水处理剂分子中除引入常规的羧酸基团外，更重要的是引入季铵基基团和磺酸基团。所发明的共聚物本身不但对碳酸钙具有优良的阻垢分散性能，同时对硫酸钙具有优良的阻垢分散性能，更关键的是引入季铵基基团后，从而使得该类共聚物具有抗菌功能。该共聚物是一种综合性能优良的水质处理剂。

与现有技术相比，其显著优点是：

①合成阳离子单体和聚合物的原料易得，反应条件温和，所得到的阳离子单体用于合成聚合物水处理剂时，不会影响到聚合物的其它结构，而且给聚合物水处理剂增加了抗菌功能，加药量为15mg/L时对硫酸盐还原菌的杀灭率达65％。减少了常规水处理剂复配加抗菌药剂的过程，从而可以大大简化现场操作，提高管理水平。