[发明专利]一种采用固体超强酸催化制备磺酸基型绿色阻垢剂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备磺酸基型绿色阻垢剂的方法，具体是一种采用固体超强酸催化制备磺酸基型绿色阻垢剂的方法。

背景技术

在工业用水系统中，污垢是除材料和设备腐蚀以外的主要危害之一，为了避免或减缓水垢的形成和危害，普遍采用向锅炉水或循环冷却水中添加水处理阻垢剂。目前国内常用的水处理剂多是含磷含氮的有机或无机化合物，据统计全国用于缓蚀阻垢剂生产的磷就有10万t／a，这些含磷的化合物将作为废物排放，对环境造成潜在污染。随着人们环保意识的增强，同时低磷氮无磷氮排放在西方国家纳入了环境保护法规的现实，磷系配方已面临被淘汰的命运。

聚环氧琥珀酸(PESA)是一种无磷无氮和生物降解性好的兼有阻垢缓蚀双重功能的水处理药剂。由于PESA官能团的单一，导致了其性能单一。为改善PESA的阻垢分散性能，人们逐渐开始了对PESA进行合成改性的研究，即在合成聚合物过程中，通过共聚或接枝方法引入磺酸基、羧酸基、胺基和羟基等功能性基团。目前在合成开发方面，从国内外的文献资料来看基本上都是采用同一合成路线，主要以钨酸钠为环氧化催化剂，双氧水为氧化剂，对马来酸酐进行环氧化反应，然后，在引发剂氢氧化钙的作用下，与含有苯磺酸基类或含氮AMPS等单体发生聚合反应，获得含苯环或含氮类磺酸基阻垢剂。其中含苯磺酸基类阻垢剂在热稳定性能上，相对较差；同时，含苯环类水处理剂在环境中难以生物降解，对环境存在潜在危害；另外含氮类磺酸基阻垢剂对环境造成潜在污染问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用固体超强酸催化制备磺酸基型绿色阻垢剂的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种采用固体超强酸催化制备磺酸基型绿色阻垢剂的方法，包括以下步骤：向装有温度计、冷凝管和滴液漏斗的三口烧瓶中，加入马来酸酐和催化剂，加热至马来酸酐熔融，再缓慢滴加30% H₂O₂，控制流速在2 drop/min～4 drop/min，保持一定温度，恒温一定时间，环氧反应后，依次加入烯丙基磺酸钠和引发剂，调节聚合温度，恒温一段时间，聚合反应结束，得到浅黄色或红棕色粘稠液体，即得磺酸基型聚合物。

作为本发明进一步的方案：所述催化剂为SO₄^2-/M_xO_y系列固体超强酸，具体为：SO₄^2-/ZnO、SO₄^2-/TiO₂、SO₄^2-/Al₂O₃、SO₄^2-/Fe₂O₃、SO₄^2-/ZrO₂、SO₄^2-/TiO₂-SiO₂、SO₄^2-/SiO₂-Al₂O₃、SO₄^2-/ZrO₂-TiO₂。

作为本发明再进一步的方案：所述催化剂和马来酸酐的物质的量比为0.0025～0.03。

作为本发明再进一步的方案：所述马来酸酐和烯丙基磺酸钠的物质的量比为0.33～4。

作为本发明再进一步的方案：所述环氧反应的温度为60℃～100℃，时间为80 min～180 min。

作为本发明再进一步的方案：所述30%H₂O₂投加量与马来酸酐的物质的量比为0.5～3。

作为本发明再进一步的方案：所述引发剂为NaOH或过硫酸铵，所述引发剂投加量与马来酸酐的物质的量比为0.05~2.5。

作为本发明再进一步的方案：所述聚合反应的温度为80℃～120℃，时间为60 min～240 min。