CN104650017A - 一种水解聚马来酸酐的合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高分子聚马来酸酐在水相中的合成方法，该方法在合成过程中首先将定量的水与固体马来酸酐投加进反应釜内，进行加热，待升至一定温度后投加催化剂，继续升温待温度达到工艺范围内，开始滴加双氧水，双氧水的量要控制合理，为保证能够提供足够的羟基自由基和不使得到的产品中产生大量的溶解氧，此方法合成的聚马来酸酐分子量可以达到800~1000，完全溶于水，且化学稳定性高，耐分解温度高，将此产品应用于循环冷却水中可以大大起到对成垢物质的干扰和破坏作用，并对沉淀物具有很强的分散作用，是传统聚马来酸酐的2-3倍，从而使成垢物质和污泥流态化，易于排除***。

Description

一种水解聚马来酸酐的合成方法
技术领域
本发明涉及一种应用于敞开式循环冷却水、油田注水***、输水管线、和各种低压锅炉等水处理领域。具体地说，是涉及一种高分子水法聚马的制备方法和使用的研究。
背景技术
随着现代工业的发展，工业生产过程中的用水量日益增大，对工业循环冷却水化学处理剂也提出了更高的要求。自从上个世界70年代水解聚马来酸酐被开发以来，它独特的阻碳酸钙和磷酸钙的性能，被人们所重视，人们对它的研究也越来越普遍，但是目前的技术仅局限于合成聚合度在3-5的聚马，分子量低，性能较差，不能有效的解决循环水中的结垢问题，因此，高分子水解聚马成为人们争相研究的对象，在21世纪注重绿色化学，生物降解的今天，合成高分子水法聚马具有更重要的意义。
本发明成功的解决了生产过程聚合度的问题，使聚合物达到7-10个，分子量达到800～1000，更加有效合理的解决了循环水的结垢问题，并且使用量仅为传统工艺的30-50％，对钙垢的去除率明显上升，大大节约了处理成本，保护了自然生态环境。
发明内容
本发明是针对循环冷却水、油田注水和各种低压锅炉水中的结垢问题，提供一种能够有效分散螯合钙、镁离子的阻垢分散剂，用来克服现有的水处理药剂不能够达到的解决效果，以满足目前市场的需求。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案为：
由以下步骤合成新型水解聚马来酸酐：
(1)以脱盐水为溶剂，将马来酸酐和双氧水按照摩尔比1.08:1～1.3:1投入反应釜内，然后进行加热，待温度升至60℃时，向反应釜内投加筛选后的催化剂2～8ppm，其中催化剂的用量是相对于马来酸酐单体用量来确定的，继续加热至滴加温度60℃～130℃；
(2)在步骤(1)的基础上，开始滴加双氧水，滴加速度每小时25.0mL～62.5mL，滴加速度要求稳定、匀速，不宜过快，以保证足量的羟基自由基的生成，滴加时间控制4～10小时；
(3)在步骤(2)的基础上，待双氧水滴加完毕后，开始对物料进行保温，保温时间控制2～6小时，确保反应的充分进行，确保双氧水的充分分解；
(4)在步骤(3)的基础上，进行漂白，冷却，检测和放料，最终得到红棕色透明液体即为本发明所述的水解聚马来酸酐。
作为对本发明的进一步限定，本发明所述的催化剂是将钨和锆按照摩尔比2:1混合后得到的产物。
本发明所述的产品其固含量为48％以上，分子量为800～1000。
采用上述技术方案后，本发明有以下几点优势：(1)工艺简单，操作方便，成功的解决了生产过程中聚合度的问题，使聚合度达到7-10个，分子量达到800～1000；(2)更加有效合理的解决了循环冷却水、油田注水和各种低压锅炉水中的结垢问题，能够有效分散螯合钙、镁离子，阻垢分散性能优越，并且使用量仅为传统工艺的30-50％，对钙垢的去除率明显上升，大大节约了处理成本，保护了自然生态环境；(3)应用领域更加广泛。
具体实施方式
本发明将就一下实例作进一步说明，但应了解的是，这些实施例仅为例示说明之用，而不应被解释为发明实施的限制。
实施例1
将马来酸酐和双氧水按照计算好的摩尔比1.3:1投入反应釜内，然后进行加热，待温度升至60℃时，向反应釜内投加筛选后的催化剂2ppm，继续加热至滴加温度60℃；开始滴加双氧水，滴加速度控制在62.5ml/h，要求稳定、匀速，不宜过快，以保证足量的羟基自由基的生成，滴加时间控制4小时；待双氧水滴加完毕后，开始对物料进行保温，保温时间控制2小时，确保反应的充分进行，确保双氧水的充分分解；进行必要的漂白，冷却，检测，放料，最终得到红棕色透明液体。
实施例2
将马来酸酐和双氧水按照计算好的摩尔比1.3:1投入反应釜内，然后进行加热，待温度升至60℃时，向反应釜内投加筛选后的催化剂4ppm，继续加热至滴加温度60℃；开始滴加双氧水，滴加速度控制在62.5ml/h，要求稳定、匀速，不宜过快，以保证足量的羟基自由基的生成，滴加时间控制4小时；待双氧水滴加完毕后，开始对物料进行保温，保温时间控制2小时，确保反应的充分进行，确保双氧水的充分分解；进行必要的漂白，冷却，检测，放料，最终得到红棕色透明液体。
实施例3
将马来酸酐和双氧水按照计算好的摩尔比1.3:1投入反应釜内，然后进行加热，待温度升至60℃时，向反应釜内投加筛选后的催化剂8ppm，继续加热至滴加温度60℃；开始滴加双氧水，滴加速度控制在62.5ml/h，要求稳定、匀速，不宜过快，以保证足量的羟基自由基的生成，滴加时间控制4小时；待双氧水滴加完毕后，开始对物料进行保温，保温时间控制2小时，确保反应的充分进行，确保双氧水的充分分解；进行必要的漂白，冷却，检测，放料，最终得到红棕色透明液体。
实施例4
将马来酸酐和双氧水按照计算好的摩尔比1.2:1投入反应釜内，然后进行加热，待温度升至60℃时，向反应釜内投加筛选后的催化剂8ppm，继续加热至滴加温度90℃；开始滴加双氧水，滴加速度控制在62.5ml/h，要求稳定、匀速，不宜过快，以保证足量的羟基自由基的生成，滴加时间控制4小时；待双氧水滴加完毕后，开始对物料进行保温，保温时间控制2小时，确保反应的充分进行，确保双氧水的充分分解；进行必要的漂白，冷却，检测，放料，最终得到红棕色透明液体。
实施例5
将马来酸酐和双氧水按照计算好的摩尔比1.2:1投入反应釜内，然后进行加热，待温度升至60℃时，向反应釜内投加筛选后的催化剂8ppm，继续加热至滴加温度130℃；开始滴加双氧水，滴加速度控制在62.5ml/h，要求稳定、匀速，不宜过快，以保证足量的羟基自由基的生成，滴加时间控制4小时；待双氧水滴加完毕后，开始对物料进行保温，保温时间控制2小时，确保反应的充分进行，确保双氧水的充分分解；进行必要的漂白，冷却，检测，放料，最终得到红棕色透明液体。
实施例6
将马来酸酐和双氧水按照计算好的摩尔比1.08:1投入反应釜内，然后进行加热，待温度升至60℃时，向反应釜内投加筛选后的催化剂8ppm，继续加热至滴加温度90℃；开始滴加双氧水，滴加速度控制在42ml/h，要求稳定、匀速，不宜过快，以保证足量的羟基自由基的生成，滴加时间控制6小时；待双氧水滴加完毕后，开始对物料进行保温，保温时间控制2小时，确保反应的充分进行，确保双氧水的充分分解；进行必要的漂白，冷却，检测，放料，最终得到红棕色透明液体。
实施例7
将马来酸酐和双氧水按照计算好的摩尔比1.08:1投入反应釜内，然后进行加热，待温度升至60℃时，向反应釜内投加筛选后的催化剂8ppm，继续加热至滴加温度90℃；开始滴加双氧水，滴加速度控制在25ml/h，要求稳定、匀速，不宜过快，以保证足量的羟基自由基的生成，滴加时间控制10小时；待双氧水滴加完毕后，开始对物料进行保温，保温时间控制2小时，确保反应的充分进行，确保双氧水的充分分解；进行必要的漂白，冷却，检测，放料，最终得到红棕色透明液体。
实施例8
将马来酸酐和双氧水按照计算好的摩尔比1.08:1投入反应釜内，然后进行加热，待温度升至60℃时，向反应釜内投加筛选后的催化剂8ppm，继续加热至滴加温度90℃；开始滴加双氧水，滴加速度控制在42ml/h，要求稳定、匀速，不宜过快，以保证足量的羟基自由基的生成，滴加时间控制6小时；待双氧水滴加完毕后，开始对物料进行保温，保温时间控制4小时，确保反应的充分进行，确保双氧水的充分分解；进行必要的漂白，冷却，检测，放料，最终得到红棕色透明液体。
实施例9
将马来酸酐和双氧水按照计算好的摩尔比1.08:1投入反应釜内，然后进行加热，待温度升至60℃时，向反应釜内投加筛选后的催化剂8ppm，继续加热至滴加温度90℃；开始滴加双氧水，滴加速度控制在42ml/h，要求稳定、匀速，不宜过快，以保证足量的羟基自由基的生成，滴加时间控制6小时；待双氧水滴加完毕后，开始对物料进行保温，保温时间控制6小时，确保反应的充分进行，确保双氧水的充分分解；进行必要的漂白，冷却，检测，放料，最终得到红棕色透明液体。
实施例10
对上述实施例中的得到的高分子水法聚马来酸酐含量的测试及测试结果如下：
(1)、测试条件
烘干法测试，鼓风式烘箱中80℃，拉真空下恒重4h
(2)、测试结果
表1 各实施例中聚买来酸酐的含量及分子量
实施例 聚马来酸酐的含量(％) 聚马来酸酐的分子量
实施例1 49.32 1000
实施例2 49.07 937
实施例3 49.15 984
实施例4 49.56 861
实施例5 49.38 800
实施例6 49.61 810
实施例7 49.54 893
实施例8 49.29 893
实施例9 49.17 846
本发明要求聚马的含量达到48.0-50.0％。本发明高分子水法聚马为红棕色透明液体，易于灌装和运输。
实施例11
对本发明实施例8中的聚马来酸酐进行阻垢性能测试，测试条件及测试结果：
1、测试条件：
(1)用静态阻垢法对样品的阻垢碳酸钙性能进行测定。试验用水为配制水：
将含一定质量浓度的药剂ρ(Ca2+)＝600mg/L，ρ(HCO3 -)＝600mg/L，ρ(CO3 2-)＝100mg/L(均以CaCO3计)的500mL水样(pH＝9)加入容量瓶中，置于(50±1)℃的水浴中，恒温10h后取出冷却过滤后，测定过滤液Ca2+含量，同时做空白实验。
(2)阻垢CaSO4性能的实验方法与上述阻垢碳酸钙性能进行测定的方法类似，但起始离子质量浓度为：ρ(Ca2+)＝2500mg/L，ρ(SO4 2-)＝7200mg/L。
(3)稳锌性能的实验方法与上述阻垢碳酸钙性能进行测定的方法类似，但起始离子质量浓度为：ρ(Ca2+)＝250mg/L，ρ(Zn2+)＝5mg/L，ρ(HCO3 -)＝250mg/L。
2、测试结果
本发明高分子水法聚马的用量达到8mg/L时，其阻碳酸钙垢的能力达到80.0％以上。
本发明高分子水法聚马的用量达到8mg/L时，其阻硫酸钙垢的能力达到90％以上。
本发明高分子水法聚马的用量达到15mg/L时，其稳锌的能力达到85％以上。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种水解聚马来酸酐的合成方法，其特征在于该方法是按照以下步骤进行的：
(1)以脱盐水为溶剂，将马来酸酐和双氧水按照摩尔比1.08:1～1.3:1投入反应釜内，然后进行加热，待温度升至60℃时，向反应釜内投加筛选后的催化剂2～8ppm，其中催化剂的用量是相对于马来酸酐单体用量来确定的，继续加热至滴加温度60℃～130℃；
(2)在步骤(1)的基础上，开始滴加双氧水，滴加速度为每小时25.0mL～62.5mL，滴加时间控制4～10小时；
(3)在步骤(2)的基础上，待双氧水滴加完毕后，开始对物料进行保温，保温时间控制2～6小时；
(4)在步骤(3)的基础上，进行漂白，冷却，检测和放料，最终得到红棕色透明液体即是本发明所述的水解聚马来酸酐。
2.根据权利要求1所述的一种水解聚马来酸酐的合成方法，其特征在于：所述催化剂是将钨和锆按照摩尔比2:1混合后得到的产物。
3.根据权利要求1所述的一种水解聚马来酸酐，其特征在于由权利要求1或2任一项所述的方法制备，其固含量为48％以上，分子量为800～1000。
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