申请日2015.03.31
公开(公告)日2015.07.01
IPC分类号C02F5/10
摘要
本发明涉及一种用于循环冷却水的具有缓蚀和阻垢作用的聚环氧丁二酸类水处理剂。所述的聚环氧丁二酸类水处理剂由原料顺丁烯二酸酐与氨水依次经成盐反应、烯烃氧化反应、环氧化物开环聚合反应及脱氨反应后得到。在40℃及投加浓度为90mg/L条件下，本发明提供的聚环氧丁二酸类水处理剂的缓蚀率为85%～90%。此外，本发明提供的聚环氧丁二酸类水处理剂还具有不含磷、易降解及对环境友好等特点。
权利要求书
1.一种聚环氧丁二酸类水处理剂，其特征在于，所述的聚环氧丁二酸类水处理剂由步骤 如下的制备方法制得：
(1)由顺丁烯二酸酐与氨水于30℃～55℃反应，得到中间体A;
(2)在有钨酸钠存在条件下，中间体A经氧化剂氧化，得到中间体B;
其中，所述的氧化剂是双氧水，所述氧化反应的反应温度为50℃～100℃;
(3)在有氢氧化钙存在及碱性条件下，中间体B于70℃～100℃状态保持1～6小时，得到 中间体C;
(4)在搅拌条件下，将中间体C置于有机溶剂中，于160℃～165℃状态保持2～4小时， 得到目标物;
在40℃及目标物的投加浓度为90mg/L条件下，目标物的缓蚀率为85%～90%。
2.如权利要求1所述的聚环氧丁二酸类水处理剂，其特征在于，其中，步骤(1)中顺丁 烯二酸酐与氨水的摩尔比为2:1～1:2。
3.如权利要求1所述的聚环氧丁二酸类水处理剂，其特征在于，其中，步骤(2)中，以 顺丁烯二酸酐计，钨酸钠与顺丁烯二酸酐的摩尔比为(0.01～0.1):1;双氧水与顺丁烯二酸 酐的摩尔比为(1～2):1;所述氧化反应体系的pH值为5～7。
4.如权利要求1所述的聚环氧丁二酸类水处理剂，其特征在于，其中，步骤(3)按如下 方式进行：
在有氢氧化钙存在及体系的pH值为8～10条件下，中间体B于90℃～95℃状态保持2～5小 时，得到中间体C;
以顺丁烯二酸酐计，氢氧化钙与顺丁烯二酸酐的摩尔比为(0.01～0.1):1。
5.如权利要求1所述的聚环氧丁二酸类水处理剂，其特征在于，其中，步骤(4)中中间 体C与所用有机溶剂的质量比为1:(2～10)。
6.如权利要求5所述的聚环氧丁二酸类水处理剂，其特征在于，其中所述的有机溶剂是 三甲基苯。
7.一种用于处理循环冷却水的组合物，其特征在于，所述组合物包含权利要求1～6中任 意一项所述的聚环氧丁二酸类水处理剂、聚合物阻垢分散剂、锌盐或铜缓蚀剂。
8.权利要求7所述的组合物，其特征在于，其中所述的聚合物阻垢分散剂选自：聚丙烯 酸，水解聚马来酸，聚环氧琥珀酸、马来酸-丙烯酸共聚物、丙烯酸-磺酸盐共聚物或丙烯酸- 丙烯酸酯-磺酸盐共聚物中一种或两种以上。
9.权利要求7所述的组合物，其特征在于，其中所述的锌盐是硫酸锌或氯化锌。
10.权利要求7所述的组合物，其特征在于，其中所述的铜缓蚀剂是苯骈三氮唑或巯基 苯骈噻唑。
说明书
聚环氧丁二酸类水处理剂
技术领域
本发明涉及一种聚环氧丁二酸类水处理剂，具体地说，涉及一种用于循环冷却水的具有 缓蚀和阻垢作用的聚环氧丁二酸类水处理剂。
背景技术
在循环冷却水系统中，腐蚀与结垢会带来严重后果。缓蚀阻垢剂能防止金属腐蚀及控制 结垢，对于节能减排、节约水资源具有十分重要的作用。目前国内常用的缓蚀阻垢剂多为含 磷药剂，如聚磷酸盐、有机膦聚合物等。其中有机膦聚合物是最有效的兼有缓蚀与阻垢双重 功能的水处理剂，但是这些含磷化合物的排放会造成环境水体富营养化污染。随着环保意识 的增强，磷的排放受到了严格的限制，低磷、无磷的环保型水处理剂已成为国内外水处理剂 的发展趋势。
聚环氧丁二酸(或称聚环氧琥珀酸)是20世纪90年代初由美国Betz实验室首先开发出来的 一种无磷无氮的绿色水处理剂，美国专利US 4,654,159提出了聚环氧琥珀酸的制备方法，以顺 丁烯二酸酐为原料，加入氢氧化钠与过氧化氢在催化剂钨酸钠的作用下转化为环氧琥珀酸， 再以氢氧化钙为引发剂聚合为聚环氧琥珀酸。聚环氧琥珀酸的分子结构中存在大量可生物降 解的氧原子，使用后易被微生物降解为环境无害的产物，从而被认为是一种环境友好型的绿 色化学品。
虽然，聚环氧琥珀酸的阻垢性能可优于传统的含磷水处理剂，但其对金属的缓蚀性能却 不理想。然而，提高缓蚀性能是推广使用此类环保型水处理剂的关键。
为了改善聚环氧琥珀酸的性能，聚环氧琥珀酸的改性成为研究热点。一些聚环氧琥珀酸 衍生物的合成工艺被相继公开。如中国专利CN 1557805提供了一种采用二乙烯三胺改性聚环 氧琥珀酸的方法;中国专利CN 101062816A公开了一种采用磺酸胺类化合物改性聚环氧琥珀 酸的方法;及中国专利CN 102390890A揭示了一种采用硫脲改性聚环氧琥珀酸的方法。
上述改性聚环氧琥珀酸的方法有一个共同的特点是，均需使用改性剂(如二乙烯三胺， 磺酸胺类化合物和硫脲)。如此，无疑会增加聚环氧琥珀酸的改性成本(或者说增加聚环氧琥 珀酸类水处理剂的成本)，且这些改性后产品的缓蚀性能的提高并不显著。
鉴于此，提供一种低成本的用于循环冷却水的具有缓蚀和阻垢作用的聚环氧丁二酸类水 处理剂成为本发明需要解决的技术问题。
发明内容
本发明一个目的在于，提供一种低成本的用于循环冷却水的具有缓蚀和阻垢作用的聚环 氧丁二酸类水处理剂。
本发明所述的聚环氧丁二酸类水处理剂由步骤如下的制备方法制得：
(1)由顺丁烯二酸酐与氨水于30℃～55℃反应，得到中间体A;
(2)在有催化剂钨酸钠存在条件下，中间体A经氧化剂氧化，得到中间体B;
其中，所述的氧化剂是双氧水，所述氧化反应的反应温度为50℃～100℃;
(3)在有氢氧化钙存在及碱性条件下，中间体B于70℃～100℃状态保持1～6小时，得到 中间体C;
(4)在搅拌条件下，将中间体C置于有机溶剂(如三甲基苯等)中，于160℃～165℃状 态保持2～4小时，得到目标物(本发明所述的聚环氧丁二酸类水处理剂)。
在40℃及投加浓度为90mg/L(所述的投加浓度是指：每升待处理水中所加水处理剂的毫 克数，下同)条件下，目标物的缓蚀率为85%～90%。
由上述技术方案可知，本发明并未使用特别的改性剂改性聚环氧丁二酸，但本发明制备 的聚环氧丁二酸类水处理剂的缓释性能却优于聚环氧丁二酸(详见实施例5)。
