申请日2004.12.03
公开(公告)日2006.06.07
IPC分类号C02F5/00
摘要
本发明公开一种含甲氧基萘类荧光标记的水处理药剂。该药剂以4-氯-1，8-萘二甲酸酐、冰醋酸和3-二甲氨基丙胺为原料首先得到4-氯-N-3-二甲氨基丙基-萘酰亚胺，再与甲醇钠反应引入甲氧基团，得到4，4-甲氧基-N-3-二甲氨基丙基-萘酰亚胺，此产物再与烯丙基氯反应得到具有荧光特性和双键的荧光单体4-甲氧基-N-3-二甲氨基丙基-萘酰亚胺烯丙基氯季铵盐，最后再与含磷化合物、丙烯酸、丙烯酰胺或2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸等单体进行聚合反应，得到既具有缓蚀、阻垢、分散性能，又具有荧光示踪功能的多功能水处理剂。
权利要求书
1、一种甲氧基萘类荧光标记的水处理剂，其特征在于：以过硫酸铵为引发剂， 采用荧光单体4-甲氧基-N-3-二甲氨基丙基-萘酰亚胺烯丙基氯与含磷化合物、含双键 单体如丙烯酸、丙烯酰胺或2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸等聚合得到具有荧光示踪功能 和缓蚀、阻垢、分散功能的水处理聚合物，该聚合物通式为：
其中：
R2为亚甲基、苯基、2-甲基-2-丙基或直接与-SO3Z相连;Z为H或金属离子;R3为H或-COOH;R4为H或-CH3;R5为-CH3、酰胺基或H;R6为H、羟乙基或羟丙基;a、 b、c为1～20的整数;W为荧光单体4-甲氧基-N-3-二甲氨基丙基-萘酰亚胺烯丙基氯。
2、根据权利1所述的甲氧基萘类荧光标记水处理剂，其特征在于：a、b、c为 5～15的整数。
3、根据权利1或2所述的甲氧基萘类荧光标记水处理剂，其特征在于：丙烯酸 或2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸等烯类单体所占质量比例为75%～90%，两种烯类单体的 质量比为10%～90%∶90%～10%，最佳比例为25%～75%∶75%～25%。反应温度 60℃～100℃，反应时间3～5h。
4、根据权利3所述的甲氧基萘类荧光标记水处理剂，其特征在于：荧光单体W 在聚合物中所占质量比例为5%～10%，含磷化合物为10%～15%。
5、一种根据权利要求1所述的甲氧基萘类荧光标记的水处理剂的制备方法，其 特征在于步骤为：(1)利用4-氯-1，8-萘二甲酸酐、冰醋酸和3-二甲氨基丙胺为原料 首先得到4-氯-N-3-二甲氨基丙基-萘酰亚胺，然后与甲醇钠反应引入甲氧基团，得到 4，4-甲氧基-N-3-二甲氨基丙基-萘酰亚胺;(2)以上产物与烯丙基氯反应得到具有荧 光特性和双键的荧光单体4-甲氧基-N-3-二甲氨基丙基-萘酰亚胺烯丙基氯季铵盐;(3) 以过硫酸胺为引发剂，利用步骤(2)所合成的荧光单体与含磷化合物如亚磷酸、亚 磷酸二乙酯以及烯类单体如丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酰胺、丙烯磺 酸钠、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸等进行聚合反应，温度控制在60℃～100℃下滴加单 体，1～2h滴加完毕后，再回流反应2～3h。
说明书
甲氧基萘类荧光标记的水处理剂及其制备方法
一技术领域
本发明涉及一种工业循环水系统用缓蚀阻垢剂及其制备方法，特别是一种甲氧基 萘类荧光标记的水处理剂及其制备方法。
二背景技术
为了快速、简便测定工业循环水系统中的缓蚀阻垢剂的浓度(尤其是利用化学方 法不能轻易检测的聚合物的浓度)，利用荧光示踪技术来实现水处理药剂的在线检测和 自动加药控制技术的研究一直是一个热点。中国专利CN 1229091A公开了一种兼有示 踪和阻垢分散作用的水处理剂，其合成方法是采用2-氨基-7-萘磺酸或1-氨基-4，8-二萘 磺酸与一定比例的膦化磺酸或膦羧酸共聚物等聚合物加入高压反应釜中，压力维持在6 个大气压或以上，反应温度维持在120～200℃，保温5～8h得目标产物。该水处理剂的 合成是通过有机荧光衍生物与聚合物之间进行酰胺转换反应而制得，此反应不但要求 高温高压，而且要求反应中聚合物无明显的分解，由于反应原料难得，同时大多数聚 合物在此高温高压下都存在分解问题，因此大大限制了该技术的进一步开发与应用。
三发明内容
本发明的目的在于提供一种具有荧光示踪、缓蚀、阻垢和分散等多种功能的甲氧 基萘类荧光标记的水处理剂及其制备方法。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种甲氧基萘类荧光标记的水处理剂，采用 荧光单体4-甲氧基-N-3-二甲氨基丙基-萘酰亚胺烯丙基氯与含磷化合物、含双键单体如 丙烯酸、丙烯酰胺或2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸等聚合得到具有荧光示踪功能和缓蚀、 阻垢、分散功能的水处理聚合物，该聚合物通式为：
式中：R2为亚甲基、苯基、2-甲基-2-丙基或直接与-SO3Z相连;Z为H或金属离 子;R3为H或-COOH;R4为H或-CH3;R5为-CH3、酰胺基或H;R6为H、羟乙基或 羟丙基;a、b、c为1～20的整数;W为荧光单体4-甲氧基-N-(3-二甲氨基丙基)萘酰亚 胺烯丙基氯。
一种上述甲氧基萘类荧光标记的水处理剂的制备方法，其步骤为：(1)利用4-氯 -1，8-萘二甲酸酐、冰醋酸和3-二甲氨基丙胺为原料首先得到4-氯-N-3-二甲氨基丙基- 萘酰亚胺，然后与甲醇钠反应引入甲氧基团，得到4，4-甲氧基-N-3-二甲氨基丙基-萘 酰亚胺;(2)以上产物与烯丙基氯反应得到具有荧光特性和双键的荧光单体4-甲氧基 -N-3-二甲氨基丙基-萘酰亚胺烯丙基氯季铵盐;(3)以过硫酸胺为引发剂，利用步骤(2) 所合成的荧光单体与含磷化合物如亚磷酸、亚磷酸二乙酯以及烯类单体如丙烯酸、丙 烯酸甲酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酰胺、丙烯磺酸钠、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸等进行 聚合反应，温度控制在60℃～100℃下滴加单体，1～2h滴加完毕后，再回流反应2～3h。
本发明的原理是：以酸酐类、胺类、酸类等易得化学品为反应原料，采用较温和 的反应条件合成含有双键的荧光单体，然后有针对性地选择一些性能优良的、易于聚 合、合成水处理剂常用的单体进行聚合，在水处理剂分子中除引入常规的羧酸基团外， 更重要的是首次引入膦酰基基团、羟烷酯基或磺酸基团等多功能基团，从而使得该类 聚合物既具有荧光示踪功能，更关键的是该聚合物本身不但具有优良的缓蚀性能、同 时对碳酸钙具有一定的分散阻垢性能，对硫酸钙、磷酸钙和铁氧化物具有优良的阻垢 分散性能，能耐氧化、耐高硬度、碱度和高pH值，是一种综合性能优良的水处理剂。
本发明与现有技术相比，其显著优点是：①合成荧光单体和聚合物的原料易得， 反应条件温和，所得到的荧光单体用于合成荧光聚合物水处理剂时，不会影响到聚合 物的其它结构或系统内其它成分，聚合物的激发波长和发射波长分别为378nm和 450nm，均在可见光区内，可用固定的仪器测定，从而减少了在紫外光区造成的干扰; ②荧光聚合物在氧化性杀菌剂存在时性能稳定，与循环水中常用水处理剂复合使用时 荧光强度基本无变化，同时由于其浓度与荧光强度存在很好的线性关系，其线性相关 系数为0.9950。因此，在循环水中使用时，可以通过荧光强度的变化精确、及时、快 速测定药剂在循环水系统中的浓度，实现在线加药、定量控制，从而可以大大简化现 场操作;③本发明首次将羧基、磺酸基尤其是膦酰基基团等多种官能团引入分子中， 使得该聚合物兼具荧光示踪功能和缓蚀、阻垢、分散等多种功能。荧光单体与亚磷酸 二乙酯、丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸聚合后的水处理剂加药量为100mg/L时对 碳钢的缓蚀率达到84.3%;加药量为20mg/L时对磷酸钙的阻垢率为98.5%，对锌盐沉 积的抑制率为92.7%，对硫酸钙的阻垢率为90.0%，加药量为5mg/L时对碳酸钙的阻 垢率为74.3%。
