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AA-AMPS-HPA的合成及其阻垢性能研究李婷婷;郝燕;郭贵宝【摘要】带磺酸基的阻垢剂具有优越的阻垢性能,能与多种阻垢剂产生协同效应会具有一些单方阻垢剂无法达到的阻垢效果,进而大大拓宽了阻垢剂的应用范围.合成了三元共聚物阻垢剂丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸-丙烯酸羟丙酯(AA-AMPS-HPA)并系统地研究了阻垢剂浓度、钙离子浓度、碱度(HCO3-的浓度)和温度等对AA-AMPS-HPA阻垢性能的影响.实验结果表明,该共聚物对于碳酸钙具有优异的阻垢效果.在25℃下当阻垢剂浓度为2.5 mg/L,Ca2+浓度为371.2 mg/L时,阻垢率可达93.4％.【期刊名称】《内蒙古科技大学学报》【年(卷),期】2015(034)001【总页数】4页(P29-32)【关键词】共聚物阻垢剂;水处理剂;循环冷却水;丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸-丙烯酸羟丙酯(AA-AMPS-HPA)【作者】李婷婷;郝燕;郭贵宝【作者单位】内蒙古科技大学化学与化工学院,内蒙古包头014010;内蒙古科技大学材料与冶金工程学院,内蒙古包头014010;内蒙古科技大学化学与化工学院,内蒙古包头014010;内蒙古科技大学化学与化工学院,内蒙古包头014010【正文语种】中文【中图分类】TQ085+.4Key words:copolymer scale inhibitors；water treatment agent；circulating cooling water；AA-AMPS-HPA在工业生产中，循环冷却水沉积的水垢会对工业生产造成诸多不良影响，比如：致密的微溶性盐类水垢的导热性差，大量堆积后会导致换热器的效率降低，换热器的堵塞，增大系统压力，使水泵和冷却塔的效率下降，增加能耗，降低产量，甚至会产生安全隐患.为了防止水垢和污垢产生并抑制其沉积生长，通常需要加入适量的化学药剂，这就是阻垢剂[1,2].阻垢剂常用的形式有阻垢缓蚀剂和阻垢分散剂两种.其中，阻垢缓蚀剂可分为无机聚合磷酸盐、有机多元磷酸、葡萄糖酸和单宁酸等类型，其中最常用的是有机多元磷酸类阻垢缓蚀剂.阻垢分散剂大多是中、低相对分子质量的水溶性聚合物，如聚丙烯酸及其钠盐、水解聚马来酸酐、丙烯酸系和马来酸系的两元或三元共聚物.对于阻垢剂的阻垢机理目前有很多种理论，如络合增溶、凝聚与分散理论、再生—解脱膜假说、双电层作用机理等，但以上理论都不能完全解释阻垢剂的性能和产生的现象.目前研究较多的有机多元磷酸盐属于阴离子型缓蚀剂，它对钙、镁、锌、铁等离子具有明显的限制作用，它还可与其它阻垢剂协同作用，广泛用于冷却水处理[3,4].有机磷酸酯是一种针对金属铁的缓蚀剂，它同时具有控制钙垢的作用，其阻垢机理主要是晶格畸变，这种阻垢剂的优点是用量小且能水解，水解产物可直接被生物降解，这就很好的解决了药剂积累和排污问题.但是以上两种阻垢剂中磷的存在会对环境造成污染[5].近年来,共聚物阻垢剂一直是循环冷却水处理药剂的研究热点.共聚物阻垢剂的结构与其阻垢性能密切相关，通过共聚物阻垢剂中含有的不同官能团单体的结构比和引发剂的比例，可以获得各种阻垢性能良好的共聚物阻垢剂.由于大多数共聚物结构中不仅含有羧基,而且含有羟基、酯基、磺酸基或膦酰基等亲水性基团,因此共聚物的阻垢分散性能远比水溶性均聚物优异[6].现阶段，共聚物阻垢分散剂的品种在不断扩大，已发展到二元共聚物、三元甚至四元共聚物，不仅出现了能抑制CaCO3，CaSO4，Ca3(PO4)2垢的共聚物，同时也出现了抑制锌垢、铁垢、硅垢和其它污垢的共聚物阻垢剂[7,8].文中选择将丙烯酸(AA)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)和丙烯酸羟丙酯(HPA)三种单体共聚，制成三元共聚物，并研究了该共聚物阻垢分散剂的性能.选择这3种单体主要是因为丙烯酸单体形成的丙烯酸类聚合物对Ca2+,Mg2+,Fe3+,Cu2+等离子具有较强的螯合能力，还能在无机垢结晶过程中干扰晶格正常的排列，从而达到阻垢、防垢作用；2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸单体形成的聚合物它可以有效预防均聚物与水中离子反应，进而产生的难溶性聚合物，还能有效地分散颗粒物，稳定金属离子[9]；丙烯酸羟丙酯形成的聚合物具有优良的阻止碳酸钙垢沉积的功能.将以上3种单体共聚，制成三元共聚物可以发挥阻垢剂的协同效应[10]，复合使用时在总投药量不变的情况下，会产生高于任何一种单一药剂的阻垢能力.为了将AA-AMPS-HPA更好地应用于工业生产中的循环冷却水处理，就需在研究这种复合阻垢剂在不同使用条件下的阻垢性能.因此，文中系统地研究了钙浓度、碱度和温度等实验条件对AA-AMPS-HPA阻垢效果的影响，测定其阻垢率随药剂浓度的变化曲线.丙烯酸(分析纯)，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(工业品)，丙烯酸羟丙酯(工业品)，过硫酸铵、次磷酸钠、无水氯化钙、氯化钾、乙二胺四乙酸二钠(EDTA)、铬黑T、氢氧化钾、盐酸、四硼酸钠、钙-羧酸指示剂等化学试剂均为分析纯，使用前未经任何纯化.HH-8型恒温水浴锅(国华电器有限公司)，FA1004B型电子天平(上海精密科学仪器有限公司)，四口烧瓶，恒压滴液漏斗，回流冷却器，磁力搅拌器.1.3.1 AA-AMPS-HPA的合成在四口烧瓶上安装回流冷却器、温度计和恒压滴液漏斗，在烧瓶中加入一定量的水和次磷酸钠，放入磁子，升温并搅拌.将单体按一定比例混合后，放在一个恒压滴液漏斗中，引发剂过硫酸铵按比例配成一定浓度的水溶液后放在另一个滴液漏斗中，保持较低的滴速，将混合单体和引发剂溶液滴加至四口烧瓶中，滴加过程中要严格控制滴加速度.将四口烧瓶置于油浴中加热，控制反应温度为80 ℃，滴加结束后保温2 h，降温至40 ℃即制得AA-AMPS-HPA[11].1.3.2 阻垢性能测定按照GB/T 16632—2008评价AA-AMPS-HPA对CaCO3的阻垢性能.阻垢性能的评价方法主要是配置一定体积、浓度的含Ca 2+硬水，加入等量含有溶液.在一定的温度和pH条件下，静置10 h，使碳酸钙沉淀完全.取上层清液，用EDTA络合滴定法测定Ca2+浓度，再根据式(1)计算阻垢率：式中，η为阻垢率；V1为加有共聚物的试液试验后消耗的EDTA体积；V0为未加共聚物(空白)时试验后消耗的EDTA体积；V2为试液试验前测定总钙时消耗的EDTA体积.实验中分别配制含有不同AA-AMPS-HPA浓度、Ca2+浓度和浓度的水样，在25 ℃下恒温6 h，测定阻垢剂浓度、Ca2+浓度、碱度对AA-AMPS-HPA阻垢率的影响，并测定AA-AMPS-HPA在不同温度下的阻垢率，进而综合评定其应用于水处理时的阻垢性能.实验通过在25 ℃条件下恒温6 h，然后改变水样中阻垢剂的浓度来考察AA-AMPS-HPA的用量对阻垢性能的影响，水样中的Ca2+浓度为332.9 mg/L，实验结果如图1所示.从图1中可以看出，随着阻垢剂的浓度增大，AA-AMPS-HPA对CaCO3的阻垢率总体呈现先迅速增大后趋于平稳的趋势，具体变化是：当AA-AMPS-HPA在1.0~2.5 mg/L浓度范围内，AA-AMPS-HPA的浓度变化对CaCO 3的阻垢率呈现迅速增大的趋势；当AA-AMPS-HPA的浓度大于2.5 mg/L时，AA-AMPS-HPA浓度变化对CaCO3的阻垢率影响很小，阻垢率的增加趋势明显减慢.这主要是由于溶液和成垢物质之间存在动态平衡，阻垢剂可通过吸附在成垢物质上影响垢的生长与溶解之间的动态平衡.当阻垢剂用量达到一定值后，继续增加阻垢剂的用量，也会增大对于成垢物质生长的阻碍[9,12].因此，在25 ℃条件下，AA-AMPS-HPA对CaCO3的最佳用量是2.5 mg/L，阻垢率为76.3%.阻垢剂浓度为2.5 mg/L，25 ℃下恒温6 h，在不同Ca2+浓度下，测得Ca2+浓度与阻垢率之间的关系，如表1所示，阻垢率随Ca2+浓度的增加而下降，当Ca2+浓度为371.2 mg/L时，阻垢率为93.4%，当Ca2+浓度大于371.2 mg/L时，阻垢率显著下降.将阻垢剂的浓度确定为2.5 mg/L时，改变水样中的浓度，在25 ℃条件下恒温6 h考察碱度变化对阻垢性能的影响，实验结果如图2所示.从图2中可以看出，当的浓度在13.0~16.2 mmol/L浓度范围内变化时，AA-AMPS-HPA对3的阻垢率随碱度的增大而增大；当的浓度在16.2~19.0 mmol/L浓度范围内变化时，AA-AMPS-HPA对CaCO3的阻垢率随碱度的增大而有所下降.因此，在25 ℃时阻垢剂浓度为2.5 mg/L，当碱度即的浓度在16.2 mmol/L时， AA-AMPS-HPA对CaCO3的阻垢性能最佳，阻垢率达到92.8%.阻垢剂浓度为2.5 mg/L，Ca2+浓度332.9 mg/L时，在不同温度下恒温时间为6 h，测定温度对AA-AMPS-HPA阻垢性能的影响.结果发现，随着温度的升高，阻垢率呈现下降趋势，这是由于温度升高,聚合物吸附于碳酸钙晶核表面的能力下降,碳酸钙的生成速度增加所致[13].以丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和丙烯酸羟丙酯为单体，以过硫酸铵为引发剂，在水中合成了三元共聚物阻垢剂AA-AMPS-HPA，该阻垢剂对CaCO3具有优良的阻垢性能.在25 ℃下当阻垢剂浓度为2.5 mg/L，Ca2+浓度为317.2 mg/L时，阻垢率可达到93.4%.另外，阻垢率随着Ca 2+浓度的增加而下降；增加碱度阻垢率也随之增加，但当碱度大于16.2 mmol/L时，阻垢率显著下降；AA-AMPS-HPA阻垢率随温度的升高而下降.[1]Jia F,Li Z,Dong Q.Present situation and development of scale inhibitor for i ndustrial circulating cooling water [J].Industrial Water Treatment-Tianjin,2006,26 (4): 12-14.[2] 霍宇凝,陆柱.聚合物阻垢剂研究进展 [J].水处理技术,2000,26 (4): 199-202.[3] 贾丰春,李自托,董泉玉.工业循环冷却水阻垢剂研究现状与发展 [J].工业水处理,2006,26 (4): 12-14.[4] 王勤娜,施宝昌,王浩,等.工业循环冷却水缓蚀阻垢剂的发展状况 [J].化工进展,2001,20 (5): 26-27.[5] 符嫦娥,周钰明,薛蒙伟,等.新型无磷无氮阻垢剂的阻磷酸钙垢及分散Fe (Ⅲ)性能 [J].化工学报,2011,62 (002): 525-531.[6] 胡和平,黄少斌,王永丽.共聚物水处理阻垢剂研究进展 [J].净水技术,2004,23 (5): 19-21.[7] Tang Y,Yang W,Yin X,et al.Investigation of CaCO3 scale inhibition by PAA,ATMP and PAPEMP [J].Desalination,2008,228 (1): 55-60.[8] 郑林萍,彭李超,柴云.聚合物型水处理阻垢剂的研究进展 [J].河南化工,2007,9 (24): 5-8.[9] 张安琪,张光华,魏辉,等.新型磺酸基聚合物阻垢剂的合成及性能 [J].化工进展,2011,30 (8): 1858-1861.[10]Tantayakom V,Sreethawong T,Scott F H,et al.Scale inhibition study by turbi dity measurement [J].Journal of colloid and interface science,2005,284 (1):57-65.[11] 冯婕,郦和生,王岽.AA/AMPS/HPA 极限黏度的影响因素及其与性能的关系 [J].工业水处理,2010,30 (5): 46-48.[12] 程云章,翟祥华,葛红花,等.阻垢剂的阻垢机理及性能评定 [J].华东电力,2003,(7): 14-17.[13] 林保平,王国力.AA/ HAPS 共聚物阻垢性能研究 [J].水处理技术,1996,22 (1): 44-47.。
（产品管理）泰产品参数双1，6-亚己基三胺五甲叉膦酸BHMTPMPABis(HexamethyleneTriaminePenta(MethylenePhosphonicAcid))BHMTPMPACASNo.34690-00-1别名：二己烯三胺五亚甲基膦酸、二亚已基三胺五亚甲基磷酸分子式C17H44O15N3P5相对分子质量：685结构式壹、性能和用途：BHMTPMPA是高效的螯合型阻垢剂，对碳酸盐垢和硫酸盐垢具有良好的阻垢效果。
BHMTPMPA于较宽的PH范围和120℃高温下有极佳的水溶性和热稳定性，对钙离子容忍度高。
BHMTPMPA用作油田水处理的缓蚀阻垢剂，工业循环冷却水和锅炉水的阻垢缓蚀剂。
二、技术指标项目,指标外观,深琥珀色液体活性组分%,43.0-48.0氯化物（以Cl-计）%≤,8.0Fe(以Fe2+计)含量mg/L≤,65密度(20℃)g/cm3≥,1.2pH(1%水溶液)≤,2.0三、使用方法单独使用或和聚羧酸型阻垢分散剂配合使用。
乙二胺四甲叉膦酸钠EDTMPS EthyleneDiamineTetra(MethylenePhosphonicAcid)Sodium CASNo.1429-50-1别名：乙二胺四亚甲基膦酸钠、乙二胺四亚甲基磷酸、乙二胺四甲叉磷酸分子式C6H12O12N2P4Na8相对分子质量：612.13结构式壹、性能和用途EDTMPS是含氮有机多元膦酸，属阴极型缓蚀剂，和无机聚磷酸盐相比，缓蚀率高3～5倍。
能和水混溶，无毒无污染，化学稳定性及耐温性好，于200℃下仍有良好的阻垢效果。
EDTMPS于水溶液中能离解成8个正负离子，因而能够和多个金属离子螯合，形成多个单体结构大分子网状络合物，松散地分散于水中，使钙垢正常结晶被破坏。
EDTMPS对硫酸钙、硫酸钡垢的阻垢效果好。
EDTMPS用于循环水和锅炉水的缓蚀阻垢剂、无氰电镀的络合剂、纺织印染行业螯合剂和氧漂稳定剂。
驱油用磺酸盐型共聚物的合成及其耐温抗盐性能赵梦奇;司马义·努尔拉【摘要】The monomers, ABE (allyl-diphenyl ether), AM (acrylamide) and AA (acrylic acid), were polymerized into copolymers through free-radical solution polymerization. It is essential to modify polymer for prepared sulfonate polymer by sulfonating. The sulfonated copolymers were characterized by IR. The suitable sulfonating conditions for copolymer were obtained: Vs/Vf = 2:1 and reaction time 72 h. Salt tolerance and temperature resistance properties of this sulfonated copolymer were investigated. The result shows that the copolymer has better anti Ca2+ property and exhibits better temperature tolerance, especially at ABE dosage of about 0. 4%.%以烯丙基联苯醚(ABE)、丙烯酰胺(AM)与丙烯酸(AA)为单体,采用溶液聚合法合成了共聚物,对其磺化改性,制备得到磺酸盐型共聚物,并用IR进行了表征.磺化改性的适宜条件:Vs/Vf为2∶1,磺化时间约72h.磺酸盐型聚合物耐温抗盐性能研究表明,ABE用量为0.4％左右,磺化聚合物具有较好的耐Ca2+性和耐温性.【期刊名称】《精细石油化工》【年(卷),期】2012(029)004【总页数】4页(P38-41)【关键词】烯丙基联苯醚;丙烯酰胺;丙烯酸;磺酸盐共聚物;耐温抗盐【作者】赵梦奇;司马义·努尔拉【作者单位】石油天然气精细化工教育部和自治区重点实验室,新疆大学化学化工学院,新疆乌鲁木齐830046;石油天然气精细化工教育部和自治区重点实验室,新疆大学化学化工学院,新疆乌鲁木齐830046【正文语种】中文【中图分类】TQ326.4驱油用聚合物主要以部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）为主，但HPAM在高温或高盐油藏条件下容易降解失效，使其经济效益明显下降。
磺酸原料及配比对合成高碱值磺酸钙的影响行精细石油化工SPECI ALI TY PETRO CH EM I CALS第31卷第5期2014年9月磺酸原料及配比对合成高碱值磺酸钙的影响赵欢· ，洪新· ，刘明2，曹宇2，吕晓双2，唐克H( 1．辽宁工业大学化学与环境工程学院，辽宁锦州121001；2．辽宁渤大化工有限公司，辽宁锦州121001)摘要：考察了国内四种重烷基苯磺酸原料A、B、C、D对合成高碱值合成磺酸钙各种质量指标的影响，从中选出最佳的国内磺酸原料，并将其与国外磺酸原料进行配比来合成高碱值合成磺酸钙。
结果表明，使用国内磺酸原料D合成出的产品质量较好；将原料D与国外磺酸原料按质量比9：1的配比合成出的中碱值合成磺酸钙( T105) 的碱值( KO H ) 可达250．2 m g／g，过滤时间为5 m i n，合成出的高碱值合成磺酸钙( T106) 的碱值( KO H ) 可达308．9 m g／g，过滤时间为7 m i n。
关键词：磺酸清净剂磺酸钙配比中图分类号：TE624．8+2文献标识码：A在润滑油添加剂中，金属清净剂是内燃机油不可缺少的一类重要添加剂，占润滑油添加剂总量的40％～50％，特别是纳米级钙盐清净剂在使用中不仅可以发挥流体润滑与固体润滑的作用，还可以提高润滑油的极压性能和抗磨性能，减少摩擦阻力，延长机器零部件的使用寿命[ 1屯] 。
磺酸是合成纳米级钙盐清净剂的必要原料，价格低廉，原料易得，用量很大。
国内磺酸原料一般多为生产表面活性剂的副产物，品种多，内部杂质多[ 3] ，结构复杂，多为支链磺酸，尤其是国内用于生产纳米级钙盐清净剂的重烷基苯磺酸，其结构和成分更为复杂。
有鉴于此，姜建卫[ 4] 研究了国内磺酸原料的相对分子质量、原料含水量、原料pH 值等对合成高碱值石油磺酸钙的影响；丁丽芹[ 51等用红外光谱法分析了国内磺酸原料组成及结构对合成高碱值石油磺酸镁质量的影响。
水处理剂之含磺酸(盐)基共聚物
在水处理剂长期的研究和应用过程中，研究者们发现:如果共聚物链上既有强酸基团，又有弱酸基团，并且处于适当的比例，则这种共聚物对阻止磷酸钙垢的沉积最为有效，同时对Zn2+有着很好的稳定作用。
聚合物的弱酸基团与结晶的活性阳离子点相结合，而强酸基团则仍保留离子化状态，以有助于聚合物/结晶加合体的溶解性能与分散能力。
在众多的共聚物阻垢分散剂中，含有磺酸基团的共聚物因其卓越的性能引起广泛关注。
含磺酸(盐)类共聚物不受水中金属离子的影响，对于CaCO3、CaSO4、MgCO3等水垢，尤其是磷酸钙、铁垢、锌垢有良好的抑制作用，并能有效地分散颗粒物，阻止由于均聚物与水中钙离子等反应产生的钙凝胶,对有机膦酸有协同增效作用。
因而含磺酸(盐）的二元共聚物和三元共聚物作为高效水处理剂不断被开发，应用越来越广泛。
马来酸(酐)/苯乙烯磺酸共聚物的合成方法有两种:一是用过氧化二苯甲酰作引发剂，在二甲苯溶剂中将苯乙烯与马来酸(酐）于80〜120°C进行共聚，然后直接磺化。
磺化有氯磺酸磺化法、发烟硫酸磺化法及三氧化硫磺化法，有的将共聚物转化为水溶性盐后再磺化;二是苯乙烯单体先横化然后与马来酸(酐)共聚，得到的共聚物中磺酸含量大，分布较均匀。
该共聚物广泛用于冷却水和锅炉水系统中，用来抑制磷酸钙、碳酸镁、硅酸盐和铁氧化物等垢的形成和沉积，当与有机膦酸盐配合使用时，有明显的增效作用。
第34卷增刊Ⅱ2007年北京化工大学学报JOURNAL OF BEI J IN G UN IV ERSIT Y OF CHEMICAL TECHNOLO GYVol.34,Sup.Ⅱ2007衣康酸/AMPS 共聚物作为油井水泥缓凝剂的研究齐志刚 王瑞和 徐依吉 步玉环(中国石油大学石油工程学院,山东东营 257061)摘 要:以22丙烯酰胺基222甲基丙磺酸(AMPS )为主原料,与衣康酸(IA )在引发剂作用下进行共聚合反应,得到了IA/AMPS 共聚物。
实验考察了反应条件对产物性能的影响,确定出最佳合成方案;探讨了缓凝剂作用机理,采用IR 研究了共聚物的结构。
结果表明:单体配比、引发剂用量、反应温度对产物的缓凝性能有很大影响,三者之间存在最佳值。
合成的共聚物对水泥浆有优异的缓凝性能,能显著延长水泥浆的稠化时间,并对水泥浆具有良好的分散减阻作用,能够广泛应用油田固井水泥浆体系。
关键词:衣康酸;22丙烯酰胺基222甲基丙磺酸;共聚物;合成;缓凝剂中图分类号:TE25616收稿日期:2007207204基金项目:中国石油天然气集团公司重点实验室研究项目(03A20201)第一作者:男,1977年生,博士生E 2mail :qizhigang0215@ 在深井地层常常会遇到高温情况,造成水泥浆在未到达指定区域前就已凝固[1]。
这就需要在设计高温水泥浆时,添加缓凝剂延长水泥浆的稠化时间,使水泥浆到达预想的地层顶替钻井液。
但在设计高温水泥浆时,缓凝剂可能对降失水剂有副作用,要么使水泥浆很稠要么使水泥浆很稀。
假如水泥浆稠度很高,需要泥浆泵在超压下工作,可能造成地层压裂,污染油气层;水泥浆太稀,又会造成沉积物和游离水[2]。
目前常用缓凝剂包括木质素磺酸盐、羟乙基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素和弱有机酸类[3]。
这些缓凝剂都存在一些缺点,如木质素磺酸盐类由于材料来源分散,其成分、结构的非均一性将导致性能差异很大,纤维素类容易使水泥增稠,而有机酸类易破坏有些降失水剂的性能[4]。
