PPG改性共聚物的结构特点分析-DZF-6050使用

０ 前言

工业生产中为了给反应釜降温，一般采用冷却循环水，而冷却水长时间的循环使用会导致冷却水中的 无机盐离子浓度增大，生成大量碳酸钙、硫 酸 钙 等 钙 垢，其中以碳酸钙垢为主。形成的钙垢会沉积在管 道的表面，使得流动通道变窄，严重时将会彻底堵塞管 道，使得冷却水的降温效率下降，甚至难以控制反应釜 的温度，如若发生爆炸，后果不堪设想。

１ 实验部分 

１．１ 主要原料 

ＰＰＧ、苯乙烯磺酸钠（ＳＳＳ）、过硫酸钾（ＫＰＳ）、碳酸 氢钠，分析纯，国药集团化学试剂有限公司； 马来酸酐（ＭＡ），分析纯，上海阿拉丁生化科技股份有限公司； 丙烯酸（ＡＡ）、氯化钙，分析纯，成都市科龙化工试 剂厂； 乙二胺四乙酸二钠（ＥＤＴＡ），分析纯，广东光华科 技股份有限公司； 硼砂，分析纯，济南飞扬化工有限公司； 七水硫 酸 亚 铁，分 析 纯，天 津 市 百 世 化 工 有 限 公司。 

１．２ 主要设备及仪器 

傅里叶变换红外光谱仪（ＦＴＩＲ），Ｎｉｃｏｌｅｔ－ＭＸ－１Ｅ， 日本 Ｎｉｃｏｌｅｔ公司； 真空干燥箱，ＤＺＦ－６０５０，上海精宏实验设备有限 公司； 可见分光光度计，７２１，西安华辰乐天实验室设备 有限公司； Ｘ射线衍射仪（ＸＲＤ），Ｄ／ＭａｘⅡ－２５００ＶＢ２＋／ＰＣ， 日本理学公司。 

１．３ 样品制备 

聚丙二醇双酯（ＰＰＧＡＺＭＡ）的制备：分别将一定 量不 同 分 子 质 量 的 ＰＰＧ 和 ＭＡ 放 入 三 口 烧 瓶 中， ６０ ℃下反应１．５ｈ，得到ＰＰＧＡＺＭＡ 中间体，化学结构 如图１所示。

Ｐ（ＡＡ－ＳＳＳ－ＰＰＧＡＺＭＡ）共 聚 物 的 制 备：取 一 定 量的 ＰＰＧＡＺＭＡ，加 入 适 量 去 离 子 水 溶 解 后 加 入 到 装有机械搅拌、冷 凝 管、恒 压 滴 管 的 四 口 烧 瓶 中，开 启搅拌，用恒压漏斗将 ＡＡ、ＳＳＳ（加 入 适 量 去 离 子 水 溶解）和引发剂过 硫 酸 钾（单 体 总 质 量 的 ０．８ ％，加入去离子水溶解）分 别 向 四 口 烧 瓶 中 缓 慢 滴 加 ２ｈ， 滴加温度为７０ ℃，待滴加结束之后，８０ ℃下保温反 应１．５ｈ，即可得到 Ｐ（ＡＡ－ＳＳＳ－ＰＰＧＡＺＭＡ）共聚物， 并通过 ＦＴＩＲ 表 征 其 分 子 结 构，其 合 成 路 线 如 图 ２ 所示。

１．４ 性能测试与结构表征 

阻碳酸钙垢的性能实验：向锥形瓶中加入１０ ｍＬ 氯化钙（１６．７ｇ／Ｌ）的标准溶液，然后加入一定量的阻 垢剂溶液，混合均匀后，再向锥形瓶中加入硼砂缓冲溶 液摇匀，将溶液调至ｐＨ＝９；继续向锥形瓶中缓慢加入 １０ｍＬ碳酸氢钠（２５．２ｇ／Ｌ）的标准溶液，混合摇匀后封 口，将其浸入到８０ ℃水浴锅，静置１０ｈ，取出冷却至室 温后对试样称重，并与恒温前的质量作对比，若质量损 失等于或大于０．５ｇ时，须向瓶中加入蒸馏水弥补恒温 期间的水分损失，同样做空白实验；然后过滤，用移液 管移取２５ｍＬ滤。

２ 结果与讨论

明 Ｐ（ＡＡ－ＳＳＳ－ＰＰＧＡＺＭＡ）共聚物分 子链中具有封端的 ＰＰＧ 分子结构，１７３２ｃｍ－１处为酯 基 ＣＯ 的振动吸收峰，表明 ＰＰＧ 与 ＭＡ 已经发生了 酯化反应，１１７０ｃｍ－１处为苯乙烯磺酸盐中 ＯＳＯ 的不对称伸缩振动峰，并且苯环骨架中 ＣＣ 的振动 峰出现在１６２０ｃｍ－１和１４５５ｃｍ－１处，说明 ＳＳＳ参与 了共聚反应。而且１６５０ｃｍ－１处附近的 ＣＣ特征峰 的消失，表明所有单体均参与了共聚反应。随着ＰＰＧ 相对分子质量的增大， Ｐ（ＡＡ－ＳＳＳ－ＰＰＧＡＺＭＡ）对碳酸钙的阻垢率呈现出先 增大后减小的趋势，且在ＰＰＧ 相对分子质量为８００时， 其阻垢效果最佳。这主要是由于，随着 Ｐ（ＡＡ－ＳＳＳ－ＰＰ－ ＧＡＺＭＡ）共聚物中 ＰＰＧ 相对分子质量的增大，ＰＰＧ 分子结构中—ＯＨ 的数量随着相对分子质量的增大而 增多，ＰＰＧ 分子结构中增多的—ＯＨ 就会继续与过量 的 ＭＡ 发生酯化反应，使得 ＰＰＧＡＺＭＡ 分子结构中的酯基与羧基数目增多，最终导致 Ｐ（ＡＡ－ＳＳＳ－ＰＰＧＡＺ－ ＭＡ）共聚物中酯基与羧基的数量增多，而酯基与羧基 对碳酸 钙 垢 的 生 长 具 有 优 异 的 抑 制 作 用，所 以 随 着 ＰＰＧ 相对分子质量的增大，Ｐ（ＡＡ－ＳＳＳ－ＰＰＧＡＺＭＡ）共 聚物对碳酸钙的阻垢效率总体上呈现出先增大的趋 势；当 ＰＰＧ 相 对 分 子 质 量 继 续 增 大 时，所 制 备 的 Ｐ（ＡＡ－ＳＳＳ－ＰＰＧＡＺＭＡ）共聚物的亲水性变差，不利于 Ｐ（ＡＡ－ＳＳＳ－ＰＰＧＡＺＭＡ）阻垢剂在碳酸钙垢表面均匀 分散，因此，二者共同作用的结果，使得 Ｐ（ＡＡ－ＳＳＳ－ＰＰ－ ＧＡＺＭＡ）对 碳 酸 钙 的 阻 垢 率 又 呈 现 出 逐 渐 减 小 的 趋势。

３ 结论 

（１）Ｐ（ＡＡ－ＳＳＳ－ＰＰＧＡＺＭＡ）不仅具有良好的分散 性能，而且对 ＣａＣＯ３具有良好的阻垢性能，在 ＰＰＧ 相 对分 子 质 量 为 ８００，ｍ（ＰＰＧＡＺＭＡ） ∶ ｍ（ＡＡ） ∶ ｍ（ＳＳＳ） 为 １∶２∶１，且阻垢剂含量为３．５ｍｇ／Ｌ时，其阻碳酸钙垢 的阻垢效率达到９５．１２ ％；在溶液ｐＨ 值为６～９的范 围内均 具 有 良 好 的 阻 垢 性 能，表 明 Ｐ（ＡＡ－ＳＳＳ－ＰＰ－ ＧＡＺＭＡ）是一种具有工业应用前景的环保型阻垢剂； （２）Ｐ（ＡＡ－ＳＳＳ－ＰＰＧＡＺＭＡ）的加入，不仅能改变 碳酸钙垢的晶型，而且还降低碳酸钙垢的结晶度，抑制 碳酸钙垢晶体的生长，从而起到阻垢的作用。

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