本发明涉及高分子材料领域，尤其是聚醚类阻垢剂领域，具体为一种新型环保聚醚阻垢剂、其制备方法及其应用。本申请的阻垢剂是一种环保、高效阻垢剂，其制备条件温和，绿色环保，具有一定的应用价值。
背景技术：
：随着经济和社会的发展，对于水资源的需求日益增加，水资源的供需矛盾日益突出。因此，如何减少工业用水，并对工业废水进行合理处理和回用，受到人们的高度重视。在冷却水回用过程中，随着水分的不断蒸发和浓缩，水中的无机盐离子浓度逐渐升高，沉积在换热设备表面，形成污垢，从而导致换热器效率下降，腐蚀加剧。因此，阻垢成了人们亟待解决的问题。针对冷却水水垢问题，目前最常用的阻垢方法是向循环水中添加阻垢剂。阻垢剂发展至今，其种类和数量繁多，经历了无机聚磷酸盐、有机聚膦酸(盐)、聚羧酸类、二元及三元含磷共聚物、二元及三元低磷和无磷共聚物等几个阶段。近年来，随着人类环保意识的提高，开发绿色环保水处理剂已成为国内外学者研究的热点课题。为此，发明人提供一种聚醚类阻垢剂，以用于水处理领域。技术实现要素：本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种新型环保聚醚阻垢剂、其制备方法及其应用。本申请的阻垢剂以马来酸酐(ma)、脂肪醇聚氧乙烯醚(aeo-7)、氢氧化钠为原料，过硫酸钾为引发剂，在水溶液中进行共聚反应，合成集羧酸基、酯基、醚基于一体的新型聚醚类阻垢剂。本申请阻垢剂的反应条件温和，原料中不含n、p、s等元素，目标产物属于绿色环保型产品，生物降解率较高。同时，本申请的阻垢剂在制备过程中，无废气、废液、废渣产生，符合绿色化学发展要求，具有较好的环保效益和社会效益，值得大规模推广和应用。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种新型环保聚醚阻垢剂，其结构式为：式中：m、n分别表示重复单元数，m为1～3的自然数，n为1～3的自然数，粘均分子量为775～1283。本申请还提供了一种上述新型环保聚醚阻垢剂的制备方法，其包括如下步骤：以马来酸酐、脂肪醇聚氧乙烯醚、第一苛性碱为原料，以过硫酸钾为引发剂，在水溶液中经酯化、聚合两步，制得聚醚阻垢剂；所述第一苛性碱为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种。所述脂肪醇聚氧乙烯醚为aeo-7。包括如下步骤：(1)将脂肪醇聚氧乙烯醚aeo-7与马来酸酐按摩尔比1:1.05～1.2混合，得到第一混合物；将第一混合物在65～70℃下恒温反应3.0～5.0h，待恒温反应完成后，向其中快速加入第一苛性碱水溶液进行中和，得到聚醚大单体；(2)将马来酸酐与第一苛性碱按摩尔比1:1.5～3.0混合，得到第三混合物，并将第三混合物升温至78～82℃；再向升温后的第三混合物中滴加反应溶液，1～1.5h内滴完，并得到第四混合物；将第四混合物在78～82℃下继续反应3～4h后，再升温至83～87℃反应2～3h，即得新型环保聚醚阻垢剂；所述步骤(2)中，反应溶液为聚醚大单体与过硫酸钾的水溶液；以步骤(2)中的马来酸酐计，步骤(2)中马来酸酐与反应溶液中聚醚大单体的摩尔比为4～8:1，反应溶液中过硫酸钾的质量为步骤(2)中马来酸酐质量的8～12％；所述第一苛性碱为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种。所述步骤1中，将第一混合物在65～70℃下恒温反应3.0～5.0h，待恒温反应完成后，向其中快速加入第一苛性碱水溶液进行中和，得到第二混合物，并保持第二混合物的固含量为25％左右，即得到聚醚大单体。所述步骤2中，将马来酸酐与第一苛性碱按摩尔比1:2.0混合，得到第三混合物；所述第三混合物的固含量为25％。前述新型环保聚醚阻垢剂的应用。将该新型环保聚醚阻垢剂用于循环水的阻垢。本申请提供的一种新型环保聚醚阻垢剂(简称：pmaeo)、其制备方法及其应用，其是以马来酸酐(ma)、脂肪醇聚氧乙烯醚(aeo-7)、第一苛性碱为原料，过硫酸钾为引发剂，在水溶液中经酯化、聚合两步制得的。本申请中，聚醚类阻垢剂通过分子中的醚键(-c-o-c-)与水中的氢原子结合形成氢键，增强阻垢剂分子的水溶性，进而大幅提高其对污垢的抑制作用。本申请的聚醚阻垢剂是以马来酸酐和脂肪醇聚氧乙烯醚(aeo-7)为原料，在水溶液中合成集羧酸基、酯基、醚基于一体的新型聚醚类阻垢剂，其能够分散溶液中的离子，并起到乳化和增溶的作用，其中所含的醚键能增强阻垢剂的水溶性，且对钙离子的耐受性较高，具有较好的阻垢效果。实际测试结果表明：本申请的在ca2 浓度为250mg/l，添加量为2mg/l时，对caco3的抑制能力可以达到98％。进一步，本申请提供一种上述聚醚阻垢剂的制备方法。在此，以一个实例进行说明(本实例中，第一苛性碱选用氢氧化钠)。首先，在圆底烧瓶中加入摩尔比为1:1.05～1:1.2的脂肪醇聚氧乙烯醚(aeo-7)和马来酸酐(ma)，得到第一混合物；将第一混合物在65～70℃下恒温反应3.0～5.0h，再向其中快速加入氢氧化钠水溶液至中性，得到第二混合物，并保持第二混合物的固含量为25％，即得聚醚大单体。然后，在装有搅拌器和温度计的三口烧瓶中加入马来酸酐(ma)和氢氧化钠水溶液，控制ma和naoh的摩尔比为1:2，固含量为25％，得到第三混合物；将第三混合物保持温度在78～82℃，并向其中滴加反应溶液，1～1.5h内滴完，得到第四混合物；将第四混合物在78～82℃下反应3～4h后，继续升温至83～87℃反应2～3h，即得目标产物。其中，反应溶液由聚醚大单体、过硫酸钾与水混合而成；其中，以步骤(2)中的马来酸酐计，步骤(2)中马来酸酐与所添加的反应溶液中聚醚大单体的摩尔比为4:1～8:1，所添加的反应溶液中过硫酸钾的质量为步骤(2)中马来酸酐质量的8～12％。相关反应方程式如下式(1)～(4)所示：c12h25-(ch2ch2o)7-ooc-ch＝ch-cooh naoh→c12h25-(ch2ch2o)7-ooc-ch＝ch-coona(2)；本申请的聚醚阻垢剂是在水溶液中进行共聚反应，且聚合温度在80℃左右，工艺条件温和；同时，原料中不含n、p、s等元素，目标产物属于绿色环保型产品，生物降解率较高；在整个制备过程中，无废气、废液、废渣产生，工艺上合理，能够满足工业化生产的需要，经济上有利；目标产品为粘稠状液体，便于运输和储存；本申请符合绿色化学发展要求，具有较好的环保效益和社会效益。具体实施方式本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。下面将对本发明的实施例中的方案进行完整、详细地说明，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其它实施例，都属于本发明的保护范围。下述实施例制备的阻垢剂按照国家标准评定方法(gb/t16632-2008)进行测试，具体如下：控制溶液钙离子浓度为250mg/l，碳酸氢根离子浓度为732mg/l，ph＝7，向其中加入不同浓度的阻垢剂，制备实验水样，然后放入80℃恒温水浴中，反应10h后取出，自然冷却后，用edta滴定滤液中ca2 的浓度。阻垢效率η的计算公式如下：式(5)中，v0为不加入阻垢剂时反应前所需的edta量(ml)；v1为不加入阻垢剂时反应后所需的edta量(ml)；v2为加入阻垢剂时反应后所需的edta量(ml)。实施例1向圆底烧瓶中加入19.6g脂肪醇聚氧乙烯醚(aeo-7)和4.32g马来酸酐(ma)，得到第一混合物。将第一混合物在65℃下恒温反应3.5h，再向其中加入68ml质量分数为2.4％的氢氧化钠水溶液，得到聚醚大单体。将28.7g聚醚大单体与1.57g质量分数为25％的过硫酸钾引发剂水溶液混合，得到第一反应溶液。向装有搅拌器和温度计的三口烧瓶中加入4.9g马来酸酐(ma)和27ml质量分数为13％的氢氧化钠水溶液，得到第三混合物。将第三混合物升温至80℃，再向其中滴加制备的第一反应溶液，1h内滴完，得到第四混合物。将第四混合物在80℃下反应3h，而后升温至85℃继续反应2h，即得目标产物。对本实施例制备样品进行测试，测试结果如表1所示。表1实施例1的测试结果投加量(mg/l)123581012[ca2 ]＝250mg/l，阻caco3(％)94.598.397.696.596.496.696.3由上表可以看出，当阻垢剂投加量为2mg/l时，对碳酸钙垢的阻垢率高达98％；且随着投加量的增加，本发明制备的阻垢剂对碳酸钙的抑制率基本趋于稳定。实施例2向圆底烧瓶中加入24.7g脂肪醇聚氧乙烯醚(aeo-7)和5.64g马来酸酐(ma)，得到第一混合物。将第一混合物在65℃下恒温反应3h，再向其中加入90ml质量分数为2.2％的氢氧化钠水溶液，得到聚醚大单体。将57.4g聚醚大单体与3.92g质量分数为25％的过硫酸钾引发剂水溶液混合，得到第一反应溶液。向装有搅拌器和温度计的三口烧瓶中加入9.8g马来酸酐(ma)和61ml质量分数为13％的氢氧化钠水溶液，得到第三混合物。将第三混合物调节反应温度至80℃，再向其中滴加制备的第一反应溶液，1.5h内滴完，得到第四混合物。将第四混合物在80℃下反应4h，而后升温至85℃继续反应2h，即得目标产物。对本实施例制备样品进行测试，测试结果如表1所示。表2实施例2的测试结果投加量(mg/l)123581012[ca2 ]＝250mg/l，阻caco3(％)95.497.397.696.296.696.296.2实施例3向圆底烧瓶中加入29.6g脂肪醇聚氧乙烯醚(aeo-7)和7.06g马来酸酐(ma)，得到第一混合物。将第一混合物在65℃下恒温反应3h，再向其中加入117ml质量分数2.8％的氢氧化钠水溶液，得到聚醚大单体。将45.8g聚醚大单体与3.14g质量分数为25％的过硫酸钾引发剂水溶液混合，得到第一反应溶液。向装有搅拌器和温度计的三口烧瓶中加入9.8g马来酸酐(ma)和61ml质量分数为13％的氢氧化钠水溶液，得到第三混合物。将第三混合物调节反应温度至80℃，再向其中滴加第一反应溶液，1h内滴完，得到第四混合物。将第四混合物在80℃下反应3.5h，而后升温至85℃继续反应2.5h，即得目标产物。对本实施例制备样品进行测试，测试结果如表3所示。表3实施例3的测试结果投加量(mg/l)123581012[ca2 ]＝250mg/l，阻caco3(％)93.497.598.297.597.296.596.5实施例4向圆底烧瓶中加入19.8g脂肪醇聚氧乙烯醚(aeo-7)和4.7g马来酸酐(ma)，得到第一混合物。将第一混合物在65℃下恒温反应3.5h，再向其中加入78ml质量分数为2.8％的氢氧化钠水溶液，得到聚醚大单体。将30.6g聚醚大单体与3.14g质量分数为25％的过硫酸钾引发剂水溶液混合，得到第一反应溶液。向装有搅拌器和温度计的三口烧瓶中加入7.84g马来酸酐(ma)和49ml质量分数为13％的氢氧化钠水溶液，得到第三混合物。将第三混合物升温至80℃，再向其中滴加制备的第一反应溶液，1.5h内滴完，得到第四混合物。将第四混合物在80℃下反应4h，而后升温至85℃继续反应3h，即得目标产物。对本实施例制备样品进行测试，测试结果如表4所示。表4实施例4的测试结果投加量(mg/l)123581012[ca2 ]＝250mg/l，阻caco3(％)92.596.897.597.896.595.596.1实施例5向圆底烧瓶中加入34.6g脂肪醇聚氧乙烯醚(aeo-7)和7.2g马来酸酐(ma)，得到第一混合物。将第一混合物在70℃下恒温反应4h，再向其中加入130ml质量分数2.4％的氢氧化钠水溶液，得到聚醚大单体。将38.3g聚醚大单体与4.7g质量分数为25％的过硫酸钾引发剂水溶液混合，得到第一反应溶液。向装有搅拌器和温度计的三口烧瓶中加入9.8g马来酸酐(ma)和61ml质量分数为13％的氢氧化钠水溶液，得到第三混合物。将第三混合物升温至80℃，再向其中滴加制备的第一反应溶液，1h内滴完，得到第四混合物。将第四混合物在80℃下反应4h，而后升温至85℃继续反应3h，即得目标产物。对本实施例制备样品进行测试，测试结果如表5所示。表5实施例5的测试结果投加量(mg/l)123581012[ca2 ]＝250mg/l，阻caco3(％)93.896.597.297.595.896.395.8实施例6向圆底烧瓶中加入22.23g脂肪醇聚氧乙烯醚(aeo-7)和4.85g马来酸酐(ma)，得到第一混合物。将第一混合物在70℃下恒温反应4.5h，再向其中加入85ml质量分数2.5％的氢氧化钠水溶液，得到聚醚大单体。将26.23g聚醚大单体与3.76g质量分数为25％的过硫酸钾引发剂水溶液混合，得到第一反应溶液。向装有搅拌器和温度计的三口烧瓶中加入7.84g马来酸酐(ma)和49ml质量分数为13％的氢氧化钠水溶液，得到第三混合物。将第三混合物升温至80℃，再向其中滴加制备的第一反应溶液，1.5h内滴完，得到第四混合物。将第四混合物在80℃下反应3.5h，而后升温至85℃继续反应2.5h，即得目标产物。对本实施例制备样品进行测试，测试结果如表6所示。表6实施例6的测试结果投加量(mg/l)123581012[ca2 ]＝250mg/l，阻caco3(％)93.395.796.697.896.896.897.2实施例7向圆底烧瓶中加入24.7g脂肪醇聚氧乙烯醚(aeo-7)和5.64g马来酸酐(ma)，得到第一混合物。将第一混合物在70℃下恒温反应5h，再向其中加入96ml质量分数2.6％的氢氧化钠水溶液，得到聚醚大单体。将34.44g聚醚大单体与5.64g质量分数为25％的过硫酸钾引发剂水溶液混合，得到第一反应溶液。向装有搅拌器和温度计的三口烧瓶中加入11.76g马来酸酐(ma)和74ml质量分数为13％的氢氧化钠水溶液，得到第三混合物。将第三混合物升温至80℃，再向其中滴加制备的第一反应溶液，1.5h内滴完，得到第四混合物。将第四混合物在80℃下反应3.5h，而后升温至85℃继续反应2.5h，即得目标产物。对本实施例制备样品进行测试，测试结果如表7所示。表7实施例7的测试结果投加量(mg/l)123581012[ca2 ]＝250mg/l，阻caco3(％)93.696.898.297.796.897.296.8本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。当前第1页1 2 3
技术特征：1.一种新型环保聚醚阻垢剂，其特征在于，其结构式为：
式中：m为1～3的自然数，n为1～3的自然数，粘均分子量为775～1283。
2.根据权利要求1所述新型环保聚醚阻垢剂的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：以马来酸酐、脂肪醇聚氧乙烯醚、第一苛性碱为原料，以过硫酸钾为引发剂，在水溶液中经酯化、聚合两步，制得聚醚阻垢剂；所述第一苛性碱为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种。
3.根据权利要求2所述新型环保聚醚阻垢剂的制备方法，其特征在于，所述脂肪醇聚氧乙烯醚为aeo-7。
4.根据权利要求2或3所述新型环保聚醚阻垢剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将脂肪醇聚氧乙烯醚aeo-7与马来酸酐按摩尔比1:1.05～1.2混合，得到第一混合物；将第一混合物在65～70℃下恒温反应3.0～5.0h，待恒温反应完成后，向其中快速加入第一苛性碱水溶液进行中和，得到聚醚大单体；
(2)将马来酸酐与第一苛性碱按摩尔比1:1.5～3.0混合，得到第三混合物，并将第三混合物升温至78～82℃；再向升温后的第三混合物中滴加反应溶液，1～1.5h内滴完，并得到第四混合物；将第四混合物在78～82℃下继续反应3～4h后，再升温至83～87℃反应2～3h，即得新型环保聚醚阻垢剂；
所述步骤(2)中，反应溶液为聚醚大单体与过硫酸钾的水溶液；以步骤(2)中的马来酸酐计，步骤(2)中马来酸酐与反应溶液中聚醚大单体的摩尔比为4～8:1，反应溶液中过硫酸钾的质量为步骤(2)中马来酸酐质量的8～12％；
所述第一苛性碱为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种。
5.根据权利要求4所述新型环保聚醚阻垢剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，将第一混合物在65～70℃下恒温反应3.0～5.0h，待恒温反应完成后，向其中快速加入第一苛性碱水溶液中和至中性，得到第二混合物，即为聚醚大单体。
6.根据权利要求4～5任一项所述新型环保聚醚阻垢剂的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，将马来酸酐与氢氧化钠按摩尔比1:2.0混合，得到第三混合物。
7.前述权利要求1所述新型环保聚醚阻垢剂的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，将该新型环保聚醚阻垢剂用于循环水的阻垢。
技术总结本发明公开了一种新型环保聚醚阻垢剂、其制备方法及其应用，属于高分子材料领域，该阻垢剂以马来酸酐（MA）、脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO‑7）、氢氧化钠为原料，过硫酸钾为引发剂，在水溶液中进行共聚反应，合成集羧酸基、酯基、醚基于一体的新型聚醚类阻垢剂。本申请的聚醚阻垢剂是在水溶液中进行共聚反应，且聚合温度在80℃左右，工艺条件温和；同时，原料中不含N、P、S等元素，目标产物属于绿色环保型产品，生物降解率较高；在整个制备过程中，无废气、废液、废渣产生，工艺上合理，能够满足工业化生产的需要，经济上有利；目标产品为粘稠状液体，便于运输和储存；本申请符合绿色化学发展要求，具有较好的环保效益和社会效益。
技术研发人员：张巧玲;乔昌兵;陈春坛;章小龙;张艳;张裕鲛;蒲虹畅;冯刚
受保护的技术使用者：四川雨阁秦天环保科技有限公司;四川文理学院;四川艾特智慧实验室科技有限责任公司
技术研发日：2020.03.13
技术公布日：2020.06.09
