聚醚型阻垢分散剂的合成及性能研究

论文摘要

本文选用聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯（MPEGAA）及丙烯酸（AA）为共聚单体，采用水溶液共聚的方法制备出了具有长侧链醚基的共聚物阻垢分散剂P（AA／MPEGAA）。研究了单体配比、引发剂用量、链转移剂用量、反应温度及反应时间对共聚物阻垢性能的影响；考察了共聚物浓度、钙离子浓度、pH值、阻垢温度、阻垢时间以及不同侧链聚合度对碳酸钙垢、磷酸钙垢及硫酸钙垢的作用；考察了共聚物溶液分散氧化铁、缓蚀碳钢、影响体系浊度的能力；比较了常用阻垢剂聚丙烯酸（PAA）、聚丙烯酸／2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸P（AA／AMPS）与聚醚型阻垢分散剂的阻垢性能；并采用红外光谱、热重、扫描电镜、X衍射等对共聚物的结构、耐热性能，以及钙垢的形貌和晶型等进行了表征。研究结果表明，聚合反应条件对共聚物阻垢剂P（AA／MPEGAA）阻垢性能的影响主要是通过调节聚合物分子量的大小来实现，而且对阻碳酸钙垢率影响较大，对阻磷酸钙垢率影响较小；所合成的共聚物具有优异的阻磷酸钙垢、硫酸钙垢和较好的阻碳酸钙垢的性能；聚合物的阻垢性能随着钙离子浓度的增加、阻垢温度的升高、pH值的增大及阻垢时间的延长而存在着程度不同的下降趋势，但仍能适用于较高浓缩倍数的循环水体系。通过对PAA、P（AA／AMPS）和不同侧链聚合度的P（AA／MPEGAA）阻垢率的比较，表明羧基是影响碳酸钙成垢的主要因素，而分散作用机理则是阻磷酸钙垢和阻硫酸钙垢的主要机理。醚基的存在赋予阻垢分散剂在具有阻垢分散作用的同时具有絮凝功能，能够将溶液中的钙垢等微小颗粒聚集在一起，形成尺寸较大易于机械分离的聚集体，从而降低体系的浊度。扫描电镜照片进一步证实，阻垢剂的加入改变了碳酸钙的结晶方式，使垢样的形貌发生了改变。添加PAA后尽管表面不再平整但仍能观察到比较规整的四面体晶体结构；而添加P（AA／MPEGMA）后晶体形状被彻底破坏，垢样成为疏松、多孔、絮状的无定形聚集体。X衍射谱图也表明，添加P（AA／MPEGMA）后垢样中方解石含量减少甚多，垢样变得疏松。

论文目录

• 摘要
• 英文摘要
• 第一章 前言
• 1.1 研究背景
• 1.2 除垢方法
• 1.3 阻垢机理
• 1.4 阻垢分散剂国内外发展状况及分类
• 1.4.1 阻垢分散剂国外发展状况
• 1.4.2 阻垢分散剂国内发展状况
• 1.4.3 聚合物阻垢分散剂的分类
• 1.5 本论文构思及研究内容
• 1.5.1 论文构思
• 1.5.2 主要研究内容
• 第二章 实验部分
• 2.1 主要原料
• 2.2 共聚物的合成
• 2.3 分析测试
• 2.3.1 红外光谱分析
• 2.3.2 热重法（Tg）测试
• 2.3.3 共聚物阻垢性能测定
• 2.3.4 共聚物分散性能测定
• 2.3.5 共聚物缓蚀性能测定
• 2.3.6 浊度测定
• 2.3.7 扫描电镜分析（SEM）
• 2.3.8 X衍射分析
• 第三章 共聚物的制备及结构表征
• 3.1 聚合工艺对共聚物性能的影响
• 3.1.1 P（AA/AMPS）与T-400的合成
• 3.1.2 P（AA/MPEG（1000）AA）的合成
• 3.2 共聚物的特征基团表征
• 3.3 共聚物Tg分析
• 本章小结
• 第四章 共聚物阻垢、分散、缓蚀性能的研究
• 4.1 共聚物阻碳酸钙垢性能的研究
• 4.1.1 共聚物阻垢剂浓度的影响
• 4.1.2 钙离子浓度的影响
• 4.1.3 碳酸氢根浓度的影响
• 4.1.4 pH的影响
• 4.1.5 温度的影响
• 4.1.6 恒温时间的影响
• 4.1.7 对比实验
• 4.2 共聚物阻磷酸钙垢性能的研究
• 4.2.1 共聚物阻垢剂浓度的影响
• 4.2.2 钙离子浓度的影响
• 4.2.3 温度的影响
• 4.2.4 pH值的影响
• 4.2.5 恒温时间的影响
• 4.2.6 对比实验
• 4.3 共聚物阻硫酸钙垢性能的研究
• 4.3.1 共聚物阻垢剂浓度的影响
• 4.3.2 钙离子浓度的影响
• 4.3.3 温度的影响
• 4.3.4 pH值的影响
• 4.3.5 恒温时间的影响
• 4.3.6 对比实验
• 4.4 共聚物对浊度的影响
• 4.5 共聚物分散氧化铁性能的研究
• 4.6 共聚物缓蚀性能的研究
• 本章小结
• 第五章 侧链聚醚密度对阻垢分散性能的影响
• 5.1 侧链聚醚密度对阻碳酸钙垢的影响
• 5.2 侧链聚醚密度对阻磷酸钙垢的影响
• 5.3 侧链聚醚密度对分散氧化铁性能的影响
• 本章小结
• 第六章 碳酸钙垢垢样的研究
• 6.1 碳酸钙垢的扫描电镜分析
• 6.2 碳酸钙垢的X衍射分析
• 本章小结
• 第七章 结论
• 参考文献
• 作者在读期间发表文章
• 致谢