基于β-環(huán)糊精的新型三元共聚物阻垢劑的制備與機(jī)理研究.pdf

1、本研究針對目前工業(yè)循環(huán)冷卻水領(lǐng)域存在的水質(zhì)結(jié)垢問題，結(jié)合當(dāng)前國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，引入綠色原料β-環(huán)糊精（β-CD），與傳統(tǒng)原料順丁烯二酸酐（MA）、對苯乙烯磺酸鈉（SSS）聚合，制備了新型環(huán)保三元共聚物阻垢劑；采用單因素實驗的方法，研究了在不同反應(yīng)單體投加順序、引發(fā)劑用量、單體配比、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、滴加時間的條件下，利用自由基聚合反應(yīng)方法制備的聚合產(chǎn)物的阻垢性能；用掃描電子顯微鏡觀察法及傅里葉紅外光譜儀分析法，進(jìn)一步分析了聚合產(chǎn)物的阻垢

2、機(jī)理及結(jié)構(gòu)組分；并采用靜態(tài)暴露法探究了聚合產(chǎn)物的緩蝕能力。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴以β-CD、MA、SSS為單體，過硫酸鉀（KPS）為引發(fā)劑，水為溶劑，采用溶液聚合的方法，利用自由基聚合反應(yīng)可制備得到新型環(huán)保三元共聚物阻垢劑；其優(yōu)化合成條件為：β-CD、MA作為反應(yīng)底物，SSS和KPS作為滴加物，KPS用量為單體總質(zhì)量的6％，MA與β-CD單體配比6:1，SSS與MA單體配比為0.8:1，反應(yīng)溫度為80℃，反應(yīng)時間為6h，滴加

3、時間為40min；在上述條件下所得阻垢率為84.3%，緩蝕率為97.6%。⑵傅里葉紅外光譜（FTIR）表征結(jié)果顯示，聚合產(chǎn)物的主要結(jié)構(gòu)包括β-CD原有的錐筒形主體結(jié)構(gòu)及其羥基，MA水解及水解后酯化反應(yīng)形成的羧基及酯基、SSS的苯環(huán)及磺酸基等；掃描電鏡（SEM）對水垢晶體形態(tài)的觀察表明，三元聚合物的引入提高了成垢陽離子在水中的溶解分散能力，破壞了水垢晶體的正常生長，使晶體結(jié)構(gòu)畸變，水垢生成量減少，已形成的水垢容易被去除。⑶三元共聚物β-C

4、D-MA-SSS在模擬工業(yè)循環(huán)冷卻水樣中表現(xiàn)出一定的緩蝕效果；藥劑投加量、pH、溫度均會對其緩蝕效果產(chǎn)生影響，在不同pH值時，藥劑投加量對緩蝕率的影響趨勢大體相同，高pH值有利于緩蝕效果的實現(xiàn)；溫度對緩蝕率的作用效果不是特別顯著；掃描電子顯微鏡對碳鋼的腐蝕結(jié)果可以推測，因三元聚合物結(jié)構(gòu)中所包含的羥基、羧基等功能基團(tuán)可與金屬水流通道表面發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)而吸附結(jié)合，從而抑制或減緩了腐蝕性離子的腐蝕作用；同時未被破壞的β-CD因其具有較強(qiáng)空間