馬來酸酐均聚及其接枝棉纖維的阻垢性研究.pdf

1、隨著社會和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，全球都面臨著水資源緊缺的突出矛盾。高效的利用循環(huán)冷卻水成為節(jié)約用水的手段之一，投放高性能的阻垢劑是高效使用循環(huán)冷卻水的最經(jīng)濟(jì)、最方便的手段。水解聚馬來酸酐由于無毒、對環(huán)境無害、有較好的生物降解性、阻垢效果較好，是眾多阻垢劑中最具發(fā)展前景的阻垢劑之一。 羧酸基(-COOH)有優(yōu)異的阻垢性能，水解聚馬來酸酐(HPMA)的主鏈上的每個碳原子上都含有一個羧酸基，因此它具有優(yōu)良的阻垢性能。水解聚馬來酸酐過去一直采用有

2、機溶劑法制備，其工藝存在反應(yīng)周期長，需要大量的溶劑和昂貴的引發(fā)劑，產(chǎn)品成本高，溶劑回收困難，對環(huán)境有污染等缺點。本文針對水解聚馬來酸酐傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝的缺點，以水為溶劑，過氧化氫為引發(fā)劑，在自制復(fù)配式催化劑的作用下，合成了水解聚馬來酸酐，是一種對環(huán)境友好型的合成工藝。 利用化學(xué)滴定法和烏式粘度法對影響單體殘留量(溴值)、粘度的實驗條件進(jìn)行分析，確定了引發(fā)劑和催化劑的種類和用量，聚合工藝條件。結(jié)果表明：在105~110℃，催化劑用量/

3、單體總量＝7μg/g，M2+/Cu2+＝2，H2O2/單體總量＝1g/g，引發(fā)劑的滴加時間為150min，反應(yīng)時間為120min的條件下，反應(yīng)生成的水解聚馬來酸酐的性能達(dá)到最佳。全面系統(tǒng)地考察了實驗條件對產(chǎn)物阻垢性能的影響，結(jié)果表明，該水解聚馬來酸酐在高硬度、高堿度、高pH值的水處理系統(tǒng)中，表現(xiàn)出優(yōu)良的阻垢性能，有較好的耐溫性和時效性，同時能與一定量的表面活性劑有協(xié)同效應(yīng)，從而提高阻垢性能。初步探討了水解聚馬來酸酐的阻垢機理。同時采用F

4、T-IR對聚合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。 目前較廣泛使用的防垢方法主要是定期、定量地向循環(huán)冷卻水中投加一些阻垢劑，緩蝕劑以及殺菌劑等。但是這些試劑長時間使用往往會相互影響，降低阻垢性能，造成水的污染，而且長時間對設(shè)備產(chǎn)生腐蝕作用。因此，迫切需要一種能從根本上防止結(jié)垢的方法來處理循環(huán)冷卻水。采用二價鐵離子和雙氧水的引發(fā)體系，將馬來酸酐接枝到棉纖維上，通過接枝改性使之成為高效水處理材料，得到較高的單體的轉(zhuǎn)化率和接枝率。改性后的棉纖維阻垢效

5、果好，成本低，免除了定期換藥、投藥的麻煩，也減少了對環(huán)境的污染和對設(shè)備的損害。通過對接枝率、改性纖維對鈣和鎂離子的動態(tài)吸附實驗考察，得出了最佳實驗工藝條件：馬來酸酐的初始濃度為30％，引發(fā)劑的用量與單體的比例為1:1，反應(yīng)溫度為105℃，反應(yīng)時間為120min，金屬Fe2+的濃度為1.25％。同時采用FT-IR對聚合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。實驗通過改性纖維的對比實驗和改性纖維處理裝置在模擬循環(huán)冷卻水中的防垢實驗，得出：馬來酸酐接枝改性后的棉