亲水接枝共聚物的制备方法技术

本发明专利技术提供：１）含６０—９８％重量亲水接枝聚合物、２０—４０％重量聚醚化合物和０—５％重量不饱和羧酸型聚合物的组合物；２）通过将单烯类不饱和单体接枝聚合在含有３０％摩尔或更高的－ＲＣＨ－ＣＨ＃－［２］－Ｏ－重复单元的聚醚化合物上而制得，其纯度至少为７５％的聚合物；和３）防垢剂，它含有通过将单烯类不饱和单体接枝聚合在含有８０％摩尔或更高的环氧乙烯烷结构单元的聚醚化合物上而制得的聚合物，它的羟基值为３０毫克ＫＯＨ／克或更高，酸值为２００毫克ＫＯＨ／克或更高。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及亲水接枝聚合物及其制造方法、含有亲水接枝聚合物的组合物、含有亲水接枝聚合物的防垢剂和使用该亲水接枝聚合物的防垢法。通过在聚醚化合物上接枝聚合不饱和羧酸型单体(如(甲基)丙烯酸)而制得的亲水接枝聚合物可单独或以组合物形式用作防垢剂或各种其它目的。例如，在JP-A-55-71710、JP-A-59-62614和JP-A-7-53645中揭示了含有如下组分即上述的亲水接枝聚合物、作为其原料的聚醚化合物和不饱和羧酸型聚合物(它是制备亲水接枝聚合物时副产物)的组合物，这类组合物可用于各种用途，如洗涤剂组分和有机颗粒和无机颗粒的分散剂。然而，任何一种上述已知组合物存在的问题是分散性和耐胶凝性都较低，在它们用于上述用途的场合不能充分达到所需的性能。另外，它们的粘度高，难于处理。另一方面，如果为了提高水资源的利用效率将含有高浓度碳酸钙等的水用作循环水，则目前需要具有高防垢效果的防垢剂。上述已知的组合物也用作防垢剂，但它们的防垢性能较低，不能满足目前高的防垢标准。就上述亲水接枝聚合物的常规制造方法而言，不饱和羧酸型单体对聚醚化合物的接枝比率较低，大量用作原料的聚醚化合物仍未反应。因此，带来的问题是制得的亲水接枝聚合物的纯度较低，这种聚合物用于上述用途时，不能充分达到所需的性能。在冷却水系统、锅炉水系统、海水脱盐装置、蒸煮器、黑液(black liquor)浓缩罐、油田等中，碳酸钙、磷酸钙、氢氧化锌和硅酸镁之类的沉淀物会沉积在它们的内壁上，结果可能发生各种操作困难，如热效率的降低或局部腐蚀。特别是当用铁制成水系统中的管道时，必须使用大量的磷酸化合物、锌盐等防腐蚀剂。在这种情况下，形成含有磷酸钙或氢氧化锌的污垢可能引起问题。美国专利4,659,481说明书披露，含有带羟基的单体组分和带磺酸基的单体组分的聚合物具有防止产生磷酸钙、氢氧化锌等污垢的效果。然而，虽然由于使用具有特定结构的单体组分这种聚合物具有某种程度上的防垢效果，但问题是这种聚合物难于合成。本专利技术的一个目的是提供含有亲水接枝聚合物的组合物和防垢性高的防垢剂。这种组合物具有极好的物理性能，如分散性和耐胶凝性，而且易于处理。本专利技术的另一目的是提供一种亲水接枝聚合物及其制造方法和用途。这种亲水接枝聚合物具有高的单烯类不饱和单体接枝比率、仅少量的未反应聚醚化合物和高的纯度。另外，本专利技术的再一个目的是提供防垢剂以及使用这种防垢剂的防垢方法。这种防垢剂对磷酸钙和氢氧化锌之类的污垢具有特别的抑制作用，而且易于制造。为了解决上述问题，经过广泛研究后本专利技术人发现如果控制亲水接枝聚合物、聚醚化合物和不饱和羧酸型聚合物的相互比例，可以改善上述组合物的物理性质，这种组合物就易于处理，从而完成了本专利技术。这就是说，含亲水接枝聚合物的本专利技术组合物含有亲水接枝聚合物和聚醚化合物为必要组分，任选地还含有不饱和羧酸型聚合物，所述的亲水接枝聚合物用包括使含不饱和羧酸型单体为必要组分的单烯类不饱和单体在聚醚化合物上接枝聚合的步骤的方法制得，所述的不饱和羧酸型聚合物用包括仅使单烯类不饱和单体聚合的步骤的方法制得。该组合物的特征在于亲水接枝聚合物、聚醚化合物和不饱和羧酸型聚合物之间的相互比例是亲水接枝聚合物为60-98％重量，聚醚化合物为20-40％重量，以及不饱和羧酸型聚合物为0-5％重量。本专利技术的防垢剂包括含上述亲水接枝聚合物的组合物作为必要组分。另外，经广泛研究，本专利技术人还发现如果在有机过氧化物和酸性物质存在下进行上述接枝聚合，可以解决上述问题，从而完成本专利技术。这就是说，本专利技术的亲水接枝聚合物(A)是用包括使含有不饱和羧酸型单体为必要组分的单烯类不饱和单体在聚醚化合物上接枝聚合的步骤的方法制得的聚合物，所述的聚醚化合物的数均分子量为100或更高，且具有用如下通式表示的重复单元-RCH-CH2-O-(式中R表示氢原子和甲基中的至少一个，它们可能存在于一个分子中)，其量占整个聚醚化合物的30％摩尔或更多，亲水接枝聚合物的纯度至少为75％。亲水接枝聚合物(A)较好是用下述的制备方法制得，但也可用其它方法制得。本专利技术的防垢剂含有上述高纯度的亲水接枝聚合物(A)为必要组分。本专利技术制备亲水接枝聚合物的方法是包括在有机过氧化物和选自有机磺酸化合物、磷酸化合物和无机酸的至少一种酸性物质的存在下将含有不饱和羧酸型单体为必要组分的单烯类不饱和单体在聚醚化合物上接枝聚合的步骤的一种方法，所述的聚醚化合物的数均分子量为100或更高，且具有用如下通式表示的重复单元-RCH-CH2-O-(式中R表示氢原子和甲基中的至少一个，它们可能存在于一个分子中)，其量占整个聚醚化合物的30％摩尔或更高。另外，经广泛研究本专利技术人注意到易于制得由在环氧乙烷为结构单元的聚醚化合物上接枝聚合单烯类不饱和单体组分而制得的聚合物。本专利技术人还发现，通过规定这种聚合物的羟基值和酸值可以解决上述问题，从而完成本专利技术。这就是说，本专利技术的亲水接枝聚合物(B)是用包括将单烯类不饱和单体组分接枝聚合到含80％摩尔或更高的环氧乙烷结构单元的聚醚化合物上的步骤的方法制得的一种亲水接枝聚合物，它的特征是羟基值为30毫克KOH/克或更高，酸值为200毫克KOH/克或更高。本专利技术的防垢剂含有上述亲水接枝聚合物(B)为必要组分。在上述亲水接枝聚合物(B)中，聚醚化合物较好是选自聚亚烷基二醇、烷氧基聚亚烷基二醇和芳氧基聚亚烷基二醇的一种聚醚化合物。另外，较好是将含磺酸基的单体和/或含羟基的单体用作至少一部分单烯类不饱和单体组分。上述的防垢剂是磷酸钙或氢氧化锌的有效防垢剂。包括向含水体系中加入总加入量为0.5-50ppm的上述防垢剂和磷酸化合物和/或锌盐的步骤的防垢方法不仅大大提高了管道的防垢作用，而且也提高了防腐作用。因此，它是非常有用的。阅读了如下的详细揭示后，本专利技术的这些或那些目的和优点就会更加易于理解。以下，首先解释聚醚化合物和单烯类不饱和单体。然后解释亲水接枝聚合物和不饱和羧酸型聚合物。再解释含亲水接枝聚合物的组合物的整体结构。最后解释防垢剂。聚醚本身不仅是构成本专利技术含亲水接枝聚合物的组合物的一种必要组分，而且是制备另一种必要组分亲水接枝聚合物的原料。单烯类不饱和单体不仅是制备亲水接枝聚合物的原料，而且是制备不饱和羧酸型聚合物的原料。如有必要，不饱和羧酸型聚合物可与上述组分混合，构成含亲水接枝聚合物的本专利技术组合物。聚醚化合物本专利技术所用的聚醚化合物是一种降低粘度并使组合物易于处理的组分。该聚醚化合物是含有用下述通式表示的重复单元的化合物，这种重复单元约占总体的30％摩尔或更高(较好为50％摩尔或更高)。该聚醚化合物是在反应活性(to bereacted)的化合物(它成为聚合的引发点)存在下用已知的方法聚合环醚(包含环氧乙烷和/或环氧丙烷为必要组分，如有必要，还包含其它环氧烷烃)制得。-RCH-CH2-O-(式中R表示氢原子和甲基中的至少一个，它们可能存在于一个分子中)。用于制备聚醚化合物的其它环氧烷烃的例子包括环氧异丁烷、1-环氧丁烷、2-环氧丁烷、三甲基环氧乙烷、四甲基环氧乙烷、一氧化丁二烯、氧化苯乙烯、1，1-二苯基环氧乙烷、表氟醇、表氯醇、表溴醇、缩水甘油、缩水甘油丁醚、缩水甘油己醚、缩水甘油烯丙醚、缩水甘油苯醚、缩水甘油2-氯乙醚本文档来自技高网...

【技术保护点】
含亲水接枝聚合物的组合物，它含有亲水接枝聚合物和聚醚化合物作必要组分，以及任选地还含有不饱和羧酸型聚合物，所述的亲水接枝聚合物是用包括在聚醚化合物上接枝聚合含有不饱和羧酸型单体为必要组分的单烯类不饱和单体的步骤的方法制得，所述的不饱和羧酸型聚合物是用包括仅聚合单烯类不饱和单体步骤的方法制得的，其特征在于亲水接枝聚合物、聚醚化合物和不饱和羧酸型聚合物之间的相互比例使得亲水接枝聚合物为６０－９８％重量，聚醚化合物为２０－４０％重量，以及不饱和羧酸型聚合物为０－５％重量。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：山口繁，高木雅人，佐伯卓哉，
申请(专利权)人：株式会社日本触媒，
类型：发明
国别省市：JP[日本]