使用酸接枝的EO-PO共聚物抑制二氧化硅垢的方法技术

一种抑制二氧化硅垢形成的方法，所述方法用可聚合酸接枝共聚物处理水性系统，所述可聚合酸接枝共聚物包括不饱和接枝酸以及环氧烷聚合物主链，所述不饱和接枝酸的酸接枝百分比在约3重量％至约35重量％之间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用酸接枝的EO-PO共聚物抑制二氧化硅垢的方法相关申请的交叉引用本国际专利申请要求于2018年6月1日提交的印度临时申请第201841020598号的优先权。
本专利技术涉及阻垢。具体地，本专利技术涉及酸接枝的EO-PO共聚物用于抑制二氧化硅垢形成的用途。
技术介绍
顾名思义，“接枝共聚物”描述了接枝到单独“主链”上的聚合物“支链”，并且“接枝共聚物”在本领域是众所周知的。举例来说，接枝共聚物公开于美国专利第5,374,674号、第5,035,894号和第4,552,901号中。二氧化硅和金属硅酸盐垢在许多利用水性系统的工业中是成问题的。受影响最大的部分是工业水处理，具体来说是反渗透(RO)、冷却塔、锅炉和油气应用，尤其是地热能收集和蒸汽辅助重力泄油(SAGD)应用。利用拜耳法(Bayerprocess)的如氧化铝精炼的采矿操作也存在二氧化硅和硅酸盐垢的重大问题。二氧化硅和硅酸盐垢的形成取决于操作条件，如pH、温度、二氧化硅浓度和在此类系统中使用的水中是否存在多价金属离子。基于那些条件，可能会形成不同类型的二氧化硅或硅酸盐垢。例如，在pH值高于8.5时，取决于是否存在多价离子(如Mg2+、Ca2+、Al3+或Fe3+)，二氧化硅垢主要呈金属硅酸盐形式，而胶体二氧化硅(聚合二氧化硅粒子)在pH值在6.5至8.5之间时更为常见。垢会沉积在生产设备上，并最终限制流动，导致代价高的过程停机时间。典型的除垢处理涉及机械清洁或危险和腐蚀性酸洗，如氢氟酸洗。阻垢剂是本领域已知的。例如，美国专利第6,166,149号公开了制备适用作阻垢剂的含有亲水性接枝聚合物的组合物的方法，所述阻垢剂包含亲水性接枝聚合物和聚醚化合物，并且任选地还包含不饱和羧酸型聚合物。类似地，美国专利第5,378,368号公开了聚醚聚氨基亚甲基膦酸酯用以在工业用水性系统中控制二氧化硅/硅酸盐沉积的用途。聚醚聚氨基亚甲基膦酸酯可单独使用或与聚合物添加剂组合使用。美国专利第4,618,448号公开了使用羧酸/磺酸/聚环氧烷聚合物作为阻垢剂的用途，而美国专利第4,933,090号公开了选择膦酸酯和任选的羧酸/磺酸/聚环氧烷聚合物用以控制二氧化硅/硅酸盐沉积的用途。美国专利第6,051,142号公开了环氧乙烷-环氧丙烷(EO-PO)嵌段共聚物用以在冷却和锅炉水性系统中控制二氧化硅和硅酸盐垢的用途。最后，美国专利第7,316,787号公开了疏水改性的环氧乙烷聚合物作为胶体二氧化硅垢抑制剂的用途。尽管开发了新的阻垢剂，但是二氧化硅结垢仍然是水性系统中的主要挑战，因此表明需要具有超出本领域已知那些的阻垢性能的聚合物。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了一种通过用有效量的可聚合酸接枝共聚物处理包含二氧化硅的水性系统来抑制二氧化硅垢形成的方法，所述可聚合酸接枝共聚物包含不饱和接枝酸(如丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙基磺酸(AMPS)、2-甲基丙烯酰胺基-2-甲基丙基磺酸、苯乙烯磺酸、乙烯基磺酸、乙二醇甲基丙烯酸酯磷酸酯或乙烯基膦酸)和环氧烷聚合物主链，所述不饱和接枝酸的酸接枝百分比在约3重量％至约35重量％之间，所述环氧烷聚合物主链具有下式：其中每个R′独立地是氢原子、氢基或酰基；R″独立地是氢原子、氢基、含胺基团或酰基；每个“n”的值独立地为2至4；每个“Z”的值独立地为4至约1800；且“a”的值为1至4。在一个优选实施例中，“n”＝2或3；“a”的值为1；并且每个R′或R″独立地是氢原子、氢基或酰基，分别得到环氧乙烷(“EO”)或环氧丙烷(“PO”)聚合物。基础聚合物的分子量优选地在约200道尔顿至80,000道尔顿之间。公开的专利技术涵盖了丙烯酸接枝的环氧乙烷-环氧丙烷(EO-PO)共聚物作为胶体二氧化硅垢抑制剂的新颖用途，可用于反渗透(RO)、冷却塔、锅炉、地热和SAGD应用中。在一个优选实施例中，用于公开的专利技术的共聚物是EO和PO的共聚物，其分子量为大约5000道尔顿，其中约10重量％的丙烯酸接枝到环氧烷聚合物主链。此共聚物的一个优点是其在形成最少沉淀物(絮凝物)的情况下抑制胶体二氧化硅的形成，所述沉淀物(絮凝物)会对上述应用产生负面影响。具体实施方式公开的专利技术涵盖了一种通过用有效量的可聚合酸接枝共聚物处理包含二氧化硅的水性系统来抑制二氧化硅垢形成的方法，所述可聚合酸接枝共聚物包含不饱和接枝酸(如选自由以下组成的组的酸：丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙基磺酸(AMPS)、2-甲基丙烯酰胺基-2-甲基丙基磺酸、苯乙烯磺酸、乙烯基磺酸、乙二醇甲基丙烯酸酯磷酸酯或乙烯基膦酸)和环氧烷聚合物主链，所述不饱和接枝酸的酸接枝百分比在约3重量％至约35重量％之间，所述环氧烷聚合物主链具有下式：其中每个R′独立地选自氢原子、氢基或酰基；R″独立地选自氢原子、氢基、含胺基团或酰基；每个“n”的值独立地为2至4；每个“Z”的值独立地为4至约1800；且“a”的值为1至4。在一个实施例中，R′为不含脂肪族不饱和键的酰基。在另一个实施例中，R′和R″不都是氢原子。除非另外指明，否则本文所陈述的所有百分比均为重量百分比(wt.％)。除非另外说明，否则温度以摄氏度(℃)计，并且“环境温度”意指在20℃至25℃之间。“聚合物”通常是指通过使相同或不同类型的单体聚合而制备的聚合化合物或“树脂”。如本文所使用，通用术语“聚合物”包括由一或多种类型的单体制成的聚合化合物。如本文所用，“共聚物”是由两种或更多种不同类型的单体制备的聚合化合物。类似地，“三元共聚物”是由三种不同类型的单体制备的聚合化合物。“水性系统”通常是指含有水的任何系统，包括但不限于冷却水、锅炉水、脱盐、气体洗涤器、高炉、污水污泥热调节设备、过滤、反渗透、糖蒸发器、纸处理、开采回路等。术语“二氧化硅垢”通常是指沉积并累积在水处理设备的内表面的含有二氧化硅的固体材料。二氧化硅垢通常包括多种类型的二氧化硅垢，如胶体或无定形二氧化硅(SiO2)和硅酸盐(如硅酸镁)。累积的二氧化硅垢可能是(且有时是)二氧化硅垢和硅酸盐类型的垢的组合，其中通常以一种或另一种类型的垢为主。胶体/无定形二氧化硅垢是下文中通常用来指主要为胶体/无定形硅酸盐类型的二氧化硅垢沉积物的术语。除二氧化硅类型以外，还可能存在其它类型的垢，如碳酸钙、硫酸钙、磷酸钙、膦酸钙、草酸钙、硫酸钡、二氧化硅、冲积沉积物、金属氧化物和金属氢氧化物，这取决于存在于水性系统中的金属和其它离子的类型。用于形成胶体/无定形二氧化硅垢的化学反应机制通常涉及硅酸到聚硅酸盐的缩合聚合，所述反应机制由氢氧根离子催化。此反应机制通常如下进行：Si(OH)4+OH-→(OH)3SiO-+H2O(I)Si(OH)3-+Si(OH)4+OH-→(OH)3Si-O-Si(OH)3(二聚体)+OH-(II)(OH)3Si-O-Si(OH)3(二聚体)→循环→胶体→无定形二氧化硅(垢)(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抑制二氧化硅垢形成的方法，所述方法包含以下步骤：用有效量的可聚合酸接枝聚合物处理包含二氧化硅的水性系统，所述可聚合酸接枝聚合物包含约3.0重量％至约35重量％的不饱和接枝酸和环氧烷聚合物主链，所述环氧烷聚合物主链具有下式：/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180601 IN 2018410205981.一种抑制二氧化硅垢形成的方法，所述方法包含以下步骤：用有效量的可聚合酸接枝聚合物处理包含二氧化硅的水性系统，所述可聚合酸接枝聚合物包含约3.0重量％至约35重量％的不饱和接枝酸和环氧烷聚合物主链，所述环氧烷聚合物主链具有下式：



其中每个R′独立地选自由以下组成的组：氢原子、氢基和酰基。
其中R″独立地选自由以下组成的组：氢原子、氢基、含胺基团和酰基。
其中每个“n”的值独立地为2至4；
其中每个“Z”的值独立地为4至约1800；且
其中“a”的值为1至4。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述R′为不含脂肪族不饱和度的酰基。


3.根据权利要求1所述的方法，其中R′和R″不都是氢原子。


4.根据权利要求1所述的方法，其中所述接枝酸选自由以下组成的组：丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙基磺酸(AMPS)、2-甲基丙烯酰胺基-2-甲基丙基磺酸、苯乙烯磺酸、乙烯基磺酸、乙二醇甲基丙烯酸酯磷酸酯、乙烯基膦酸和其混合物。


5.根据权利要求1所述的方法，其中，“n”＝2或3；
其中“a”的值为1；
其中每个R′或R″独立地选自由以下组成的组：氢原子、氢基和酰基；且
其中所述环氧烷聚合物主链是环氧乙烷(“EO”)或环氧丙烷(“PO”)聚合物。


6.根据权利要求1所述的方法，其中所述环氧烷聚合物主链选自由氧化乙烯(“EO”)和氧化丙烯(“PO”)组成的组。


7.根据权利要求1所述的方法，其中所述环氧烷聚合物主链是EO和PO聚合物的共聚物，其EO∶PO的重量比为约0∶100至约100∶0。


8.根据权利要求1所述的方法，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·德奥，G·P·阿布拉莫，K·L·杨，S·C·梅塔，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，罗门哈斯公司，
类型：发明
国别省市：美国;US