０ 前言

工業生產中為了給反應釜降溫，一般采用冷卻循環水，而冷卻水長時間的循環使用會導致冷卻水中的 無機鹽離子濃度增大，生成大量碳酸鈣、硫 酸 鈣 等 鈣 垢，其中以碳酸鈣垢為主。形成的鈣垢會沉積在管 道的表面，使得流動通道變窄，嚴重時將會徹底堵塞管 道，使得冷卻水的降溫效率下降，甚至難以控制反應釜 的溫度，如若發生爆炸，后果不堪設想。

１ 實驗部分 

１．１ 主要原料 

ＰＰＧ、苯乙烯磺酸鈉（ＳＳＳ）、過硫酸鉀（ＫＰＳ）、碳酸 氫鈉，分析純，國藥集團化學試劑有限公司； 馬來酸酐（ＭＡ），分析純，上海阿拉丁生化科技股份有限公司； 丙烯酸（ＡＡ）、氯化鈣，分析純，成都市科龍化工試 劑廠； 乙二胺四乙酸二鈉（ＥＤＴＡ），分析純，廣東光華科 技股份有限公司； 硼砂，分析純，濟南飛揚化工有限公司； 七水硫 酸 亞 鐵，分 析 純，天 津 市 百 世 化 工 有 限 公司。 

１．２ 主要設備及儀器 

傅里葉變換紅外光譜儀（ＦＴＩＲ），Ｎｉｃｏｌｅｔ－ＭＸ－１Ｅ， 日本 Ｎｉｃｏｌｅｔ公司； 真空干燥箱，ＤＺＦ－６０５０，上海精宏實驗設備有限 公司； 可見分光光度計，７２１，西安華辰樂天實驗室設備 有限公司； Ｘ射線衍射儀（ＸＲＤ），Ｄ／ＭａｘⅡ－２５００ＶＢ２＋／ＰＣ， 日本理學公司。 

１．３ 樣品制備 

聚丙二醇雙酯（ＰＰＧＡＺＭＡ）的制備：分別將一定 量不 同 分 子 質 量 的 ＰＰＧ 和 ＭＡ 放 入 三 口 燒 瓶 中， ６０ ℃下反應１．５ｈ，得到ＰＰＧＡＺＭＡ 中間體，化學結構 如圖１所示。

Ｐ（ＡＡ－ＳＳＳ－ＰＰＧＡＺＭＡ）共 聚 物 的 制 備：取 一 定 量的 ＰＰＧＡＺＭＡ，加 入 適 量 去 離 子 水 溶 解 后 加 入 到 裝有機械攪拌、冷 凝 管、恒 壓 滴 管 的 四 口 燒 瓶 中，開 啟攪拌，用恒壓漏斗將 ＡＡ、ＳＳＳ（加 入 適 量 去 離 子 水 溶解）和引發劑過 硫 酸 鉀（單 體 總 質 量 的 ０．８ ％，加入去離子水溶解）分 別 向 四 口 燒 瓶 中 緩 慢 滴 加 ２ｈ， 滴加溫度為７０ ℃，待滴加結束之后，８０ ℃下保溫反 應１．５ｈ，即可得到 Ｐ（ＡＡ－ＳＳＳ－ＰＰＧＡＺＭＡ）共聚物， 并通過 ＦＴＩＲ 表 征 其 分 子 結 構，其 合 成 路 線 如 圖 ２ 所示。

１．４ 性能測試與結構表征 

阻碳酸鈣垢的性能實驗：向錐形瓶中加入１０ ｍＬ 氯化鈣（１６．７ｇ／Ｌ）的標準溶液，然后加入一定量的阻 垢劑溶液，混合均勻后，再向錐形瓶中加入硼砂緩沖溶 液搖勻，將溶液調至ｐＨ＝９；繼續向錐形瓶中緩慢加入 １０ｍＬ碳酸氫鈉（２５．２ｇ／Ｌ）的標準溶液，混合搖勻后封 口，將其浸入到８０ ℃水浴鍋，靜置１０ｈ，取出冷卻至室 溫后對試樣稱重，并與恒溫前的質量作對比，若質量損 失等于或大于０．５ｇ時，須向瓶中加入蒸餾水彌補恒溫 期間的水分損失，同樣做空白實驗；然后過濾，用移液 管移取２５ｍＬ濾。

２ 結果與討論

明 Ｐ（ＡＡ－ＳＳＳ－ＰＰＧＡＺＭＡ）共聚物分 子鏈中具有封端的 ＰＰＧ 分子結構，１７３２ｃｍ－１處為酯 基 ＣＯ 的振動吸收峰，表明 ＰＰＧ 與 ＭＡ 已經發生了 酯化反應，１１７０ｃｍ－１處為苯乙烯磺酸鹽中 ＯＳＯ 的不對稱伸縮振動峰，并且苯環骨架中 ＣＣ 的振動 峰出現在１６２０ｃｍ－１和１４５５ｃｍ－１處，說明 ＳＳＳ參與 了共聚反應。而且１６５０ｃｍ－１處附近的 ＣＣ特征峰 的消失，表明所有單體均參與了共聚反應。隨著ＰＰＧ 相對分子質量的增大， Ｐ（ＡＡ－ＳＳＳ－ＰＰＧＡＺＭＡ）對碳酸鈣的阻垢率呈現出先 增大后減小的趨勢，且在ＰＰＧ 相對分子質量為８００時， 其阻垢效果最佳。這主要是由于，隨著 Ｐ（ＡＡ－ＳＳＳ－ＰＰ－ ＧＡＺＭＡ）共聚物中 ＰＰＧ 相對分子質量的增大，ＰＰＧ 分子結構中—ＯＨ 的數量隨著相對分子質量的增大而 增多，ＰＰＧ 分子結構中增多的—ＯＨ 就會繼續與過量 的 ＭＡ 發生酯化反應，使得 ＰＰＧＡＺＭＡ 分子結構中的酯基與羧基數目增多，最終導致 Ｐ（ＡＡ－ＳＳＳ－ＰＰＧＡＺ－ ＭＡ）共聚物中酯基與羧基的數量增多，而酯基與羧基 對碳酸 鈣 垢 的 生 長 具 有 優 異 的 抑 制 作 用，所 以 隨 著 ＰＰＧ 相對分子質量的增大，Ｐ（ＡＡ－ＳＳＳ－ＰＰＧＡＺＭＡ）共 聚物對碳酸鈣的阻垢效率總體上呈現出先增大的趨 勢；當 ＰＰＧ 相 對 分 子 質 量 繼 續 增 大 時，所 制 備 的 Ｐ（ＡＡ－ＳＳＳ－ＰＰＧＡＺＭＡ）共聚物的親水性變差，不利于 Ｐ（ＡＡ－ＳＳＳ－ＰＰＧＡＺＭＡ）阻垢劑在碳酸鈣垢表面均勻 分散，因此，二者共同作用的結果，使得 Ｐ（ＡＡ－ＳＳＳ－ＰＰ－ ＧＡＺＭＡ）對 碳 酸 鈣 的 阻 垢 率 又 呈 現 出 逐 漸 減 小 的 趨勢。

３ 結論 

（１）Ｐ（ＡＡ－ＳＳＳ－ＰＰＧＡＺＭＡ）不僅具有良好的分散 性能，而且對 ＣａＣＯ３具有良好的阻垢性能，在 ＰＰＧ 相 對分 子 質 量 為 ８００，ｍ（ＰＰＧＡＺＭＡ） ∶ ｍ（ＡＡ） ∶ ｍ（ＳＳＳ） 為 １∶２∶１，且阻垢劑含量為３．５ｍｇ／Ｌ時，其阻碳酸鈣垢 的阻垢效率達到９５．１２ ％；在溶液ｐＨ 值為６～９的范 圍內均 具 有 良 好 的 阻 垢 性 能，表 明 Ｐ（ＡＡ－ＳＳＳ－ＰＰ－ ＧＡＺＭＡ）是一種具有工業應用前景的環保型阻垢劑； （２）Ｐ（ＡＡ－ＳＳＳ－ＰＰＧＡＺＭＡ）的加入，不僅能改變 碳酸鈣垢的晶型，而且還降低碳酸鈣垢的結晶度，抑制 碳酸鈣垢晶體的生長，從而起到阻垢的作用。

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