聚环氧琥珀酸(钠) (PESA)

绿色阻垢剂聚环氧琥珀酸的合成与阻垢机理初探

PESA的表征

在ＰＥＳＡ 产品ＩＲ 谱图中有下列特征吸收峰： ３５００ｃｍ－１ 为ＯＨ 的特征吸收峰；１６５０ｃｍ－１ 和 １３００ｃｍ－１处为ＣＯＯＮａ的吸收峰；１１２０ｃｍ－１处为 Ｃ—Ｏ—Ｃ开环后特征吸收峰；１０８０ ｃｍ－１ 处为 Ｃ—Ｈ的吸收峰，由此可以推断出产物含有与ＰＥＳＡ 相同的官能团．对比环氧琥珀酸和合成产物ＩＲ 谱图可知，在目标产物ＩＲ 谱图中，１５００ｃｍ－１位移 处Ｃ—Ｏ—Ｃ （闭环） 特征吸收峰消失， 说明反应 中碳氧环打开，进行了聚合反应．

比较ＰＥＳＡ 产品与环氧琥珀酸１３Ｃ 核磁谱图发 现Ｃ—Ｏ—Ｃ （闭环）的峰消失，出现了位移为７５、 ７６、８３ 处Ｃ—Ｏ—Ｃ （开环） 的峰，由此推断碳氧 环打开，进行了聚合反应．

阻碳酸钙沉积能力

由图１可知，在相同的实验条件下，ＰＥＳＡ 的 阻垢性能比ＨＰＭＡ、ＨＥＤＰ 强， 但稍逊于ＰＢＴＣＡ．由于阻ＣａＣＯ３ 垢的主要作用基团是羧基， ＰＥＳＡ 阻ＣａＣＯ３ 垢的能力比ＨＰＭＡ、ＨＥＤＰ 强是 因为ＰＥＳＡ 中含有两个羧基，而ＨＰＭＡ 只有一个 羧基，ＨＥＤＰ 中只含有膦羧基团，它的主要功能 为螯合作用．因为ＰＢＴＣＡ 中不仅含有一个膦酸基 团，而且还具有三个羧酸基团，所以ＰＢＴＣＡ 的阻 ＣａＣＯ３ 的能力比ＰＥＳＡ 强． 考虑到性能、价格、 无磷等因素，ＰＥＳＡ 是一种优良的阻ＣａＣＯ３ 垢沉 积的阻垢剂，这是ＰＥＳＡ 的重要特点．

稳锌能力

表４ 的实验结果表明，ＰＥＳＡ 的稳定Ｚｎ２＋ 的 能力比有机膦阻垢剂ＰＢＴＣＡ、ＨＥＤＰ 都要差，和 聚合物类阻垢剂ＰＡＡ、ＨＰＭＡ 的性能差不多，认 为这与阻垢剂的结构有关． 因为ＰＥＳＡ、ＰＡＡ、 ＨＰＭＡ 具有—ＣＯＯＨ官能团而不含膦羧基官能团， 而对于稳锌， 膦羧基官能团的能力强． 因此， ＰＢＴＣＡ 和ＨＥＤＰ 的稳锌能力比ＰＥＳＡ 等聚合 物强

结　论

本文以顺丁烯二酸酐为原料一步法合成了聚环 氧琥珀酸（ＰＥＳＡ）， 并对产物进行了ＩＲ 和１３Ｃ ＮＭＲ 表征．分别采用粒径分布仪和电子显微镜考 察了ＰＥＳＡ 对ＣａＣＯ３ 垢粒径及其垢形的影响，研 究了ＣａＣＯ３ 成垢过程的动力学，探讨了ＰＥＳＡ 的 阻垢机理．结果表明：

（１）聚环氧琥珀酸对碳酸钙的成垢过程，既具 有较强的分散作用（垢粒的生长速度较慢），又具 有明显的晶格畸变能力（垢样的晶体特征减弱或消 失）．
        （２）聚环氧琥珀酸具有优良阻垢能力，对碳酸 钙、硫酸钙、磷酸钙等都有很好的抑制作用．其综 合阻垢能力远优于常规阻垢剂．