專利名稱：一種用于去離子水質的緩蝕劑組合物的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種水處理中使用的緩蝕劑，確切地說是一種適用于去離子水質的緩蝕劑組合物。
去離子水中由于不含任何成垢離子，可以作為一些特殊裝置的冷卻水，如冶金系統用于冷卻氧槍的循環水，核能發電系統的循環冷卻水和中央空調系統的循環冷卻水等。去離子水對金屬的腐蝕性極強，對這類水質的處理常常采用高濃度的亞硝酸鹽、鉻酸鹽或鉬酸鹽，但亞硝酸鹽和鉻酸鹽是強烈的致癌物質，對環境污染嚴重，鉬酸鹽雖然無毒，但用量大，處理成本高，這些缺點都限制了上述化合物作為緩蝕劑在循環冷卻水中的應用。
本發明的目的在于提供一種適用于去離子水質的新型緩蝕配方，它無毒，且在低劑量下就具有極好的緩蝕性能。
本發明提供的緩蝕劑組合物包括以組合物總重為基準，1)去離子水；2)濃度為1～50％，優選10～40％的結構式(I)所示的聚醚酰胺；3)濃度為1～50％，優選20～50％的可溶性硅酸鹽。
所說可溶性硅酸鹽選自硅酸鈉和硅酸鉀。
所說聚醚酰胺的結構為 其中n為1～10，優選2～5的整數或分數；R1選自H，CH3-，CH3-CH2-，HO-CH2-CH2-和H2N-CH2-CH2-，優選CH3-和HO-CH2-CH2-；R2為C7～C15的烷基，優選C9～C13的烷基；R3是H或
該化合物由于含有醚鍵和酰胺基團，可以與金屬表面的離子或原子形成穩定的螯合環，而它的疏水基團則在金屬表面形成疏水的屏障，從而在金屬表面形成保護膜，在低劑量下就能起到很好的緩蝕作用。
所說聚醚酰胺可按以下方法制備I)中間體I的制備使聚乙二醇與氯化亞砜在30～120℃，優選60～100℃下進行反應。該反應可以用甲苯、乙苯、二甲苯等芳烴做溶劑，并可加入吡啶中和反應過程中產生的鹽酸，氯化亞砜采用滴加的方式，反應時間可以是5～48小時，優選8～24小時。產品冷卻后過濾，取濾液減壓蒸餾即得中間體I。所說聚乙二醇的分子量為100～800，優選150～400。
II)中間體II的制備使中間體I與含有氨基的小分子化合物在20～100℃，優選30～80℃下進行反應。反應時間可以是12～72小時，優選24～48小時。反應一般在常壓下即可進行，但是當反應物為液氨時，應適當加壓使其保持液態。反應過程中可以用乙醇、甲醇、丙醇等作溶劑，反應完成后，用氫氧化鈉中和生成的鹽酸，過濾，收集濾液，蒸出溶劑即得中間體II。
III)中間體III的制備使脂肪酸與氯化亞砜在60～100℃下進行反應，反應時間2～8小時。先將脂肪酸加熱至熔融，再滴加氯化亞砜，反應完成后減壓蒸去過量氯化亞砜，得中間體III。所說脂肪酸選自C8～C16脂肪酸，優選C10～C14脂肪酸，如癸酸、十二酸、十四酸。
IV)終產物的制備將中間體II和中間體III混合在20～200℃下反應，優選80～150℃進行反應，反應時間2～24小時。其中中間體III的摩爾數最好為中間體II的摩爾數的1～2倍，其中當二者摩爾數相同時，得到酰基單取代的化合物，當前者摩爾數為后者的2倍時，得到酰基雙取代的化合物，摩爾數倍數介于1～2之間時，得到單取代和雙取代的混合物。
本發明提供的緩蝕劑組合物中還可以含有鉬酸鹽，所說鉬酸鹽選自鉬酸鈉、鉬酸鉀和鉬酸銨，其濃度為0～20％。
硅酸鹽是一種無毒且價格低廉的緩蝕劑，但在高劑量下使用容易結垢，而劑量過低則易產生點蝕，本發明將硅酸鹽與聚醚酰胺配合使用，在低劑量下可以達到很好的緩蝕效果。如，將該組合物以5～500mg/L的劑量加入到去離子水中，可以對碳鋼起到很好的緩蝕作用。
下面通過實施例對本發明作進一步說明，但不因此而限制本發明。
實施例1～2為聚醚酰胺中間體I的制備。
實施例1于500mL四口瓶中加入二縮三乙二醇(即通式中的n＝2)75g(0.5mol)，吡啶84g，甲苯100ml，攪拌升溫，溫度升至85℃時開始滴加氯化亞砜(總量為130g)，4小時滴加完畢，于80℃下繼續反應24小時。產品冷卻后過濾，濾餅用甲苯洗滌，洗滌液與濾液合并減壓蒸餾，得淺黃色產品80g，代號PE-150-Cl。
實施例2按實施例1之合成方法加入聚乙二醇200(即通式中的n＝3.1)100g(0.5mol)，替代實施例1中的一縮二乙二醇可得淺黃色產品100g，代號PE-200-Cl。
實施例3～5為聚醚酰胺中間體II的制備。
實施例3于1L三口瓶中加入500ml甲胺醇溶液(甲胺含量25％)，升溫至60℃，滴加實施例1之產品PE-150-Cl(總量30g，約0.17mol)，5小時滴加完畢，于60℃下反應24小時。冷卻至室溫，加入13.5g氫氧化鈉，中和甲胺鹽酸鹽，有大量鹽析出，過濾，收集濾液，蒸去乙醇，得橙黃色產品25g，代號PE-150-A。
實施例4于250mL三口瓶中加入乙二胺60g，于室溫下滴加實施例2之產品PE-200-Cl 18.5g，2小時滴加完畢，繼續反應4小時。加入6.2g氫氧化鈉及50ml乙醇，攪拌，有大量鹽析出，過濾，收集濾液，蒸去乙醇及過量乙二胺，得黃色產品17g，代號PE-200-B。
實施例5于250mL三口瓶中加入乙醇胺12.2g，吡啶16g，于60℃下滴加實施例2之產品PE-200-Cl 17.6g，2小時滴加完畢，繼續反應24小時。冷卻后有大量鹽析出，過濾得黃色透明液體16g，代號PE-200-C。
實施例6～7為聚醚酰胺中間體III的制備。
實施例6于1L四口瓶中加入月桂酸100g(0.5mol)，加熱至熔化，并升溫至70℃，滴加氯化亞砜(總量為70g)，滴加時間為4小時，然后在90～120℃回流2小時，減壓蒸出原料氯化亞砜，得產品月桂酰氯108g。
實施例7按實施例6之合成方法加入十四酸114g(0.5mol)，替代實施例6中的癸酸，得產品十四酰氯123g。
實施例8～10為聚醚酰胺終產物的制備。
實施例8于250ml三口瓶中加入71.0g(0.25mol)PE-200-B，升溫至60℃，滴加十四酰氯61.6g(0.25mol)，滴加時間2小時，然后在120℃反應2小時，得終產品PEB。
實施例9于250ml三口瓶中加入71.5g(0.25mol)PE-200-C，升溫至60℃，滴加月桂酰氯76.4g(0.35mol)，滴加時間2小時，然后在120℃反應2小時，得終產品PEC。
實施例10于250ml三口瓶中加入44.0g(0.25mol)PE-150-A，升溫至60℃，滴加月桂酰氯54.6g(0.25mol)，滴加時間2小時，然后在120℃反應2小時，得終產品PEA。
實施例11～16為緩蝕劑組合物的配制。
實施例11配制100g緩蝕劑組合物，其中去離子水40g，聚醚酰胺PEA10g，硅酸鈉50g，攪拌均勻，代號組合物(I)。
實施例12配制100g緩蝕劑組合物，其中去離子水20g，聚醚酰胺PEA40g，硅酸鈉40g，攪拌均勻，代號組合物(II)。
實施例13配制100g緩蝕劑組合物，其中去離子水40g，聚醚酰胺PEA20g，硅酸鈉20g，鉬酸鈉20g，攪拌均勻，代號組合物(III)。
實施例14配制100g緩蝕劑組合物，其中去離子水30g，聚醚酰胺PEA10g，硅酸鈉40g，鉬酸鈉20g，攪拌均勻，代號組合物(IV)。
實施例15配制100g緩蝕劑組合物，其中去離子水20g，聚醚酰胺PEB40g，硅酸鈉40g，攪拌均勻，代號組合物(V)。
實施例16配制100g緩蝕劑組合物，其中去離子水20g，聚醚酰胺PEC40g，硅酸鈉40g，攪拌均勻，代號組合物(VI)。
實施例17本實施例對本發明提供的緩蝕劑組合物以及作為對比的其它藥劑在去離子水中的緩蝕性能進行評價。實施例中腐蝕速率采用旋轉掛片法(中石化總公司《冷卻水分析和試驗方法》)進行測定，試驗結果見表1，試驗條件如下試件試片為20#碳鋼，面積0.28dm2實驗條件溫度50℃，時間72小時水質去離子水，pH5～6
表權利要求
1.一種用于去離子水質的緩蝕劑組合物，以組合物總重為基準，包括1)去離子水；2)濃度為1～50％的結構式(I)所示的聚醚酰胺；3)濃度為1～50％的可溶性硅酸鹽； 其中n為1～1O的整數或分數；R1選自H，CH3-，CH3-CH2-，HO-CH2-CH2-和H2N-CH2-CH2-；R2為C7～C15的烷基；R3是H或 。
2.按照權利要求1所述的組合物，其特征在于，聚醚酰胺的濃度為10～40％。
3.按照權利要求1所述的組合物，其特征在于，硅酸鹽的濃度為20～50％。
4.按照權利要求1所述的組合物，其特征在于，n為2～5的整數或分數；R1選自CH3-和HO-CH2-CH2-；R2為C9～C13的烷基。
5.按照權利要求1所述的組合物，其特征在于，所說可溶性硅酸鹽選自硅酸鈉和硅酸鉀。
6.按照權利要求1所述的組合物，其特征在于，本發明組合物中還含有鉬酸鹽，其濃度為0～20％。
7.按照權利要求6所述的組合物，其特征在于，所說鉬酸鹽選自鉬酸鈉、鉬酸鉀和鉬酸銨。
全文摘要
一種用于去離子水質的緩蝕劑組合物，以組合物總重為基準，包括1)去離子水；2)濃度為1～50％的結構(I)所示的聚醚酰胺；3)濃度為1～50％的可溶性硅酸鹽。本發明提供的用于去離子水質的緩蝕劑組合物，無毒，在低劑量下就具有極好的緩蝕性能。
文檔編號C23F11/14GK1393411SQ0111981
公開日2003年1月29日 申請日期2001年6月29日 優先權日2001年6月29日
發明者王征, 王秀, 李本高 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院