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本文以马来酸酐为原料,钨酸钠为催化剂,双氧水为氧化剂,合成了环氧琥珀酸钠。在引发剂氢氧化钙存在下,以环氧琥珀酸钠和氨基甲磺酸为原料,合成了磺酸甲胺基聚环氧琥珀酸(SMA/PESA),并对其进行了红外表征。通过正交试验法对SMA/PESA的合成工艺进行优化,确立了最佳工艺条件:n(环氧琥珀酸钠)/n(氨基甲磺酸)=10:1,引发剂用量为环氧琥珀酸钠的10％(x),pH=10.0,聚合温度95℃,反应时间2.0h。
通过静态阻垢实验研究了SMA/PESA对CaCO3、CaSO4、BaSO4和SrSO4的阻垢率,探讨了单体配比、引发剂用量、聚合反应的pH、聚合反应温度及聚合反应时间对SMA/PESA阻垢性能的影响,其中原料配比和引发剂用量对阻垢率的影响最大。结果表明:SMA/PESA是一种优异的多功能无磷阻垢剂,当其投加量分别为30mg/L、3 mg/L、6 mg/L和24 mg/L时,对CaCO3、CaSO4、BaSO4、SrSO4的阻垢率分别为93.8％、97.9％、95.4％、91.3％。
利用旋转挂片腐蚀试验法对SMA/PESA的缓蚀性能进行了评价,在实验窒标准配置水。试液温度为45℃,搅拌转速为75r/min,试液体积与试片面积比为35mL/cm2,运行72h,当SMA/PESA的浓度为100ppm,对碳钢的缓蚀率为85.9％,碳钢的腐蚀速度为0.1516mm/a。讨论了温度、浓度、pH值、Ca2+浓度、Na+浓度对SMA/PESA缓蚀性能的影响。结果表明：SMA/PESA的缓蚀性能随着温度、浓度和pH值的增大而增大,Ca2+及Na+浓度的增加引起腐蚀介质的电导率增大,从而导致SMA/PESA的缓蚀性能下降。
同时将SMA/PESA和PESA的阻垢性能与缓蚀性能进行了比较,在上述相同投加量下,PESA对CaCO3、CaSO4、BaSO4、SrSO4的阻垢率分别为75.4％、79.2％、90.6％、81.2％；旋转挂片腐蚀实验中,当SMA/PESA和PESA的浓度均为50ppm时,SMA/PESA对碳钢的缓蚀率为66.8％,PESA对碳钢的缓蚀率为33.7％。结果表明:SMA/PESA的阻垢性能与缓蚀性能比PESA明显提高。
本文考察了SMA/PESA与Na2WO4、Zn2+的缓蚀协同效应,单一Na2WO4在浓度为200ppm时,对碳钢的缓蚀率达最大值68.55％；Zn2+浓度为35ppm时对碳钢的缓蚀率达最大值78.22％。在缓蚀剂总浓度为70ppm,SMA/PESA与Na2WO4的浓度比为9:1时,复配缓蚀剂对碳钢的缓蚀率达最大值87.96％；当Zn2+的投加量为2.0mg/L、SMA/PESA的投加量为50mg/L时,SMA/PESA-Zn2+复配缓蚀剂对碳钢的缓蚀率为81.26％；保持水处理剂总量为70mg/L不变,在SMA/PESA-Na2WO4(浓度比为9:1)复配缓蚀剂中投加对碳钢点蚀有抑制作用的阴极型缓蚀剂Zn2+4mg/L时,SMA/PESA-Na2WO4-Zn2+三元复配缓蚀剂对碳钢的缓蚀率为93.76％,碳钢的腐蚀速度为0.0668mm/a。结果表明:SMA/PESA具有良好的复配协同效应,是一种无磷环保型缓蚀阻垢剂。