添加量为 200 mL ,反应时间为 4 h ,不同马来酸和丙烯
酸配比下制备的阻垢剂静态阻垢性能如图 1 所示 。

图

1

　不同马来酸与丙烯酸配比下阻垢剂静态阻垢性能

　

通过比较各种配比下制备的阻垢剂在不同加入

量时的静态阻垢性能 ,可以发现 ,随着各种阻垢剂在
模拟冷却水中加入量的增加 ,其静态阻垢率在初始时
呈上升趋势 ,而后增加幅度减少 ,并逐渐趋于平缓 。
另外 ,不同配比阻垢剂的静态阻垢性能随马来酸与丙
烯酸比例不同无明显变化 。综合分析可以得出 ,当马
来酸与丙烯酸的比例为 1∶4 时 ,其静态阻垢率最佳 。
由于 该 阻 垢 剂 的 活 性 基 团 主 要 为 —COOH 和 —

POOH

[5 ]

,它可以与水中的钙离子螯合 ,并在水垢生成

过程中吸附于水垢结晶表面 ,一方面使微晶带同种电
荷而互相排斥 ,阻止晶核的形成 、

降低晶体的增长速

率 ,另一方面使微晶不能形成正常的水垢晶体而发生
畸变 ,从而阻止了水垢的生成 。同时 ,膦基型阻垢剂
的阴离子具有很高的表面活性 ,在水中会吸附在结垢
物的晶体或悬浮物的颗粒表面 ,使颗粒或晶体的电负
性增加 ,从而使颗粒粘结性变差

[5 ]

。但当阻垢剂达到

一定量时 ,其可与钙离子全部螯合 ,即使再增加阻垢
剂的用量 ,其阻垢性能也不会有所增加 。

3

12 　水分添加量对阻垢性能的影响

当次亚磷酸钠添加量为 20 % ,过氧化物添加量

为 10 %(占马来酸和丙烯酸总质量的比例) ,马来酸
与丙烯酸的比例为 1∶4(摩尔比 ,以 0

11 moL 马来酸为

基准) 时 ,添加不同比例的水分所制备的阻垢剂静态
阻垢性能如图 2 所示 。

图

2

　不同水分添加量下阻垢剂的静态阻垢性能

由图 2 所示 ,不同水分添加量下各种阻垢剂的静态阻
垢性能基本上随着水分添加量的降低而略有提高 。

水分添加量为 50 mL 时 ,且当阻垢剂加入量为 15 ×

10

- 6

时 ,阻垢剂的静态阻垢性能最佳 ,其阻垢率可达

96

146 %。因此 ,在此种配比情况下固定水分含量为

50 mL 。

3

13 　静态缓蚀率

静态地模拟了试片在未加阻垢剂和加入阻垢剂

的冷却水中的腐蚀情况 ,并计算了其静态缓蚀率 ,其
结果为 14

156 %。

3

14 　阻垢剂聚合物的结构特征

原料及阻垢剂成品经红外光谱测定 ,显示出 ,丙

烯酸单体在3 220 cm

- 1

,2 957 cm

- 1

处 C

2H 有特征吸

收峰 ,1 717 cm

- 1

处为羧基的特征吸收峰 ,1 650 cm

- 1

处为 C = C 的 特 征 吸 收 峰 。马 来 酸 在 3 070 cm

- 1

,

2 957 cm

- 1

处有 = C

2H 的特征吸收峰 ,在1 717 cm

- 1

,

1 680 cm

- 1

处 有 羧 基 的 特 征 吸 收 峰 , 在 1 650 cm

- 1

,

1 600 cm

- 1

处有 C = C 的特征吸收峰 。阻垢剂中 C =

C 的特征吸收峰消失了 ,2 种单体的特征官能团羧基

(1 717 cm

- 1

) 和 C

2H(3 100 cm

- 1

附近) 仍然存在 ,说明

阻垢剂合成品中含有马来酸单体和丙烯酸单体的特

征官能团 ,同时在3 448 cm

- 1

出现了

2OH 的特征吸收

峰 ,说明生成物是不同于马来酸单体和丙烯酸单体的
新物质 。

3

15 　碳酸钙晶体结构分析

当阻垢剂不足以维持其饱和度时 ,将析出畸变了

的固体碳酸钙晶体 ,阻垢剂处理后的碳酸钙晶体是疏
松并易于去除的 。电镜扫描观察结果如图 3 所示 ,未
处理过的碳酸钙水垢 ,晶形为硕大的针状 ,这种水垢
很容易聚集到一起 ,形成致密坚硬的结构 。添加阻垢
剂样品处理后的水垢晶体发生了畸变 ,晶体边缘不
清 ,物相呈絮状花束 ,均匀分散 ,这完全符合聚合物阻
垢机理中的晶格畸变理论 。

(a)

未处理的水垢晶体

　　　　

(b)

处理后的水垢晶体

图

3

　水垢晶体电镜观察

(

×

2 400)

4

1

环 　境 　工 　程

2003

年

10

月第

21

卷第

5

期