丙烯酸2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸聚合物的制备及性能研究(2)
AA/AMPS是一种低相对分子质量的阴离子聚合物，是一种抗高温抗盐的钻井液降粘剂，同时还具有较强的抗钙、镁污染的能力，适用于各种水基钻井液，可用于高温深井的钻探中[6]。AA/AMPS因其结构特点，也可以作为一种高吸水性树脂。
1.3 AA/AMPS共聚物在水处理中的应用
(1)阻垢分散剂 阻垢分散剂是指具有能分散水中的难溶性无机盐、阻止或干扰难溶性无机盐在金属表面的沉淀、结垢功能，并文持金属设备有良好的导热效果的一类药剂。含AMPS共聚物在工业循环冷却水处理中是良好的阻垢分散剂。这种阻垢剂与传统的丙烯酸类阻垢分散剂具有许多优点，在应用方面更显优势。例如AMPS与丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯腈等的二元共聚物可做废水处理的选择剂、絮凝剂和污染脱水剂，与聚丙烯酰胺相比具有用量少，效果好的特点；无机单体次磷酸（在聚合中也起引发剂的作用）与丙烯酸、AMPS等共聚而成的聚合物，其特点是将羧基与磷酸基结合在一个分子上，因而具有较好的阻垢和缓蚀能力：以水为溶剂，次亚磷酸钠-过硫酸钠为引发剂，AA和AMPS为单体合成了集膦酸基、羧酸基和磺酸基于一体的共聚物[9]。该共聚物既能有效的抑制碳酸盐、磷酸盐、硅酸盐结垢，又能稳定锌盐、分散氧化铁和各种悬浮固体，并且具有一定的缓蚀性能，与其他药剂共用有良好的协同作用，含磷量低，符合环保要求。
AA/AMPS二元共聚物在阻磷酸垢能力、钙容忍度，粘泥和氧化铁分散性能等方面具有优越的性能、较之国内已经工业化的共聚物阻垢剂有较大的提高[10]。如在Ca2+含量150 mg/L，PO43-为6 mg/L的水中，加入6和7 mg/L的AA/AMPS二元共聚物，调整pH至9.0±0.5，在50℃恒温水浴中静置10 h，磷酸钙阻垢率分别达到98.6%和100%。
AMPS与丙烯酰胺、丙烯酸等单体的共聚物，还可作为污水净化过程的淤泥脱水剂，在封闭的水循环系统中用做铁、锌、铝及其合金的防腐剂[11]。
(2)高吸水性树脂 高吸水树脂是具有高吸水和保水能力的功能高分子材料，应用涉及众多领域， 特别是农林业和医疗卫生方面[12-15]。它不溶于水和有机溶剂，吸水能力可达自身重的500-5000倍[16]。高吸水性树脂要求其结构具有以下特点[17-19]：
1) 分子中含有羟基、羧基等强吸水性基团；
2) 聚合物为交联型网状高分子；
3) 聚合物内部应具有浓度较高的离子型基团；
4) 聚合物应具有较高的分子量，保正其有足够的机械强度。
1.4 阻垢剂阻垢机理
目前对于阻垢的作用机理看法尚不统一，归纳起来主要有以下几点：
1) 螯合增溶作用 这类具有螯合作用的阻垢剂，化合物分子中有两个或多个配位键，极易与水中的成垢阳离子Ca2+、Mg2+等形成稳定的可溶性螯合物，从而提高了水中Ca2+、Mg2+的允许浓度，相对来说就增大了钙、镁盐的溶解度［20，21］。
2) 阈值效应（Threshold Effect） 阈值效应又称低剂量效应或溶限效应，即低剂量的阻垢剂就会有很好的阻垢效果。当阻垢剂浓度大于一定值后，这种阻垢剂的阻垢作用的增加就不明显了。阈值效应是阻垢效果的宏观表现，一定程度上反映了阻垢机理。从动力学角度讲，晶体生长的台阶化理论认为，晶体生长是通过比较少量的活性生长点的发展进行的，这些少量的活性生长点就是晶格的扭折位置。因此，只要在少量活性生长点部位吸附了阻垢剂，垢的小晶体就难以继续生长［22，23］。