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有机膦酸盐的分类及结构特点分析

【摘要】:有机膦酸的种类很多,但在它们的分子结构中都含有与碳原子直接相连的膦酸基团:并且分子中还可能含有OH、CH2或COOH等基团。因此,按分子中含膦酸基团的数目,有机膦酸可分为二膦酸、三膦酸、四膦酸、五膦酸等;如按分子结构的类型,有机膦酸又可分为亚甲基膦酸型、同碳二膦酸型、羧酸膦酸型和含其他原子膦酸盐。

有机膦酸的种类很多,但在它们的分子结构中都含有与原子直接相连的膦酸基团:

并且分子中还可能含有OH、CH2或COOH等基团。因此,按分子中含膦酸基团的数目,有机膦酸可分为二膦酸、三膦酸、四膦酸、五膦酸等;如按分子结构的类型,有机膦酸又可分为亚甲基(旧称甲叉)膦酸型、同碳二膦酸型、羧酸膦酸型和含其他原子膦酸盐。

有机膦酸阻垢缓蚀剂属阴极型缓蚀剂,对许多金属离子如钙、镁、铜、锌等,具有螯合能力,使钙、镁离子等稳定在冷却水中不析出,对钢铁有缓蚀作用,对铜和铜合金有腐蚀性。优点是:同时具有缓蚀作用和阻垢作用,适用于高碱度、高pH和高温下运行的冷却系统,能够和其他水处理剂复合使用,主要有以下几种形态:

1.亚甲基膦酸型

氨基三亚甲基膦酸(ATMP)、乙二胺四亚甲基膦酸(EDTMP)、二乙烯三胺五亚甲基膦酸(DETPMP)、己二胺四亚甲基膦酸(HDTMP)、甘氨酸二亚甲基膦酸(GDMP)、甲胺二亚甲基膦酸(MADMP)等。

2.同碳二膦酸型

同碳二膦酸型化合物中常见的有1-羟基亚乙基-1,1-二膦酸(HEDP)、1-氨基亚乙基-1,1-二膦酸(AEDP)和羟基亚丙基二膦酸(HPDP)等。其中HEDP是开发较早并用于水处理中的药剂之一。

3.羧酸膦酸型

在高硬水、高pH水等苛刻工况条件的特殊场合,或在高浓缩倍数下运行的冷却水介质中应用。代表性的产品有2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸(PBTCA)和1,1-二膦酸丙酸基膦酸钠(BPBP)。PBTCA对金属离子较强的螯合能力,显示出了较强的缓蚀和阻垢能力,能耐酸、碱和氧化剂作用,在pH>14时仍不发生水解热稳定性好,在高硬、高碱、高温情况下,阻垢性能优于HEDP、ATMP,是一种高效缓蚀剂。

4.大分子有机膦酸

典型的有多氨基多醚基亚甲基膦酸(PAPEMP),相对分子质量在2000以上的膦酰基羧酸共调聚物(POCA)、膦酰基聚丙烯酸(PPCA)等。