2-膦酸丁烷-1，2，4三羧酸(PBTC)制備方法

[db:作者] / 2023-01-06 00:00

2-膦酸丁烷-1，2，4三羧酸(PBTC)

[結(jié)構(gòu)式]

2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸簡稱PBTC，其分子結(jié)構(gòu)中同時(shí)含有膦基—PO3H2和羧基—COOH，使得PBTC能在高溫、高硬度和高pH值的水質(zhì)條件下，具有比常用有機(jī)多元膦酸更好的阻垢性能。與有機(jī)多元膦酸相比，PBTC不易形成難溶的膦酸鈣。同時(shí)它還有緩蝕作用，特別是在高劑量使用時(shí)，它還是一種高效緩蝕劑。PBTC與鋅鹽和聚磷酸鹽復(fù)配可產(chǎn)生良好的協(xié)同效應(yīng)。

[物化性質(zhì)]外觀為無色或淡黃色，幾乎無味的透明液體。通常為含固體量為(50±1)%的水溶液。密度(20℃)1.27～1.30g/cm3，黏度(20℃)15～25mPa·s，凝固點(diǎn)約為-15℃。pH值(1%重量活性藥劑水溶液)為1.5～1.8。由亞磷酸二甲酯和馬來酸二甲酯的加成產(chǎn)物再與丙烯酸甲酯加成，得2-膦酸二甲酯丁烷-1，2，4-三羧酸甲酯，然后在酸存在下進(jìn)行水解制得。具有良好的緩蝕阻垢性能，能耐酸、耐堿和耐氧化。對(duì)鋅鹽溶解度高且具協(xié)同效應(yīng)。適用于高溫、高硬、高pH值、高濃縮倍數(shù)的苛刻水質(zhì)條件。

[制備方法]目前國內(nèi)一般采用德國Bayer公司的技術(shù)路線：①亞磷酸酯與丁二酸酯在催化劑作用下發(fā)生親核加成反應(yīng)，生成磷?；晁崴耐轷?；②磷?；晁崴耐轷ヅc丙烯酸酯在催化劑作用下進(jìn)行Michael加成反應(yīng)，生成2膦?；鵍烷-1，2，4-三羧酸五烷酯；③2-膦?；⊥?1，2，4-三羧酸五烷酯在酸性介質(zhì)中水解得到最終產(chǎn)物PBTC。工藝路線如下：

這里的R主要為Me或Et。此外，也可用丙烯腈替代丙烯酸，但該產(chǎn)品在合成過程中涉及劇毒的氰化物，對(duì)環(huán)境造成二次污染，因而工業(yè)生產(chǎn)幾乎不采用此路線。

[技術(shù)指標(biāo)]HG/T3662-2000

[應(yīng)用] PBTC是一種兼具阻垢緩蝕性能高、化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)和低毒特點(diǎn)的水處理劑。在苛刻條件下，如高溫、高硬度、高堿度下能發(fā)揮很強(qiáng)的阻垢作用，尤其在有Fe3+存在，其阻垢性能優(yōu)于其他有機(jī)磷酸鹽；對(duì)硫酸鹽的阻垢性能略差。PBTC具有良好的緩蝕性能，與鋅鹽、聚磷酸鹽有很好的協(xié)同緩蝕作用，其緩蝕機(jī)理是：碳鋼表面發(fā)生腐蝕時(shí)，腐蝕產(chǎn)物，主要是水解氧化鐵，在金屬表面沉積；當(dāng)有PBTC存在時(shí)，PBTC與水解氧化鐵在金屬表面反應(yīng)生成了一層不溶于水的緩蝕膜，將水與金屬隔開，從而抑制了金屬的腐蝕。鋅、鈣離子也可參與膜的形成。它不易被酸堿破壞，不易水解，耐高溫。據(jù)報(bào)道，1份PBTC與4份50%的氫氧化鈉水溶液在80℃放置1年，或1份PBTC與9份98%的硫酸在80℃放置3周，PBTC有效成分均未發(fā)生改變；PBTC還耐氧化劑如氯、優(yōu)氯凈、強(qiáng)氯精的氧化分解；PBTC不易與Ca2+、Mg2+、Fe3+等生成難溶的有機(jī)磷酸鹽沉淀。

PBTC可用于石油、化工、發(fā)電、工業(yè)鍋爐的水處理。其加入量就應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場水質(zhì)及水系統(tǒng)運(yùn)行狀況進(jìn)行試驗(yàn)后確定，推薦濃度一般為5～20mg/L，一般與其他緩蝕劑、阻垢劑復(fù)合使用，藥劑應(yīng)連續(xù)注入冷水系統(tǒng)中；加藥設(shè)備應(yīng)耐酸性腐蝕。

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