在工业循环冷却水系统中,水体不断蒸发浓缩,水中腐蚀性离子和易结垢离子浓度增大,加重了循环水系统的结垢与腐蚀现象。投加缓蚀阻垢剂是控制结垢腐蚀问题最常用的方法。本文以水溶液自由基聚合法,选用丙烯酸AA、甲基丙烯酸羟乙酯HEMA和烯丙基磺酸钠SAS三种单体,以叔丁醇为分子量调节剂,过硫酸铵为引发剂,合成多官能团共聚物HEMA/AA/SAS。在静态实验下,探讨单体比例、引发剂用量等因素对共聚物阻垢性能的影响;设计单因素实验和正交实验,确定共聚物合成的最佳条件为:单体配比HEMA:AA:SAS为1:8:1,叔丁醇占单体总质量12%,过硫酸铵占单体总质量8%,聚合温度为90℃,合成时间为3小时。对共聚物HEMA/AA/SAS的物化性质进行分析,采用差重法测定共聚物的固含量为25.94%;采用硫代硫酸钠标准液滴定法,测定共聚物的游离单体含量为2.589%,考察共聚物的抗水解、抗凝胶性能、粘度和水溶性。采用红外光谱FI-IR、扫描电镜SEM和热重分析TGA对合成共聚物的结构进行表征。红外光谱图表明共聚物分子中含有羟基、羧基、磺酸基等目标官能团;扫描电镜图表明共聚物比表面积较大,更易对碳酸钙垢起抑制作用;热重分析表明共聚物具有良好的热稳定性。对共聚物HEMA/AA/SAS的阻垢缓蚀及分散性能进行评价。采用静态阻垢法测定共聚物对盐垢的抑制性能,考察温度、浓度及金属离子等因素对共聚物阻垢性能的影响:当共聚物浓度为6mg/L时,阻碳酸钙垢效果达到最佳,与聚丙烯酸PAA、聚环氧琥珀酸PESA及聚天冬氨酸PASP三种市售阻垢剂对比,结果表明共聚物有明显的阻垢优势。采用浊度法测定共聚物对铁、硅的分散性能:共聚物浓度在7.5mg/L时,对氧化铁的透光率达到50%左右,对硅的透光率达到55%左右。采用旋转挂片法测定共聚物的缓蚀性能,并考察p H、共聚物的投加浓度等因素对缓蚀性能的影响:当共聚物浓度为7.5mg/L时,对碳钢试片的缓蚀效果已达88.12%。与市售缓蚀阻垢剂进行对比,共聚物HEMA/AA/SAS具有良好的阻垢缓蚀和分散性能。对共聚物的阻垢缓蚀机理进行研究。晶体动力学结果表明,加入共聚物阻垢剂后,结晶诱导时间会延长,增大晶体的表面能,降低晶体成核率,晶体所需要的临界晶核自由能升高,临界晶核的半径增大,说明加入共聚物后抑制了晶体的生长。采用扫描电镜、X射线衍射及红外光谱对碳酸钙的形貌及晶型进行研究,结果表明共聚物的加入破坏了碳酸钙晶体的形貌,晶体发生晶格畸变,结晶度下降,共聚物对碳酸钙具有良好的抑制作用。采用腐蚀动力学和吸附热力学对共聚物的缓蚀机理进行初步探讨,共聚物分子以化学吸附为主在碳钢片表面形成保护膜,导致反应活化能增大,增加了腐蚀反应的难度,抑制了碳钢表面的腐蚀反应。图52幅,表11个,参考文献107篇。