[发明专利]聚天冬氨酸/色胺接枝共聚物及其合成方法

说明书

一种聚天冬氨酸接枝共聚物及其合成方法，步骤为：以马来酸酐和尿素为原料，油浴,向四口烧瓶中加入马来酸酐、蒸馏水、尿素及1:1磷硫混酸，机械搅拌1～2h后，将产物移至固项反应装置至粘均分子量5000‑‑10000时，冷却，加蒸馏水洗涤，真空抽滤并烘干得到聚琥珀酰亚胺；取一定量聚琥珀酰亚胺和水混合形成悬浊液，将色胺与适量水混合，缓缓加入悬浊液中，反应24h；调节pH，将此溶液滴入到无水乙醇中，倾去上清液，真空干燥24h，得到聚天冬氨酸/色胺接枝共聚物，本发明提供一种绿色高效、无毒无磷、可生物降解且有荧光性的水处理剂，可用于工业循环冷却水处理中，降低了工业用水的二次污染和水体的富营养化等。

技术领域

本发明涉及环境化学、功能高分子材料领域，涉及一种高效绿色具有荧光性能的工业水处理剂及其制备方法，尤其涉及一种聚天冬氨酸/色胺接枝共聚物及其合成方法。

背景技术

近年来，随着工业的迅速发展，工业用水量急剧增加，其中，水资源短缺及水污染加剧问题迫使人们节约用水和保护环境。冷却水的使用在工业生产中占有很大的比例。在冷却水循环的过程中，常常出现设备结垢、腐蚀等现象，导致生产力下降，直接影响经济效益。为了解决这一问题，一般采用投加阻垢缓蚀剂的方法。然而，目前多数阻垢缓蚀剂或含磷、或有毒性，使用后还会带来一系列的环境问题，如水体富营养化、水生生物基因突变。自20世纪90年代以来，无毒无磷、高效、可生物降解的绿色阻垢缓蚀剂一直是大家关注和研究的热点。

聚天冬氨酸是一种水溶性聚合物，其分子链上含有独特的肽键(-CO-NH-)结构，可生物降解，是国际上公认的环境友好型阻垢缓蚀剂。而且，聚天冬氨酸中不含磷，不会引起水体富营养化，投入量少，成本低，不会造成二次污染，能够有效解决目前水资源利用率低、水体污染严重、设备使用寿命短等问题。因此，聚天冬氨酸及其衍生物的研究对于解决水资源危机和提高经济效益具有极大的科学价值和重要的意义。聚天冬氨酸具有优秀的阻碳酸钙和硫酸钙性能，但其他性能并不优越，因此可以通过一些物理和化学的方法对聚天冬氨酸进行改性，以提高其综合性能。

发明内容

为解决现有聚天冬氨酸具有优秀的阻碳酸钙和硫酸钙性能，但其他性能并不优越的问题，本发明的目的就在于提供一种聚天冬氨酸接枝共聚物，比现有的聚天冬氨酸阻垢剂有更好的阻垢及缓蚀性能，而且绿色高效、无毒无磷、可生物降解、且有荧光性，可用于工业循环冷却水处理中，降低了工业用水的二次污染和水体的富营养化等问题。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

一种聚天冬氨酸/色胺接枝共聚物，聚天冬氨酸/色胺的结构式为：

一种聚天冬氨酸/色胺接枝共聚物，聚天冬氨酸/色胺的结构式为：

一种聚天冬氨酸/色胺接枝共聚物的合成方法，包括以下步骤：

(1)以马来酸酐和尿素为原料加热,向四口烧瓶中加入马来酸酐、蒸馏水、尿素及加入体积比为1:1磷硫混酸，在机械搅拌的条件下进行缩聚反应，反应1～2h后，反应体系变得粘稠时，将产物转移至固项反应装置继续反应至粘均分子量5000-10000之间，冷却至室温，加蒸馏水洗涤，真空抽滤并烘干得到干燥的聚琥珀酰亚胺；

(2)取一定量上述聚琥珀酰亚胺加适量水至悬浊液，在圆底烧瓶中60℃下磁力搅拌，将色胺与适量水混合，缓缓加入悬浊液中，反应24h直到溶液完全变成红棕色澄清透明的溶液；

(3)盐酸调节pH值至中性，将此溶液缓慢滴入到一定体积的无水乙醇中，静置得到红棕色沉淀物，倾去上清液，真空干燥24h，得到聚天冬氨酸/色胺接枝共聚物。

优选地，步骤(1)中所述加热为逐步升温的油浴加热，先将温度升至60℃，马来酸酐溶解，再将温度升至80℃，加入尿素，尿素完全溶解后，温度从80℃逐步升至160～200℃。