專利名稱：一種磺酸基改性聚天冬氨酸的微波合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)保型阻垢劑聚天冬氨酸衍生物的制備技術(shù)，特別是涉及一種以馬來酸酐為主要原料，應(yīng)用微波化學(xué)技術(shù)制備磺酸基改性聚天冬氨酸的合成方法。
背景技術(shù)：
聚天冬氨酸是一種新型環(huán)保型水處理阻垢分散劑，應(yīng)用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，防止換熱器和管線等設(shè)備結(jié)垢而給工業(yè)生產(chǎn)帶來安全隱患或經(jīng)濟損失。冷卻水系統(tǒng)中的污垢一般有鈣鎂的碳酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽垢、金屬氧化物、粘泥以及有機垢等。尤其是由腐蝕而產(chǎn)生的氧化鐵形成的鐵泥附在金屬設(shè)備表面上，既滋生細菌又進一步加重腐蝕， 因此要求循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中加入的藥劑對氧化鐵具有良好分散作用，使其呈懸浮狀態(tài)而不至于附著在設(shè)備表面上。然而聚天冬氨酸僅對碳酸鹽和硫酸鹽具有良好的阻垢性能，對常見磷酸鈣和氧化鐵的阻垢或分散性能較差，因此對綠色水處理阻垢分散劑聚天冬氨酸的改性研究成為近年來的研究熱點。如美國專利US5929198和US 6184336制備了含有羥基、醚基、磺酸基和膦酸基的聚天冬氨酸，用分別含有上述各種基團的胺類化合物與聚琥珀酰亞胺先氨解，然后堿性水解得到，其產(chǎn)物可以作為螯合劑用于各種水處理行業(yè)中。US 5506335 描述了一種磺酸基改性聚天冬氨酸的制備方法，使含磺酸基脂肪胺或芳香胺化合物與聚琥珀酰亞胺在N，N- 二甲基甲酰胺溶劑中室溫攪拌24小時，得到的產(chǎn)物經(jīng)過堿性水解獲得目標(biāo)產(chǎn)物。US 6022401用聚琥珀酰亞胺和乙醇胺在有機溶劑或水中進行氨解反應(yīng)，把羥基官能團引入到分子側(cè)鏈中，然后再水解成羥基改性的聚天冬氨酸，該產(chǎn)物對磷酸鈣具有優(yōu)良阻垢性能。中國專利CN 2003137270. 8制備了一種氨基磺酸和有機堿改性的聚天冬氨酸鹽，將馬來酸酐和氨水的反應(yīng)生成馬來酸銨鹽和縮聚反應(yīng)合并為一步的同時進行了氨基磺酸類化合物改性，在得到的膏狀物中加入有機堿和無機堿進行部分水解，得到產(chǎn)品。CN 200303150354. 3制備了一種含膦酸基聚天冬氨酸、其制備方法及其在水處理中的應(yīng)用。采用以聚天冬氨酸、三氯化磷、甲醛和水為原料制備，或者采用以聚天冬氨酸、亞磷酸、甲醛和水為原料制備。這些對聚天冬氨酸進行改性的方法主要采用油浴或普通電加熱等傳統(tǒng)加熱技術(shù)，合成時間長，能源消耗大，成本高，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種對常見磷酸鈣和氧化鐵具有優(yōu)良阻垢和分散性能的磺酸基改性聚天冬氨酸的微波合成方法。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是該磺酸基改性聚天冬氨酸的微波合成方法，按以下步驟進行合成(1)以馬來酸酐為原料，溶于適量蒸餾水中(蒸餾水的加入量隨含氨化合物的種類變化，含氨化合物是氨水時的蒸餾水用量和其它固體含氨化合物如碳酸銨、碳酸氫銨比較相對較少，在具體實施例中有所體現(xiàn))，加入含氨化合物和含氨基的磺酸鹽類化合物，在微波功率200W 800W的條件下進行輻照1分鐘 20分鐘，合成磺酸基改性聚琥珀酰亞胺；輻照時間與使用微波功率有關(guān)，一般隨功率增大而縮短；所述馬來酸酐、含氨化合物(以NH3計)及含氨基的磺酸鹽類化合物的摩爾比為 1 0. 5 3. 0 0. 1 1. 0 ；(2)磺酸基改性聚琥珀酰亞胺進一步加入濃度為1 4mol/L的氫氧化鈉水溶液進行微波水解，微波功率為200W 500W，微波輻射時間為1 20分鐘，得到紅棕色粘性磺酸基改性聚天冬氨酸溶液；(3)用濃度為35% 37%的鹽酸調(diào)節(jié)上述溶液pH值為2 3，將此溶液加入到強烈攪拌的無水乙醇中，過濾沉淀，在60°C、0. 002MI^真空條件下干燥得到磺酸基改性聚天
冬氨酸產(chǎn)品。所述含氨化合物為氨水、尿素、氯化銨、碳酸銨、碳酸氫銨、硫酸銨、硫酸氫銨、磷酸
銨、磷酸氫銨、磷酸二氫銨。所述的含氨基的磺酸鹽類化合物為2-氨基乙磺酸鈉、3-氨基-丙磺酸鈉、4-氨基-苯磺酸鈉。所述馬來酸酐、含氨化合物(以NH3計)及含氨基的磺酸鹽類化合物的摩爾比為 1 1. 2 1. 6 0. 4 0. 6。所述合成磺酸基改性聚琥珀酰亞胺的所需的微波功率為300 500W，微波輻照時間為3分鐘 5分鐘。所述步驟O)的磺酸基改性聚琥珀酰亞胺水解時，微波功率為300W 400W，輻射時間為4 5分鐘；所述加入氫氧化鈉水溶液的濃度為2mol/L。本發(fā)明的優(yōu)點在于工藝過程簡單，合成速度快，產(chǎn)率高。采用靜態(tài)阻垢法和分散氧化鐵性能評定方法對所合成的磺酸基改性聚天冬氨酸進行了阻垢分散性能測定，并且與未改性的聚天冬氨酸進行了對比，結(jié)果列于表1。由表1可見，用微波法合成的磺酸基改性聚天冬氨酸極大地改善了未改性聚天冬氨酸對磷酸鈣和氧化鐵阻垢和分散性能較差的不足， 而且基本不影響聚天冬氨酸對碳酸鈣的優(yōu)良阻垢性能。表1磺酸基改性聚天冬氨酸和未改性聚天冬氨酸阻垢分散性能比較結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種磺酸基改性聚天冬氨酸的微波合成方法，其特征在于按以下步驟進行合成(1)以馬來酸酐為原料，溶于適量蒸餾水中，加入含氨化合物和含氨基的磺酸鹽類化合物，在微波功率200W 800W的條件下進行輻照1分鐘 20分鐘，合成磺酸基改性聚琥珀酰亞胺；所述馬來酸酐、含氨化合物以NH3計及含氨基的磺酸鹽類化合物的摩爾比為1 0.5 3. 0 0. 1 1. 0 ；(2)磺酸基改性聚琥珀酰亞胺進一步加入濃度為1 4mol/L的氫氧化鈉水溶液進行微波水解，微波功率為200W 500W，微波輻射時間為1 20分鐘，得到紅棕色粘性磺酸基改性聚天冬氨酸溶液；(3)用濃度為35% 37%的鹽酸調(diào)節(jié)上述溶液pH值為2 3，將此溶液加入到強烈攪拌的無水乙醇中，過濾沉淀，在60°C、0. 002ΜΙ^真空條件下干燥得到磺酸基改性聚天冬氨酸產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述磺酸基改性聚天冬氨酸的微波合成方法，其特征在于所述含氨化合物為氨水、尿素、氯化銨、碳酸銨、碳酸氫銨、硫酸銨、硫酸氫銨、磷酸銨、磷酸氫銨、磷酸二氫銨。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述磺酸基改性聚天冬氨酸的微波合成方法，其特征在于所述的含氨基的磺酸鹽類化合物為2-氨基乙磺酸鈉、3-氨基-丙磺酸鈉、4-氨基-苯磺酸鈉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述磺酸基改性聚天冬氨酸的微波合成方法，其特征在于所述馬來酸酐、含氨化合物以NH3計及含氨基的磺酸鹽類化合物的摩爾比為1 1.2 1. 6 0. 4 0. 6。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述磺酸基改性聚天冬氨酸的微波合成方法，其特征在于所述合成磺酸基改性聚琥珀酰亞胺的所需的微波功率為300 500W，微波輻照時間為3分鐘 5 分鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述磺酸基改性聚天冬氨酸的微波合成方法，其特征在于所述步驟O)的磺酸基改性聚琥珀酰亞胺水解時，微波功率為300W 400W，輻射時間為4 5分鐘。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述磺酸基改性聚天冬氨酸的微波合成方法，其特征在于所述的氫氧化鈉水溶液的濃度為2mol/L。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種磺酸基改性聚天冬氨酸的微波合成方法，該方法以馬來酸酐和氨水或尿素或銨鹽為主要原料，加入其它含氨基的磺酸鹽類化合物，以200W～800W功率的微波進行輻射，合成磺酸基改性聚琥珀酰亞胺，再進一步加入無機堿水溶液在微波輻射條件下水解生成磺酸基改性聚天冬氨酸。本發(fā)明制備的磺酸基改性聚天冬氨酸具有優(yōu)良的阻碳酸鈣、磷酸鈣垢和分散氧化鐵功能，屬于環(huán)境友好型循環(huán)冷卻水阻垢分散劑。本發(fā)明工藝過程簡單，合成速度快，能耗低，適合工業(yè)生產(chǎn)。
文檔編號C08G73/10GK102153749SQ20111002580
公開日2011年8月17日 申請日期2011年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月20日
發(fā)明者豐九英, 何妙燕, 趙文婷, 高利軍 申請人:湛江師范學(xué)院