專利名稱：可生物降解復(fù)合緩蝕阻垢劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明可生物降解復(fù)合緩蝕阻垢劑及其制備方法，屬于高分子材料及水處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種聚天冬氨酸衍生物復(fù)合緩蝕阻垢劑及其制備方法，具體來講是一種含聚天冬氨酸衍生物和木質(zhì)素磺酸鈉復(fù)合水處理劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚天冬氨酸是一種新興的綠色化學(xué)品，有著極為廣泛的用途，在工業(yè)循環(huán)水，冷卻水及油田注水中用作阻垢劑；日化工業(yè)中用作洗滌添加劑；用于化肥作為營養(yǎng)吸收助劑等。但其最主要的應(yīng)用領(lǐng)域目前集中在工業(yè)循環(huán)水，冷卻水及油田注水中用作阻垢劑的領(lǐng)域。目前公布的聚天冬氨酸制備方法多是以馬來酸酐或富馬酸酐同氨水反應(yīng)制備，專利CN1267673A即采用了順丁烯二酸或富馬酸與氨水反應(yīng)生成一銨鹽或二銨鹽后，在酸催化下聚合制備聚天冬氨酸，反應(yīng)過程中需蒸發(fā)水分，能源浪費(fèi)嚴(yán)重，同時(shí)由于催化劑很難從產(chǎn)物中分離，會在使用過程中進(jìn)入到使用體系而影響其使用性能；專利CN1398799A公布了以馬來酸酐和氨水為主要原料制備環(huán)保型聚天冬氨酸的方法，首先用水將馬來酸酐水解為馬來酸，然后與氨水反應(yīng)生成馬來酸的胺鹽，將馬來酸的胺鹽在給定溫度下進(jìn)行縮聚反應(yīng)得到聚琥珀酰胺水溶液，對該溶液進(jìn)行干燥處理分離出聚琥珀酰胺，然后在合適的溫度下脫水進(jìn)行環(huán)化反應(yīng)生成聚琥珀酰亞胺，最后進(jìn)行水解制備成聚天冬氨酸。由于聚天冬氨酸本身對磷酸鈣垢的阻垢性能及緩蝕效果均較差，因此現(xiàn)有技術(shù)中對聚天冬氨酸進(jìn)行改性研究。專利CN1696176A公布了一種改性的聚天冬氨酸共聚衍生物及其合成方法，以天冬氨酸和氨基羧酸為原料，在有機(jī)溶劑、微波和催化劑作用下首先合成中間體，中間體然后進(jìn)一步水解制得產(chǎn)物；專利CN1569922A公布了一種以聚天冬氨酸、三氯化磷和甲醛為原料制備了端基上含有膦酸基的改性聚天冬氨酸；專利CA1487003A公布了一種改性聚天冬氨酸的制備方法，制備過程是以馬來酸酐、25％～30％氨水和胺基磺酸為主要原料，在具有攪拌器的反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)后在高溫下進(jìn)行脫水，然后用有機(jī)堿和無機(jī)堿進(jìn)行水解反應(yīng)，得到改性的聚天冬氨酸，由于以氨水為原料，仍然需要有水的蒸發(fā)過程，消耗大量的能量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種節(jié)約能源，工藝簡單，綜合性能良好的聚天冬氨酸衍生物復(fù)合水處理劑及其制備方法，該復(fù)合物不但具有良好的阻垢性能，還具有良好的緩蝕性能，并且具有可生物降解性。
本發(fā)明一種可生物降解復(fù)合緩蝕阻垢劑，其特征在于是一種聚天冬氨酸衍生物復(fù)合阻垢緩蝕劑，是由含聚天冬氨酸衍生物和木質(zhì)素磺酸鈉復(fù)配的緩蝕阻垢劑，由a組分和b組分復(fù)配而成，a組分是以多元胺和含羥基的有機(jī)胺改性的聚天冬氨酸衍生物水溶液，b組分是木質(zhì)素磺酸鈉，b組分的質(zhì)量為a組分的1.5％～10％。
上述的一種可生物降解復(fù)合緩蝕阻垢劑的制備方法，其特征是按照下述方法步驟制備的I、將馬來酸酐和銨鹽混合研磨，加入多元胺的濃溶液制成膏狀物，三者的化學(xué)計(jì)量比為1∶0.5～2∶0.05～0.2，所得的膏狀物加入到盤式反應(yīng)器中鋪成1～10cm的薄層，50～70℃反應(yīng)0.5～2h；II、升溫，在150～250℃反應(yīng)0.5～2h后，繼續(xù)升溫10～20℃反應(yīng)20min，得枯黃色脆性固體；III、將含羥基的有機(jī)胺溶于水中，水的用量為馬來酸酐質(zhì)量的2～5倍，以pH緩沖液調(diào)節(jié)溶液pH值為6～12后，將步驟II產(chǎn)物加入到該溶液中，含羥基的有機(jī)胺用量為馬來酸酐摩爾數(shù)的1％～60％；IV、在20～65℃反應(yīng)0.5～25h，得到紅褐色透明液體，加入一定量的無機(jī)堿溶液繼續(xù)水解1～10h，得到一種以多元胺和含羥基的有機(jī)胺改性的聚天冬氨酸衍生物，即為組分a；V、在25～60℃，攪拌條件下將b組分加入到a組分中，即得聚天冬氨酸衍生物和木質(zhì)素磺酸鈉復(fù)合緩蝕阻垢劑，b組分的質(zhì)量為a組分的1.5％～10％。
上述的一種可生物降解復(fù)合阻垢緩蝕劑的制備方法，其特征是所述的制備聚天冬氨酸衍生物所用多元胺是烷烴二胺、三聚氰胺或二亞乙基三胺；所述的銨鹽包括碳酸銨、碳酸氫銨、氯化銨、硝酸銨或硫酸銨；所述的含羥基的有機(jī)胺包括羥胺、一乙醇胺、N-(2-羥乙基)-乙二胺或2-〔2-(氨基)-乙氧基〕-乙醇。
上述的一種可生物降解復(fù)合阻垢緩蝕劑的制備方法，其特征是所述的緩沖劑為硼酸-硼砂緩沖液、硼砂-氫氧化鈉緩沖液、磷酸鹽緩沖液、甘氨酸-氫氧化鈉緩沖液、磷酸二氫鉀-氫氧化鈉緩沖液、巴比妥鈉-鹽酸緩沖液，Tris-鹽酸緩沖液或碳酸鈉-碳酸氫鈉緩沖液。
上述的一種可生物降解復(fù)合阻垢緩蝕劑的制備方法，其特征是所述的無機(jī)堿溶液為氫氧化鈉或氫氧化鉀。
具體實(shí)施例方式下面以具體的實(shí)施方式來進(jìn)一步說明本發(fā)明。
實(shí)施方式1.
將9.8kg馬來酸酐和7.5kg碳酸氫銨研磨同含0.3kg乙二胺的溶液混合得膏狀物，將膏狀物加入到盤式反應(yīng)器中，鋪成2cm的薄層，置于烘箱中，55℃反應(yīng)2h；升溫，在155℃繼續(xù)0.5h，繼續(xù)升溫至170℃反應(yīng)20min，得枯黃色脆性固體；將0.61kg乙醇胺溶于25kg水中，以巴比妥鈉-鹽酸緩沖液調(diào)節(jié)溶液pH值為8，將枯黃色脆性固體研磨加入到此混合溶液中，攪拌，在25℃反應(yīng)2h，得到紅褐色液體，加入含3.2kg氫氧化鈉的水溶液繼續(xù)水解1h，以鹽酸調(diào)節(jié)pH＝7，得到一種聚天冬氨酸衍生物溶液，在25℃攪拌下將0.75kg的木質(zhì)素磺酸鈉加入到上述溶液中得產(chǎn)品。
實(shí)施方式2.將9.8kg馬來酸酐和6.5kg碳酸銨研磨同含1.2kg三聚氰胺的溶液混合得膏狀物，將膏狀物加入到盤式反應(yīng)器中，鋪成5cm的薄層，置于烘箱中，62℃反應(yīng)1h；升溫，在185℃反應(yīng)1h，繼續(xù)升溫至200℃反應(yīng)20min，得枯黃色脆性固體；將1.32kg羥胺溶于35kg水中，以硼砂-氫氧化鈉緩沖液調(diào)節(jié)溶液pH值為9，將枯黃色脆性固體研磨后加入到此混合溶液中，攪拌，在35℃反應(yīng)12h，得到紅褐色液體，加入含2.4kg氫氧化鈉的水溶液繼續(xù)水解5h，以鹽酸調(diào)節(jié)pH＝7，在40℃攪拌下將3kg木質(zhì)素磺酸鈉加入到上述溶液中得產(chǎn)品。
實(shí)施方式3.將9.8kg馬來酸酐和6.85kg氯化銨研磨同含2.06kg二亞乙基三胺的溶液混合得膏狀物，將膏狀物加入到盤式反應(yīng)器中，鋪成8cm的薄層，置于烘箱中，70℃反應(yīng)0.5h；升溫，在215℃反應(yīng)2h，繼續(xù)升溫至230℃反應(yīng)20min，得枯黃色脆性固體；將6.25kg N-(2-羥乙基)-乙二胺溶于35kg水中，以碳酸鈉-碳酸氫鈉緩沖劑調(diào)節(jié)溶液pH值為10，將枯黃色脆性固體研磨后加入到此混合溶液中，攪拌，在50℃反應(yīng)12h，得到紅褐色液體，加入含1.6kg氫氧化鉀的堿溶液繼續(xù)水解10h，以鹽酸調(diào)節(jié)pH＝7，在65℃攪拌下將5kg木質(zhì)素磺酸鈉加入到上述溶液中得產(chǎn)品。
實(shí)施方式4.將9.8kg馬來酸酐和7.5kg碳酸氫銨研磨同含0.8kg的1，4丁二胺的溶液混合得膏狀物，將膏狀物加入到盤式反應(yīng)器中，鋪成2cm的薄層，置于烘箱中，55℃反應(yīng)2h；升溫，在155℃繼續(xù)0.5h，繼續(xù)升溫至170℃反應(yīng)20min，得枯黃色脆性固體；將0.61kg乙醇胺溶于25kg水中，以巴比妥鈉-鹽酸緩沖液調(diào)節(jié)溶液pH值為8，將枯黃色脆性固體研磨加入到此混合溶液中，攪拌，在25℃反應(yīng)25h，得到紅褐色液體，加入含3.2kg氫氧化鈉的水溶液繼續(xù)水解1h，以鹽酸調(diào)節(jié)pH＝7，得到一種聚天冬氨酸衍生物溶液，在25℃攪拌下將1.5kg的木質(zhì)素磺酸鈉加入到上述溶液中得產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種可生物降解復(fù)合緩蝕阻垢劑，其特征在于是一種聚天冬氨酸衍生物復(fù)合緩蝕阻垢劑，是由聚天冬氨酸衍生物和木質(zhì)素磺酸鈉復(fù)配的緩蝕阻垢劑，由a組分和b組分復(fù)配而成，a組分是以多元胺和含羥基的有機(jī)胺改性的聚天冬氨酸衍生物水溶液，b組分是木質(zhì)素磺酸鈉，b組分的質(zhì)量為a組分的1.5％～10％。
2.權(quán)利要求1所述的一種可生物降解復(fù)合緩蝕阻垢劑的制備方法，其特征是按照下述方法制備I、將馬來酸酐和銨鹽混合研磨，加入多元胺的濃溶液制成膏狀物，三者的化學(xué)計(jì)量比為1∶0.5～2∶0.05～0.2，所得的膏狀物加入到盤式反應(yīng)器中鋪成1～10cm的薄層，50～70℃反應(yīng)0.5～2h；II、升溫，在150～250℃反應(yīng)0.5～2h后，繼續(xù)升溫10～20℃反應(yīng)20min，得枯黃色脆性固體；III、將含羥基的有機(jī)胺溶于水中，水的用量為馬來酸酐質(zhì)量的2～5倍，以pH緩沖液調(diào)節(jié)溶液pH值為6～12后，將步驟II產(chǎn)物加入到該溶液中，含羥基的有機(jī)胺用量為馬來酸酐摩爾數(shù)的1％～60％；IV、在20～65℃反應(yīng)0.5～25h，得到紅褐色透明液體，加入無機(jī)堿溶液繼續(xù)水解1～10h，得到一種以多元胺和含羥基的有機(jī)胺改性的聚天冬氨酸衍生物，即為組分a；V、在25～60℃，攪拌條件下將b組分加入到a組分中，即得聚天冬氨酸衍生物和木質(zhì)素磺酸鈉復(fù)合緩蝕阻垢劑，b組分的質(zhì)量為a組分的1.5％～10％。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可生物降解復(fù)合緩蝕阻垢劑的制備方法，其特征是所述的聚天冬氨酸衍生物所用多元胺是烷烴二胺、三聚氰胺或二亞乙基三胺；所述的銨鹽包括碳酸銨、碳酸氫銨、氯化銨、硝酸銨或硫酸銨；所述的含羥基的有機(jī)胺包括羥胺、一乙醇胺、N-(2-羥乙基)-乙二胺或2-〔2-(氨基)-乙氧基〕-乙醇。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可生物降解復(fù)合緩蝕阻垢劑的制備方法，其特征是所述的緩沖劑為硼酸-硼砂緩沖液、硼砂-氫氧化鈉緩沖液、磷酸鹽緩沖液、甘氨酸-氫氧化鈉緩沖液、磷酸二氫鉀-氫氧化鈉緩沖液、巴比妥鈉-鹽酸緩沖液，Tris-鹽酸緩沖液或碳酸鈉-碳酸氫鈉緩沖液。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可生物降解復(fù)合緩蝕阻垢劑的制備方法，其特征是所述的無機(jī)堿溶液為氫氧化鈉或氫氧化鉀。
全文摘要
一種可生物降解復(fù)合緩蝕阻垢劑及其制備方法，屬于高分子材料及水處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種聚天冬氨酸衍生物復(fù)合緩蝕阻垢劑及其制備方法，其特征在于是一種含聚天冬氨酸衍生物和木質(zhì)素磺酸鈉復(fù)合水處理劑及其制備方法。將馬來酸酐同銨鹽及一定量的多元胺溶液混合所得的膏狀物，一定溫度下薄層反應(yīng)，將氨吸收反應(yīng)和縮聚反應(yīng)一步進(jìn)行所得到的脆性固體加入含羥基的有機(jī)胺溶液中進(jìn)行親核反應(yīng)，產(chǎn)物在堿性條件下水解后同木質(zhì)素磺酸鈉復(fù)合而成。產(chǎn)品兼具阻垢、緩蝕和可生物降解性能。
文檔編號C02F5/12GK1884141SQ20061001291
公開日2006年12月27日 申請日期2006年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月5日
發(fā)明者趙彥生, 劉永梅, 張嬋愛, 閆豐文, 劉成岑 申請人:太原理工大學(xué)