[發明專利]一種耐高溫的改性聚天冬氨酸阻垢劑及其制備方法和使用方法

有效

• 申請號: 202110287663.6
• 申請日: 2021-03-17
• 公開（公告）號: CN113087903B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 齊隨濤;晏嘉偉
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: C08G73/10
• 分類號: C08G73/10;C02F5/12
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 范巍

本發明公開了一種耐高溫的改性聚天冬氨酸阻垢劑及其制備方法和使用方法，屬于化學合成技術領域，本發明以馬來酸酐和尿素為原料，在混酸溶液中反應，得到聚琥珀酰亞胺；將聚琥珀酰亞胺和脯氨酰胺經開環接枝反應，制得耐高溫的改性聚天冬氨酸阻垢劑。本發明制備的含氮雜環小分子改性聚天冬氨酸屬于無磷環境友好型阻垢劑，克服了現有聚天冬氨酸高溫下阻垢效果較差的缺點，對碳酸鈣型結垢體系具備優異的阻垢性能，適用于城市地熱供暖系統、油井開采生產等存在局部高溫的水循環系統。

技術領域

本發明屬于化學合成技術領域，涉及一種耐高溫聚天冬氨酸阻垢劑及其制備方法和使用方法。

背景技術

工業水系統中常溶解大量陰陽離子，當用水過程中發生壓力、溫度及濃縮等變化時，必將會致使體系中的無機鹽離子濃度過飽和，進而析出形成水垢，嚴重時可造成管道堵塞、影響傳熱效率，給工業生產帶來安全隱患和經濟損失。許多工業過程如地熱資源應用、反滲透、多級閃蒸、多效蒸餾等設計到工業水循環冷卻的場合結垢現象極為普遍，生成的水垢類型主要有碳酸鈣、硫酸鈣、磷酸鈣、硫酸鋇、氧化鐵等，其中碳酸鈣垢最為常見。就工業水循環體系中最易發生的碳酸鈣結垢問題，最常見的處理方式是通過添加阻垢劑抑制結垢，少量阻垢劑的投加，不僅可起到阻垢效果，還對金屬管道具有緩蝕抑菌作用。目前，常用工業阻垢劑包括無機磷酸鹽、有機膦酸等富磷阻垢劑，它們雖具有優良的阻垢性能，但因為磷的存在使其不能滿足日益嚴格的環保要求。因此，開發綠色無毒害、可生物降解的環境友好型阻垢劑是該領域發展的必然趨勢。

聚天冬氨酸(PASP)和聚環氧琥珀酸(PESA)被視為最有發展潛力的新型環保型阻垢劑。其中，聚天冬氨酸針對碳酸鈣或硫酸鈣垢具有非常優異的阻垢效果，但當用水系統存在局部溫度過高時，直鏈聚天冬氨酸很容易發生斷鍵失去有效作用官能團，進而明顯喪失阻垢活性，因此聚天冬氨酸阻垢劑存在熱穩定性較差的缺點。為提高聚天冬氨酸的熱穩定性，可采取對其進行化學改性來實現提升其耐溫性。已有的一些發明專利(CN 105645606A：一種熱網專用阻垢劑的配制方法；CN 102515373 A：一種用于熱水鍋爐的綠色緩蝕阻垢劑；CN 108726693A：一種冬季采暖熱水管網用高溫緩蝕阻垢劑及其制備方法)中，嘗試了將聚天冬氨酸阻垢劑應用于高溫系統的使用方法。但在這些專利中，均是采用聚天冬氨酸與其他化合物進行物理復配的方法，在實際使用時較為繁瑣。

發明內容

為了克服現有聚天冬氨酸阻垢劑熱穩定性差的缺陷性問題，本發明的目的在于提供一種耐高溫的改性聚天冬氨酸阻垢劑及其制備方法和使用方法。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

本發明公開的一種耐高溫的改性聚天冬氨酸阻垢劑的制備方法，包括：

以馬來酸酐和尿素為原料，在混酸溶液中反應，得到聚琥珀酰亞胺；

將聚琥珀酰亞胺和脯氨酰胺經開環接枝反應，制得耐高溫的改性聚天冬氨酸阻垢劑。

優選地，所述的耐高溫的改性聚天冬氨酸阻垢劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)制備馬來酸氫銨

將馬來酸酐充分溶解于水中，制得馬來酸酐水溶液，將尿素粉末加入到馬來酸酐水溶液中，通過開環反應生成馬來酸氫銨；

2)制備聚琥珀酰亞胺

在回流條件下，將步驟1)含有馬來酸氫銨的反應溶液升溫至160±5℃，然后加入混酸溶液，升溫至180±5℃，反應1.5～3h，得到聚琥珀酰亞胺；

3)制備改性聚天冬氨酸

在40～60℃水浴條件下，將聚琥珀酰亞胺和脯氨酰胺于水中開環接枝反應，然后加入堿液將聚琥珀酰亞胺鏈段中未接枝的部分開環，反應12～24后，調節反應體系pH值至中性，醇沉析出產物、干燥，制得改性聚天冬氨酸，即耐高溫的改性聚天冬氨酸阻垢劑。