天冬氨酸-賴氨酸共聚物的微波輻射合成及阻垢性能研究.pdf

1、聚天冬氨酸(Polyaspartic acid,簡稱PASP)是一種生物高分子,兼具良好的阻垢能力、水溶性和可生物降解性。但受聚合物內(nèi)部結(jié)構、官能團位置與數(shù)量的限制,聚天冬氨酸的綜合阻垢性能不夠突出。為了增強聚天冬氨酸的阻垢能力,本文選擇 L-天冬氨酸和賴氨酸作為共聚單體,在微波輻射的條件下對聚天冬氨酸進行改性研究,并對改性聚天冬氨酸的阻垢性能、配伍性進項行簡單評價。本研究對環(huán)境友好型阻垢劑的發(fā)展具有積極意義和參考價值。
　　首先

2、,以賴氨酸(Lys)作為天冬氨酸(Asp)的共聚單體,用微波輻射替代傳統(tǒng)加熱,成功合成了天冬氨酸-賴氨酸共聚物(PAL)。該工藝是以N,N-二甲基甲酰胺為溶劑、KH2PO4為催化劑的反應體系。以PAID產(chǎn)率和PAL阻垢效果為評價指標,對反應體系及聚合條件進行優(yōu)化時,綜合考慮聚合反應中間產(chǎn)物—聚琥珀酰亞胺衍生物(polysuccinimide derivative,PSID)的產(chǎn)率和PAL的阻垢性能,確定n(Asp):n(Asp+Lys)

3、=0.5,催化劑為KH2PO4,n(KH2PO4):n(Asp+Lys)=0.08,溶劑用量為16ml,微波時間10min,微波功率為1200w時所得共聚物對硫酸鈣的阻垢效果最好,中間產(chǎn)物的產(chǎn)率在90％以上。
　　為了明確該共聚反應的歷程和微波作用,利用IR光譜和1H NMR、13C NMR譜對中間產(chǎn)物(PSID)和天冬氨酸-賴氨酸共聚物(PAL)進行了結(jié)構表征,結(jié)果表明,改性產(chǎn)物表現(xiàn)出共聚物的特征。
　　為考察 PAL作為

4、阻垢劑的可行性,選擇常見垢型硫酸鈣、磷酸鈣、三氧化二鐵,分別研究PAL對上述垢型阻垢效果,并考察PAL分子量、藥劑投加量及水質(zhì)條件對PAL阻垢效果的影響。
　　通過靜態(tài)阻垢試驗對 PAL對硫酸鈣、磷酸鈣、三氧化二鐵阻垢性能進行分析研究,并與PASP作對比。實驗結(jié)果表明,對于以上三種垢型,PAL在阻垢效果上好于PASP,在水質(zhì)條件的影響下PAL相比于PASP表現(xiàn)的更穩(wěn)定,賴氨酸的引入提高了其綜合阻垢性能;在阻CaSO4垢方面,PAL

5、濃度為10mg/L,Ca2+濃度3000mg/L時,PAL阻垢率達到90%以上;在阻Ca3(PO4)2、Fe2O3垢方面,PAL表現(xiàn)出一定的阻垢作用,但整體阻垢效果不夠突出,需要進一步改進。
　　PAL具有優(yōu)良的配伍性,針對CaSO4、Ca3(PO4)2、Fe2O3三種垢型,PAL與HPMA、HEDP、ATMP的最佳復配比例分別為質(zhì)量比3:1、2:1、1:2。復配產(chǎn)物的阻垢效果和穩(wěn)定性明顯優(yōu)于單體,且具較高阻垢率。PAL的復配產(chǎn)物