N-氨基甲酰马来酸接枝聚天冬氨酸聚合物的合成及其阻垢性能研究

杨晨飞,付 博,2,郭心瑜,张小娟,蔡永红*,程亚敏*

(1.河南大学 化学化工学院, 河南省工业冷却水循环利用工程技术研究中心, 河南 开封 475004; 2.河南晋开化工投资控股集团有限责任公司,河南 开封 475001)

工业水循环系统中普遍存在着结垢现象，这主要是由于Ca2+、Mg2+等离子易于在换热面上产生难溶的沉淀[1-2]，而且随着冷却水的蒸发，盐类物质浓缩倍数不断提升，加剧了盐类的过饱和度，同时碳酸钙(CaCO3)等难溶性盐的溶解度通常随着温度的升高而降低，也导致它们的沉积[3-4]。在工业循环水中常采用添加阻垢剂的方法来减缓或抑制水垢的形成。

聚天冬氨酸(PASP)作为一种可生物降解、环境友好型的阻垢剂，因其不含有磷元素且具有良好的阻垢性能而备受关注[5-7]。目前围绕PASP及其衍生物国内外也进行了较多研究，但是当前其阻垢性能还不能满足工业需求[8-10]，因此需要继续探索新的化合物对PASP改性，进而合成新型高效的聚天冬氨酸衍生物以满足工业应用。N-氨基甲酰马来酸，分子结构中富含氨基和羧基官能团，理论上接枝改性聚天冬氨酸后，可增多产物分子链中与钙离子螯合的活性官能团数量，提高PASP的阻垢性能。因此，拟采用接枝共聚的方法来对PASP进行改性[11-12]，并研究合成产物的阻垢性能。

通过N-氨基甲酰马来酸和聚琥珀酰亚胺(PSI)为原料合成N-氨基甲酰马来酸接枝聚天冬氨酸聚合物(PASP-NCA)，通过红外光谱(FT-IR)和核磁共振氢谱(1H NMR)对其结构进行表征。采用静态阻垢法评价其阻垢性能，并通过扫描电子显微镜(SEM)观察钙垢晶体形貌的变化，研究PASP-NCA的阻垢机理。……