羟基、杂环改性聚天冬氨酸的合成及其阻垢缓蚀性能.docx

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1、羟基、杂环改性聚天冬氨酸的合成及其阻垢缓蚀性能聚天冬氨酸（PASP）是一种无毒、无磷、可生物降解的环境友好型阻垢缓蚀剂,具有良好的阻CaCO₃和CaSO₄垢性能,但其阻Ca₃（PO₄）₂垢、分散氧化铁和缓蚀性能并不突出。本文设计并合成了几种含有羟基和杂环的改性PASP,发现在保持PASP原有阻垢缓蚀性能的基础上,提高了其综合性能。主要研究内容及结果如下:（1）以马来酸酐和尿素为原料,通过热缩聚反应合成了PASP的前驱体聚琥珀酰

2、亚胺（PSI）。利用2-氨基-2-甲基-1-丙醇、2-氨基-1,3-丙二醇、糠胺和4-（2-氨乙基）吗啉分别在碱性条件下对PSI进行开环,合成了聚天冬氨酸/2-氨基-2-甲基-1-丙醇（PASP/AMP）、聚天冬氨酸/2-氨基-1,3-丙二醇（PASP/APD）、聚天冬氨酸/糠胺（PASP/FA）以及聚天冬氨酸/4-（2-氨乙基）吗啉（PASP/AEM）四种改性PASP,并通过¹HNMR对合成产物的结构进行了表征。（2）采用静态法评价了改性PASP的阻垢和分散氧化铁性能。相比PASP,PASP/AMP、ASP/A

3、PD和PASP/FA对CaCO₃和CaSO₄的阻垢效果都有了一定的改善;四种改性PASP对Ca₃（PO₄）₂的阻垢效果较PASP均有大幅度的提高。其中,PASP/APD分别在用量为1mg/L和4mg/L时,对CaCO₃和CaSO₄的阻垢率达到100%;PASP/AEM在用量为10mg/L时,对Ca₃（PO₄）₂的阻垢率

4、达到100%。此外,PASP/FA和PASP/AEM均表现出良好的分散氧化铁性能,在56mg/L的剂量下,测试溶液的透光率分别为69%和66%。利用SEM和XRD研究了加入改性PASP前后垢晶体的形貌变化。当改性PASP加入水中时,垢晶体的生长受到了严重抑制,表面变得粗糙,结构也变得不规则且细碎,难以大量堆积。（3）通过失重法和电化学法评价了改性PASP在0.5MH₂SO₄体系中对碳钢的缓蚀性能。四种改性PASP对碳钢的缓蚀效果相比PASP都有了不同程度的提高。其中,PASP/AEM在剂量为

5、100mg/L时,缓蚀率高达90.3%。PASP/AEM属于混合型缓蚀剂,既可以抑制阳极的金属溶解,又可以抑制阴极的析氢反应。当PASP/AEM加入H₂SO₄溶液中时,可以在碳钢的表面上形成均匀且致密的吸附膜,阻止酸溶液与金属的接触,减缓金属的腐蚀。（4）考察了改性PASP的生物降解性。PASP/AMP、PASP/APD、PASP/FA和PASP/AEM在28天内的生物降解率分别为65%、61%、58%和55%。