聚天冬氨酸接枝共聚物的合成及性能研究

作     者：闫美芳 

作者单位：河北工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘振法

授予年度：2007年

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070305[理学-高分子化学与物理] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 

主      题：聚天冬氨酸 接枝共聚物 阻垢分散 缓蚀 生物降解性 

摘      要：聚天冬氨酸是一种可生物降解的环保型水处理剂,但其分散性能并不突出,其应用受到了限制。本文在研究聚天冬氨酸的基础上,将其它官能团如羟基和磺酸基分别引入到聚天冬氨酸的分子中,合成聚天冬氨酸接枝共聚物。 本文首先采用热缩聚的方法,以L-天冬氨酸为原料合成聚琥珀酰亚胺,确定了反应温度与聚琥珀酰亚胺分子量的关系及分子量与聚天冬氨酸阻垢率的关系。研究表明:在反应温度为240℃,时间为4h时,聚琥珀酰亚胺的分子量为3200时,聚天冬氨酸对碳酸钙的阻垢率最高。 以聚琥珀酰亚胺、2-氨基乙醇和2-氨基乙磺酸为原料分别合成了含不同比例羟基和磺酸基的聚天冬氨酸接枝共聚物,采用静态实验法、旋转挂片法和摇床实验法对聚天冬氨酸接枝共聚物的性能进行了研究。结果表明:合成的聚天冬氨酸接枝共聚物阻碳酸钙垢能力有所下降,但具有良好的阻磷酸钙垢和分散氧化铁的能力,具有一定的缓蚀性能,是可生物降解的绿色环保型水处理剂。其中羟基与聚琥珀酰亚胺摩尔比为0.8的含羟基聚天冬氨酸接枝共聚物对磷酸钙有突出的阻垢性能:在药剂浓度为8mg/L时,含羟基聚天冬氨酸接枝共聚物对磷酸钙的阻垢率为98.2% ,而聚天冬氨酸对磷酸钙的阻垢率仅为1.5%。而磺酸基与聚琥珀酰亚胺摩尔比为0.2的含磺酸基聚天冬氨酸接枝共聚物具有优良的分散氧化铁的性能:在药剂浓度为15mg/L时,透光率仅为33.2%,而聚天冬氨酸在加药浓度为15mg/L时,透光率为89.7%。 采用电子扫描显微镜研究了聚天冬氨酸及其接枝共聚物对碳酸钙结晶过程及垢型的影响,并对其阻垢机理进行了初步探讨。结果表明,聚天冬氨酸接枝共聚物可使碳酸钙晶体更容易发生明显的断裂和扭曲现象,使晶粒更加细小分散。