膦酸基尿素基葡萄糖衍生物及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及膦酸基尿素基葡萄糖衍生物及其制备方法与应用，该制备方法步骤为：a)将尿素基葡萄糖、甘油和盐酸加到搪玻璃反应釜中，搅拌混合均匀；b)继续将尿素和亚磷酸加到反应釜中；c)开启反应釜的自动加热控制系统，将反应釜中的物料温度逐渐升高到80℃时，开启反应釜的回流冷凝器，慢慢加入甲醛，在1小时内加完；d)当反应釜的回流冷凝器开始回流时，开始计时，在回流状态下继续反应3～4小时；反应完成得到膦酸基尿素基葡萄糖衍生物。本发明专利技术的优点是，其是无公害的易降解的绿色化学品，生产工艺简单、成本低、易于推广应用，适用于各种水质，特别是海水循环冷却水系统。阻垢分散性能好，对碳钢、不锈钢和铜合金都有良好的缓蚀效果。

Phosphonic Urea-based Glucose Derivatives and Their Preparation and Application

The invention relates to a phosphonic acid urea-based glucose derivative and its preparation method and application. The preparation method comprises the following steps: a) adding urea-based glucose, glycerol and hydrochloric acid to a glass-lined reactor, stirring and mixing evenly; b) continuing to add urea and phosphorous acid to the reactor; c) opening the automatic heating control system of the reactor, and gradually raising the material temperature in the reactor to 80 degrees C. When the reflux condenser of the reactor is opened, formaldehyde is added slowly and finished in 1 hour. d) When the reflux condenser of the reactor begins to reflux, the time is started and the reaction continues for 3-4 hours under the reflux condition. The phosphonic acid urea-based glucose derivatives are obtained after the reaction. The invention has the advantages of pollution-free and degradable green chemicals, simple production process, low cost, easy popularization and application, and is suitable for various water quality, especially seawater circulating cooling water system. It has good scale inhibition and dispersion performance and good corrosion inhibition effect on carbon steel, stainless steel and copper alloy.

【技术实现步骤摘要】
膦酸基尿素基葡萄糖衍生物及其制备方法与应用
本专利技术属于有机化学合成领域，具体涉及膦酸基尿素基葡萄糖衍生物及其制备方法与应用。
技术介绍
葡萄糖是淀粉糖的一种，它的原料是淀粉，任何含淀粉的农作物，如玉米、大米、木薯等均可以生产淀粉糖，生产不受地区和季节的限制。由于现代生物工程技术的进展，生产淀粉糖所用酶制剂品种的增加和质量的提高，葡萄糖的产量日益增加.成本降低。葡萄糖是一种货源充裕和便宜的产品，在食品工业、饲料工业、发酵工业、医药工业、皮革工业、化纤工业、化学工业等行业应用广泛，是一种重要工业原料或添加剂。用葡萄糖生产的葡萄糖酸钠，具有优异的络合性能，尤其对Fe3+的螯合能力更为突出，螯合稳定常数为37.2，而EDTA只有25.1。葡萄糖酸钠在水溶液中具有缓蚀效果，和其它缓蚀剂复配，具有良好的协同效果。现在，所有水处理剂厂家均不生产葡萄糖酸钠，只有一些生产阻垢缓蚀剂复合配方的小厂，有时将其作为复合配方的组分应用。葡萄糖分子的构型如下：葡萄糖分子是一个含有6个碳原子，5个羟基，1个醛基的直链多羟醛。利用葡萄糖分子中醛基和羟基的化学活性，可以对葡萄糖进行改姓，合成具有特殊用途的新化合物。目前，有机膦阻垢缓蚀剂占市场销售份额的70％左右。在各种有机膦阻垢缓蚀剂的分子结构中，起阻垢和缓蚀作用的主要成分是—PO3H2基团，通过适当的化学反应，将尿素基团和—PO3H2接枝到葡萄糖分子上，就能得到一种膦酸基尿素基葡萄糖衍生物。它和葡萄糖酸钠相比，不但缓蚀性能更好，而且增添了阻垢分散性能，因而用途更加广泛，可以大量用于工业循环水系统，具有更高的实用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决上述问题，提供一种原料便宜、工艺简单、成本低的膦酸基尿素基葡萄糖衍生物及其制备方法与应用。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：膦酸基尿素基葡萄糖衍生物的制备方法，包括以下步骤：a)将尿素基葡萄糖、甘油和盐酸加到搪玻璃反应釜中，开启反应釜的搅拌机，搅拌混合均匀；b)继续将尿素和亚磷酸加到反应釜中；c)开启反应釜的自动加热控制系统，将反应釜中的物料温度逐渐升高，当反应釜内的温度达到80℃时，开启反应釜的回流冷凝器，慢慢加入甲醛，在1小时内加完；d)当反应釜的回流冷凝器开始回流时，开始计时，保持回流温度，在回流状态下继续反应3～4小时；反应完成后，得到膦酸基尿素基葡萄糖衍生物。上述制备方法中所用各种原料的质量百数为：尿素基葡萄糖20～30％尿素1.8～3.0％甘油2.6～5.0％亚膦酸14～20％盐酸10～15％甲醛溶液25～36％。进一步的，所述尿素基葡萄糖是一种新化合物，其制备方法如下：将自来水、工业浓硫酸和工业盐酸加到搪玻璃反应釜中，开启搅拌机，搅拌混合均匀，继续加入葡萄糖和尿素，开启加热系统加热，控制反应温度在80～90℃范围内反应2～3小时，制得尿素基葡萄糖溶液。上述所用原料自来水、工业浓硫酸、工业盐酸、葡萄糖和尿素的质量百分数依次为40～50％、0.2～2％、0.1～1.5％、25～35％、15～25％。进一步的，所述尿素是农用化肥尿素。进一步的，所述甘油为医用甘油。进一步的，所述亚磷酸为工业级亚磷酸。进一步的，所述盐酸为工业级盐酸，质量浓度大于31％。进一步的，所述甲醛溶液的质量浓度为37％。进一步的，所述步骤c)中加甲醛的起始温度为80℃，且应在60分钟内将其加完。进一步的，所述步骤d)中在回流温度和回流状态下的反应时间为3～4小时。所述膦酸基尿素基葡萄糖衍生物可作为水处理剂中的阻垢分散剂、阻垢缓蚀剂应用于各种水质，特别是海水循环冷却水系统。本专利技术的有益效果在于：本专利技术所用的葡萄糖、尿素、甘油和亚磷酸等主要原料，具有来源广、便宜的优点。采用独创的简单工艺，一步反应制备出膦酸基尿素基葡萄糖衍生物，其生产成本比目前市场上销售的有机膦酸盐阻垢缓蚀剂低30～40％。该产物是无公害、易于生物降解的绿色化学品，它适用于各种水质，特别是海水循环冷却水系统。阻垢分散性能好，对碳钢、不锈钢和铜合金都有良好的缓蚀效果。具体实施方式实施例1a)将尿素基葡萄糖123kg、甘油18kg和盐酸44.4kg加到搪玻璃反应釜中，开启反应釜的搅拌机，搅拌混合均匀；b)继续将尿素11.7kg和亚磷酸64.5kg加到反应釜中；c)开启反应釜的自动加热控制系统，将反应釜中的物料温度逐渐升高，当反应釜内的温度达到80℃时，开启反应釜的回流冷凝器，慢慢加入甲醛144.6kg，在1小时内加完；d)当反应釜的回流冷凝器开始回流时，开始计时，保持回流温度，在回流状态下继续反应4小时；反应完成后，得到膦酸基尿素基葡萄糖衍生物。实施例2a)将尿素基葡萄糖99.2kg、甘油14.4kg和盐酸35.7kg加到搪玻璃反应釜中，开启反应釜的搅拌机，搅拌混合均匀；b)继续将尿素9.5和亚磷酸91.2kg加到反应釜中；c)开启反应釜的自动加热控制系统，将反应釜中的物料温度逐渐升高，当反应釜内的温度达到80℃时，开启反应釜的回流冷凝器，慢慢加入甲醛159.8kg，在1小时内加完；d)当反应釜的回流冷凝器开始回流时，开始计时，保持回流温度，在回流状态下继续反应3.5小时；反应完成后，得到膦酸基尿素基葡萄糖衍生物。实施例3a)将尿素基葡萄糖溶液99.2kg、甘油14.4kg和盐酸35.7kg加到搪玻璃反应釜中，开启反应釜的搅拌机，搅拌混合均匀；b)继续将尿素9.5和亚磷酸104kg加到反应釜中；c)开启反应釜的自动加热控制系统，将反应釜中的物料温度逐渐升高，当反应釜内的温度达到80℃时，开启反应釜的回流冷凝器，慢慢加入甲醛172.8kg，在1小时内加完；d)当反应釜的回流冷凝器开始回流时，开始计时，保持回流温度，在回流状态下继续反应3.5小时；反应完成后，得到膦酸基尿素基葡萄糖衍生物。实施例4a)将尿素基葡萄糖溶液106.6kg、甘油15.5kg和盐酸458kg加到搪玻璃反应釜中，开启反应釜的搅拌机，搅拌混合均匀；b)继续将尿素10.2和亚磷酸84kg加到反应釜中；c)开启反应釜的自动加热控制系统，将反应釜中的物料温度逐渐升高，当反应釜内的温度达到80℃时，开启反应釜的回流冷凝器，慢慢加入甲醛157.4kg，在1小时内加完；d)当反应釜的回流冷凝器开始回流时，开始计时，保持回流温度，在回流状态下继续反应3小时；反应完成后，得到膦酸基尿素基葡萄糖衍生物。实施例5在1000ml含Ca2+441mg/L、Mg21206mg/L、Cl-22629mg/L、总碱度425mg/L的人工配制的人工水样中，加入含实施例1制得的膦酸基尿素基葡萄糖衍生物96％，TTA4％的复合配方药剂80mg，在45℃的恒温水浴锅中按照GB/T16632-2008水处理剂阻垢性能的测定-碳酸钙沉积法和GB/T18175-2014水处理剂缓蚀性能的测定旋转挂片法测得的阻垢率为97.5％，对碳钢的腐蚀速率为0.068mm/a，(行业标准为0.075mm//a)，对不锈钢的腐蚀速率为0.0021mm/a(行业标准为0.004mm/a0，对紫铜合金的腐蚀速率为0.0024mm/a(行业标准为0.004mm/a)。实施例6在3份1000ml含Ca2+100mg/L、Mg2296mg/L、Cl-175mg/L、总碱度186mg/L本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.膦酸基尿素基葡萄糖衍生物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a)将尿素基葡萄糖、甘油和盐酸加到搪玻璃反应釜中，开启反应釜的搅拌机，混合均匀；b)继续将尿素和亚磷酸加到反应釜中；c)开启反应釜的自动加热控制系统，将反应釜中的物料温度逐渐升高；当反应釜内的温度达到80℃时，开启反应釜的回流冷凝器，慢慢加入甲醛，在1小时内加完；d)当反应釜的回流冷凝器开始回流时，开始计时，保持回流温度，在回流状态下继续反应3～4小时；反应完成后，制得膦酸基尿素基葡萄糖衍生物。

【技术特征摘要】
1.膦酸基尿素基葡萄糖衍生物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a)将尿素基葡萄糖、甘油和盐酸加到搪玻璃反应釜中，开启反应釜的搅拌机，混合均匀；b)继续将尿素和亚磷酸加到反应釜中；c)开启反应釜的自动加热控制系统，将反应釜中的物料温度逐渐升高；当反应釜内的温度达到80℃时，开启反应釜的回流冷凝器，慢慢加入甲醛，在1小时内加完；d)当反应釜的回流冷凝器开始回流时，开始计时，保持回流温度，在回流状态下继续反应3～4小时；反应完成后，制得膦酸基尿素基葡萄糖衍生物。2.根据权利要求1所述的膦酸基尿素基葡萄糖衍生物的制备方法，其特征在于，其采用工业盐酸作为反应介质，其用量的质量百分比为10～15％。3.根据权利要求1所述的膦酸基尿素基葡萄糖衍生物的制备方法，其特征在于，其采用的尿素基葡萄糖用量的质量百分数为20～30％。4.根据权利要求1或3所述的膦酸基尿素基葡萄糖衍生物的制备方法，其特征在于，所述尿素基葡萄糖采用自来水、工业浓硫酸、工业盐酸、葡萄糖和尿素作为原料制成，其质量百分比依次为40～50％、0.2～2％、0...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭广志，彭波，王桂芬，
申请(专利权)人：陕西沃利尔精细化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61