本发明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。
背景技术：
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。
技术实现要素：
本发明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，本发明提供如下技术方案：
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。
本发明的有益效果在于：
本发明所用的葡萄糖、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1
a)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2
a)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3
a)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4
a)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的人工配制的水样中，各加入实施例1、2、3、4制得膦酸基尿素基葡萄糖衍生物10mg，在80℃的恒温水浴锅中按照gb/t16632-2008水处理剂阻垢性能的测定-碳酸钙沉积法测得的阻垢率分为85.06％、84.9％、89.1％、81.1％。
实施例7
在4份1000ml含ca2+100mg/l、mg2296mg/l、cl-175mg/l、总碱度186mg/l的人工配制的水样中，各加入含实施例2制得膦酸基尿素基葡萄糖衍生物5mg、10mg、15mg、20mg，在80℃的恒温水浴锅中按照gb/t16632-2008水处理剂阻垢性能的测定-碳酸钙沉积法测得的阻垢率分为76.68％、83.33％、89.1％、93.35％。
实施例8
在2份1000ml含ca2+250mg/l、cl-437mg/l、总碱度250mg/l的人工配制的的水样中，分别加入实施例1制得膦酸基尿素基葡萄糖衍生物1mg和pbtca1mg，在80℃的恒温水浴锅中按照gb/t16632-2008水处理剂阻垢性能的测定-碳酸钙沉积法测得的阻垢率分别为73.26％、75.05％。
本发明中未做详细描述的内容均为现有技术。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。