在工业循环冷却水系统中,冷却水随着浓缩倍数增加,循环次数的增多,结垢成为非常棘手的问题,所以工业循环水中大量使用阻垢剂。为了提高现有阻垢剂的性能,减少磷的使用,并研究其作用机理,本文以丙烯醇与马来酸酐为原料,由单酯化反应合成了可提供支化点的功能单体AMA,再以8-羟基-1,3,6-芘三磺酸钠和烯丙基氯为原料,制备出含有可聚合双键的荧光功能单体APTA。通过自由基聚合反应,以AMA、MA、APTA为原料,反应生成得到荧光示踪型超支化聚羧酸HBP-APTA。随后利用红外光谱FT-IR、核磁共振氢谱和热分析进行了结构表征。通过XRD、SEM和荧光电子显微镜等初步研究了其作用机理。通过静态阻垢法对产物阻垢性能进行研究.结果显示HBP-APTA对碳酸钙和硫酸钙具有很高的阻垢效果,特别是对硫酸钙的阻垢效果尤为突出,当浓度为2.5 mg/L时,阻硫酸钙垢率已经高达95.61%。当浓度为10 mg/L时,对碳酸钙阻垢率能达到93.53%。高钙离子浓度时对阻碳酸钙垢的效果影响比较明显,但对阻硫酸钙垢影响不大。阻垢性能随着阻垢剂浓度的增大而增大。其最佳使用p H条件为6-8。此外,荧光示踪超支化聚羧酸HBP-APTA有良好的分散和增溶性能。在阻垢机理研究方面,XRD结果表明,当HBP-APTA阻垢剂加入后,碳酸钙结晶度下降,晶型与红外分析一致,晶型由方解石变为稳定性差的球霰石。此外,阻垢剂不改变硫酸钙晶体的晶型,但是也会使硫酸钙结晶度下降,晶体强度降低。通过SEM结果分析可得,未添加阻垢剂的情况下,硫酸钙和碳酸钙分别呈现明显的针状和规整的立方体,晶体表面形貌比较规整,生长排列有序,表面较为光滑;当加入HBP-APTA阻垢剂后,碳酸钙晶体呈现鳞片型和形状变形的的球霰石晶体,晶体生长疏松混乱。硫酸钙形状不再为针状,表面变得粗糙,结构受损破坏,晶体容易断裂,晶体体积变大。通过对晶体成核和晶体生长期的研究可得,HBP-APTA对两者都会产生明显的干扰。结果表明,HBP-APTA的加入使晶体成核期出现并有效延长成核诱导期,提高了Ca²⁺平衡浓度及减少晶核数量的形成。此外对钙垢晶体生长期的研究可知,加入HBP-APTA可以改变钙垢晶体生长方式,能够减缓钙垢晶体的生长速度,干扰晶体的生长。利用荧光示踪技术,在激光共聚焦显微镜下对钙垢阻垢机理进行探究,结果表明,阻垢剂呈不规律分布并作用于碳酸钙垢多个层次和位置,从而影响晶体生长,因此碳酸钙晶体在HBP-APTA影响下生长混乱。而硫酸钙晶体在可视化下更为特殊,硫酸钙晶体由小粒子杂质和离子先形成中心晶核,随后阻垢剂吸附在核中并在生长过程中一直影响着硫酸钙晶体的生长。在荧光示踪性能方面,荧光示踪型超支化聚羧HBP-APTA激发和发射波长分别为403 nm和430 nm。HBP-APTA的荧光强度与其浓度具有相当良好的线性关系。通过模拟循环水的环境,考察了温度、p H值、使用时长、杀菌剂次氯酸钠和无机盐离子浓度等因素对HBP-APTA荧光强度的影响。结果表明,HBP-APTA满足本文合成了一种新的荧光示踪型阻垢剂超支化阻垢剂,结果显示具有良好的阻垢效果,并能满足在线实时监测阻垢剂浓度的要求。随后通过研究超支化聚合物阻垢剂在晶核形成、生长、晶体形貌中的影响,揭示超支化聚合物在阻垢方面的作用机理,为超支化聚合物应用于阻垢提供理论和数据支撑。