CN101880390A - 多组分共沉淀改性合成聚天冬氨酸衍生物的方法 - Google Patents
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Abstract
多组分共沉淀改性合成聚天冬氨酸衍生物的方法，它涉及合成聚天冬氨酸衍生物的方法。本发明解决现有固相热缩聚合合成聚天冬氨酸的方法存在反应温度高，耗能大，反应不均匀，阻垢性能差的问题。方法：一、将天冬氨酸与谷氨酸混合，加盐酸调节pH值至固体析出，抽滤后烘干至恒重，得共沉淀产品；二、共沉淀产品经反应得聚琥珀酰亚胺衍生物；三、将聚琥珀酰亚胺衍生物冷却至室温，调节pH，再用无水乙醇提纯，烘干至恒重即完成。本发明使传统固相热缩聚合的反应温度降低了10～80℃，能耗小，且反应均匀；本发明所得聚天冬氨酸衍生物的阻垢率为96%～96.7%，与传统固相聚合方法89%相比，在相同条件下阻垢率提高了7.8%～8.6%。
Description
技术领域
本发明涉及合成聚天冬氨酸衍生物的方法。
背景技术
聚天冬氨酸（polyasparticacid）是一种带有羧酸侧链的水溶性氨基酸聚合物，简称PASP，是一种环境友好型水处理剂，具有良好的阻垢性能。以L-天冬氨酸为原料采用固相热缩聚合合成聚天冬氨酸的方法，具有反应物无毒、反应过程无污染、产率高、工艺简单等优点。但L-天冬氨酸具有晶体结构，反应物较大的颗粒和致密的结构导致固相反应温度高（240℃～260℃）、耗能大、反应不均匀等问题，最终影响聚天冬氨酸阻垢性能。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有固相热缩聚合合成聚天冬氨酸的方法存在反应温度高，耗能大，反应不均匀，阻垢性能差的问题，而提供了多组分共沉淀改性合成聚天冬氨酸衍生物的方法。
多组分共沉淀改性合成聚天冬氨酸衍生物的方法按以下步骤实现：一、按化学计量数比0.5～0.99∶0.01～0.5将天冬氨酸与谷氨酸混合，然后加入体积浓度为50%的盐酸调节pH值至固体析出，抽滤后置于120℃下烘干至恒重，得共沉淀产品；二、取5.0g共沉淀产品加入100ml三颈瓶中，置于温度为180～230℃、搅拌转速为80～120r/min的条件下反应1～10h，得聚琥珀酰亚胺衍生物；三、将聚琥珀酰亚胺衍生物冷却至室温，向其中加入浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液至pH值为10～12，然后加入体积浓度为50%的盐酸调节pH值至3～4，再用180～220ml的无水乙醇进行提纯，然后置于120℃下烘干至恒重，即完成多组分共沉淀改性合成聚天冬氨酸衍生物。
本发明通过多组分共沉淀方法向天冬氨酸中掺杂谷氨基酸组分，降低了天冬氨酸结晶度、减小了粒径，使传统固相热缩聚合的反应温度降低了10～80℃，能耗减小，且反应均匀；本发明所得聚天冬氨酸衍生物的阻垢性能优异，通过静态阻垢性能试验（GBT16632-2008碳酸钙沉积法）可知，本发明所得聚天冬氨酸阻垢率为96%～96.7%，与传统固相聚合方法89%相比，在相同条件下阻垢率提高了7.8%～8.6%。
附图说明
图1为具体实施方式十三中所得聚天冬氨酸衍生物的红外谱图，其中Ⅰ曲线表示聚天冬氨酸，Ⅱ曲线表示聚天冬氨酸衍生物。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式多组分共沉淀改性合成聚天冬氨酸衍生物的方法按以下步骤实现：一、按化学计量数比0.5～0.99∶0.01～0.5将天冬氨酸与谷氨酸混合，然后加入体积浓度为50%的盐酸调节pH值至固体析出，抽滤后置于120℃下烘干至恒重，得共沉淀产品；二、取5.0g共沉淀产品加入100ml三颈瓶中，置于温度为180～230℃、搅拌转速为80～120r/min的条件下反应1～10h，得聚琥珀酰亚胺衍生物；三、将聚琥珀酰亚胺衍生物冷却至室温，向其中加入浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液至pH值为10～12，然后加入体积浓度为50%的盐酸调节pH值至3～4，再用180～220ml的无水乙醇进行提纯，然后置于120℃下烘干至恒重，即完成多组分共沉淀改性合成聚天冬氨酸衍生物。
本实施方式步骤二中聚琥珀酰亚胺衍生物为肉色粉末状固体。
本实施方式中步骤二为聚合过程；步骤三为水解过程。
本实施方式步骤三中加入浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液至pH值为10～12，此时液体为红棕色透明清晰液体，即聚琥珀酰亚胺衍生物水解完全。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中按化学计量数比0.5∶0.5将天冬氨酸与谷氨酸混合。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中按化学计量数比0.99∶0.01将天冬氨酸与谷氨酸混合。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中按化学计量数比0.6～0.9∶0.1～0.4将天冬氨酸与谷氨酸混合。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中按化学计量数比0.7∶0.3将天冬氨酸与谷氨酸混合。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中按化学计量数比0.8∶0.2将天冬氨酸与谷氨酸混合。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中按化学计量数比0.85∶0.15将天冬氨酸与谷氨酸混合。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七不同的是步骤二中置于温度为180℃、搅拌转速为120r/min的条件下反应1h，得聚琥珀酰亚胺衍生物。其它步骤及参数与具体实施方式一至七相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至七不同的是步骤二中置于温度为240℃、搅拌转速为80r/min的条件下反应10h，得聚琥珀酰亚胺衍生物。其它步骤及参数与具体实施方式一至七相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至七不同的是步骤二中置于温度为200～230℃、搅拌转速为90～110r/min的条件下反应2～8h，得聚琥珀酰亚胺衍生物。其它步骤及参数与具体实施方式一至七相同。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一至七不同的是步骤二中置于温度为220℃、搅拌转速为100r/min的条件下反应6h，得聚琥珀酰亚胺衍生物。其它步骤及参数与具体实施方式一至七相同。
具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式十一不同的是步骤三中将聚琥珀酰亚胺衍生物冷却至室温，向其中加入浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液至pH值为11，然后加入体积浓度为50%的盐酸调节pH值至3.5，再用200ml的无水乙醇进行提纯，然后置于120℃下烘干至恒重。其它步骤及参数与具体实施方式十一相同。
具体实施方式十三：本实施方式多组分共沉淀改性合成聚天冬氨酸衍生物的方法按以下步骤实现：一、按化学计量数比0.6∶0.4将天冬氨酸与谷氨酸混合，然后加入体积浓度为50%的盐酸调节pH值至固体析出，抽滤后置于120℃下烘干至恒重，得共沉淀产品；二、取5.0g共沉淀产品加入100ml三颈瓶中，置于温度为180℃、搅拌转速为100r/min的条件下反应4h，得聚琥珀酰亚胺衍生物；三、将聚琥珀酰亚胺衍生物冷却至室温，向其中加入浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液至pH值为11，然后加入体积浓度为50%的盐酸调节pH值至4，再用200ml的无水乙醇进行提纯，然后置于120℃下烘干至恒重，即完成多组分共沉淀改性合成聚天冬氨酸衍生物。
本实施方式步骤一中所得共沉淀产品是形貌为较规则且分散性好的薄片状产品，平均粒径约为10μm，且结晶度较低；与传统固相热缩聚合的反应温度降低了80℃，
本实施方式所得聚天冬氨酸衍生物的阻垢性能优异，通过静态阻垢性能试验（GBT16632-2008碳酸钙沉积法）可知，本实施方式所得聚天冬氨酸阻垢率为96.7%，与传统固相聚合方法89%相比，在相同条件下阻垢率提高了8.6%。
本实施方式所得聚天冬氨酸衍生物的红外谱图如图1所示，可见，通过多组分化学共沉淀法改性合成的方法得到的聚合物为天冬氨酸-谷氨酸共聚物。
具体实施方式十四：本实施方式多组分共沉淀改性合成聚天冬氨酸衍生物的方法按以下步骤实现：一、按化学计量数比0.95∶0.05将天冬氨酸与谷氨酸混合，然后加入体积浓度为50%的盐酸调节pH值至固体析出，抽滤后置于120℃下烘干至恒重，得共沉淀产品；二、取5.0g共沉淀产品加入100ml三颈瓶中，置于温度为200℃、搅拌转速为90r/min的条件下反应6h，得聚琥珀酰亚胺衍生物；三、将聚琥珀酰亚胺衍生物冷却至室温，向其中加入浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液至pH值为11，然后加入体积浓度为50%的盐酸调节pH值至3，再用210ml的无水乙醇进行提纯，然后置于120℃下烘干至恒重，即完成多组分共沉淀改性合成聚天冬氨酸衍生物。
本实施方式所得聚天冬氨酸衍生物的阻垢性能优异，通过静态阻垢性能试验（GBT16632-2008碳酸钙沉积法）可知，本实施方式所得聚天冬氨酸阻垢率为96%，与传统固相聚合方法89%相比，在相同条件下阻垢率提高了7.8%。
Claims (8)
1.多组分共沉淀改性合成聚天冬氨酸衍生物的方法，其特征在于多组分共沉淀改性合成聚天冬氨酸衍生物的方法按以下步骤实现：一、按化学计量数比0.5～0.99﹕0.01～0.5将天冬氨酸与谷氨酸混合，然后加入体积浓度为50%的盐酸调节pH值至固体析出，抽滤后置于120℃下烘干至恒重，得共沉淀产品；二、取5.0g共沉淀产品加入100ml三颈瓶中，置于温度为180～230℃、搅拌转速为80～120r/min的条件下反应1～10h，得聚琥珀酰亚胺衍生物；三、将聚琥珀酰亚胺衍生物冷却至室温，向其中加入浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液至pH值为10～12，然后加入体积浓度为50%的盐酸调节pH值至3～4，再用180～220ml的无水乙醇进行提纯，然后置于120℃下烘干至恒重，即完成多组分共沉淀改性合成聚天冬氨酸衍生物。
2.根据权利要求1所述的多组分共沉淀改性合成聚天冬氨酸衍生物的方法，其特征在于步骤一中按化学计量数比0.6～0.9∶0.1～0.4将天冬氨酸与谷氨酸混合。
3.根据权利要求1所述的多组分共沉淀改性合成聚天冬氨酸衍生物的方法，其特征在于步骤一中按化学计量数比0.7∶0.3将天冬氨酸与谷氨酸混合。
4.根据权利要求1所述的多组分共沉淀改性合成聚天冬氨酸衍生物的方法，其特征在于步骤一中按化学计量数比0.8∶0.2将天冬氨酸与谷氨酸混合。
5.根据权利要求1所述的多组分共沉淀改性合成聚天冬氨酸衍生物的方法，其特征在于步骤一中按化学计量数比0.85∶0.15将天冬氨酸与谷氨酸混合。
6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的多组分共沉淀改性合成聚天冬氨酸衍生物的方法，其特征在于步骤二中置于温度为200～230℃、搅拌转速为90～110r/min的条件下反应2～8h，得聚琥珀酰亚胺衍生物。
7.根据权利要求1、2、3、4或5所述的多组分共沉淀改性合成聚天冬氨酸衍生物的方法，其特征在于步骤二中置于温度为220℃、搅拌转速为100r/min的条件下反应6h，得聚琥珀酰亚胺衍生物。
8.根据权利要求7所述的多组分共沉淀改性合成聚天冬氨酸衍生物的方法，其特征在于步骤三中将聚琥珀酰亚胺衍生物冷却至室温，向其中加入浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液至pH值为11，然后加入体积浓度为50%的盐酸调节pH值至3.5，再用200ml的无水乙醇进行提纯，然后置于120℃下烘干至恒重。
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