CN103819671A

CN103819671A - 一种聚天冬氨酸共聚物的制备方法

Info

Publication number: CN103819671A
Application number: CN201210465927.3A
Authority: CN
Inventors: 邹金娥
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-11-16
Filing date: 2012-11-16
Publication date: 2014-05-28

Abstract

本发明提供一种聚天冬氨酸共聚物的制备方法，以L-天冬氨酸为原料，磷酸和羟基乙叉二膦酸中的一种或两种为催化剂，直接无水缩合得到聚琥珀酰亚胺；再以末位取代的巯基伯胺或秋季伯胺盐与聚琥珀酰亚胺反应得到聚天冬氨酸共聚物；所述末位取代的巯基伯胺或巯基伯胺盐的碳原子数为1~25；所述聚琥珀酰亚胺与末位取代的巯基伯胺或巯基伯胺盐的摩尔比为1∶（0.4~1），80~380℃反应0.5~2h；所述磷酸为80~90wt.%，所述羟基乙叉二膦酸为2~3wt.%；所述催化剂用量为L-天冬氨酸的0.5~1wt.%，缩合温度为150~200℃，反应0.5~2小时。本发明提供的聚天冬氨酸共聚物对碳酸钙的阻垢效果优异。

Description

一种聚天冬氨酸共聚物的制备方法

技术领域

本发明涉及一种聚天冬氨酸共聚物的制备方法，尤其涉及一种以末位取代的巯基伯胺或秋季伯胺盐为共聚组分的聚天冬氨酸的制备方法。

背景技术

聚天冬氨酸(Polyaspartic acid)是一种氨基酸聚合物，具有优异的足够性能，同时其机构主链上的肽键易受微生物作用而断裂，属于易生物降解物质。聚天冬氨酸是受海洋动物代谢过程启发而开发成功的一种绿色阻垢剂，特别适用于抑制冷却水、锅炉水及反渗透膜处理中的碳酸钙等的成垢，可防止垢堵塞管道和地层，提高热效率，阻止金属的腐蚀。聚天冬氨酸具有线型聚酰胺结构，是氨基连接的缩氨酸，类似蛋白质的酰胺键结构，分子链有α型和β型,具有良好的生物相容性，可在环境中快速完全降解，不会对环境产生影响。聚天冬氨酸，简称PASP，其制造工艺清洁，是公认的绿色阻垢剂和水处理剂的更新换代产品。

由于聚天冬氨酸分子中含有大量的-COOH、-NHCO-等极性基团，并且在聚天冬氨酸每个结构单元中，有4个氧原子和1个氮原子，氧和氮原子极易与水分子形成氢键，使其具有很好的亲水性和水溶性；此外，侧链上的-COOH在水溶液中很容易电离，形成羧基负离子（-COO-），它能与多种离子发生络合反应，使聚天冬氨酸在水溶液中具有很好的化学活性。但由于聚天冬氨酸分子中官能团种类单一，导致其性能单一，应用受到限制。为了改善聚天冬氨酸的性能，拓宽其应用领域，近年来国内外对聚天冬氨酸的改性进行了大量的研究。

通过共聚的方法改性的聚天冬氨酸保持了聚天冬氨酸的环境友好性和可生物降解性；同时，由于在分子中引入了其它活性基团，可作为水处理剂、仿生材料以及药物载体等使用，拓宽了其应用领域。但是，作为一种新型的可生物降解的高分子材料，要想有更广泛的应用、更具市场竞争力、代替目前使用的不可生物降解材料，还需进一步优化合成条件、改进合成方法、探索新的改性方法，以进一步提高其使用性能，拓展其应用领域。总之，环境友好型聚天冬氨酸衍生物必将成为新的研究热点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚天冬氨酸共聚物的制备方法，可以丰富聚天冬氨酸结构中的官能团种类，改善其阻垢性能。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种聚天冬氨酸共聚物的制备方法，以L-天冬氨酸为原料，磷酸和羟基乙叉二膦酸种的一种或两种为催化剂，直接无水缩合得到聚琥珀酰亚胺；再以末位取代的巯基伯胺或秋季伯胺盐与聚琥珀酰亚胺反应得到聚天冬氨酸共聚物。

本发明优选的方案中，所述末位取代的巯基伯胺或巯基伯胺盐的碳原子数为1~25。

本发明优选的方案中，所述聚琥珀酰亚胺与末位取代的巯基伯胺或巯基伯胺盐的摩尔比为1：（0.4~1），80~380℃反应0.5~2h。

本发明优选的方案中，所述磷酸为80~90wt.%，所述羟基乙叉二膦酸为2~3wt.%；所述催化剂的用量为L-天冬氨酸的0.5~1wt.%。

本发明优选的方案中，所述L-天冬氨酸的缩合温度为150~200℃，反应0.5~2小时。

本发明提供的方法合成了具有部分巯基胺结构、以天冬氨酸为支链的聚天冬氨酸共聚物。本发明制备的聚天冬氨酸共聚物具有多官能团，改善其阻垢性能，使其具有更好的阻垢性能、螯合性和缓蚀性。

相比于现有技术，本发明具有以下有益效果：

（1）工艺过程简单，合成速度快，产率高；

（2）本发明提供的方法制备的聚天冬氨酸共聚物不含磷；

（3）本发明提供的方法制备的聚天冬氨酸共聚物具有良好的生物降解性能；

（4）本发明提供的方法制备的聚天冬氨酸共聚物由于不含磷，可大大降低反渗透膜及反渗透系统的生物污染和细菌超标问题；

（5）本发明提供的方法制备的聚天冬氨酸共聚物对碳酸钙的阻垢效果优异。

具体实施方式

下面的实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

实施例1

一种聚天冬氨酸共聚物的制备方法，包括以下步骤：

（1）以L-天冬氨酸为原料，以原料L-天冬氨酸的1wt.%的磷酸（80wt.%）为催化剂，200℃，反应0.5小时，直接无水缩合得到聚琥珀酰亚胺；

（2）再以末位巯基取代的十二烷基伯胺与聚琥珀酰亚胺按摩尔比1:1，80℃反应2h，得到聚天冬氨酸共聚物。

实施例2

一种聚天冬氨酸共聚物的制备方法，包括以下步骤：

（1）以L-天冬氨酸为原料，以原料L-天冬氨酸的0.5wt.%的羟基乙叉二膦酸（3wt.%）为催化剂，150℃，反应2小时，直接无水缩合得到聚琥珀酰亚胺；

（2）再以末位巯基取代的十二烷基伯胺与聚琥珀酰亚胺按摩尔比1:0.4，380℃反应0.5h，得到聚天冬氨酸共聚物。

实施例3

一种聚天冬氨酸共聚物的制备方法，包括以下步骤：

（1）以L-天冬氨酸为原料，以原料L-天冬氨酸的0.5wt.%的磷酸（90wt.%）为催化剂，180℃，反应1.5小时，直接无水缩合得到聚琥珀酰亚胺；

（2）再以末位巯基取代的十八烷基伯胺与聚琥珀酰亚胺按摩尔比1:0.8，200℃反应1h，得到聚天冬氨酸共聚物。

实施例4

一种聚天冬氨酸共聚物的制备方法，包括以下步骤：

（1）以L-天冬氨酸为原料，以原料L-天冬氨酸的0.5wt.%的磷酸（90wt.%）和羟基乙叉二膦酸（2wt.%）的混合物为催化剂，180℃，反应1小时，直接无水缩合得到聚琥珀酰亚胺；

（2）再以末位巯基取代的十八烷基伯胺与聚琥珀酰亚胺按摩尔比1:0.6，300℃反应1h，得到聚天冬氨酸共聚物。

Claims

1.一种聚天冬氨酸共聚物的制备方法，其特征在于：以L-天冬氨酸为原料，磷酸和羟基乙叉二膦酸中的一种或两种为催化剂，直接无水缩合得到聚琥珀酰亚胺；再以末位取代的巯基伯胺或秋季伯胺盐与聚琥珀酰亚胺反应得到聚天冬氨酸共聚物。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述末位取代的巯基伯胺或巯基伯胺盐的碳原子数为1~25。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述聚琥珀酰亚胺与末位取代的巯基伯胺或巯基伯胺盐的摩尔比为1：（0.4~1），80~380℃反应0.5~2h。

4.根据权利要求1~3中任一项权利要求所述的制备方法，其特征在于：所述磷酸为80~90wt.%，所述羟基乙叉二膦酸为2~3wt.%。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述催化剂的用量为L-天冬氨酸的0.5~1wt.%。

6.根据权利要求1~3中任一项权利要求所述的制备方法，其特征在于：所述L-天冬氨酸的缩合温度为150~200℃，反应0.5~2小时。