CN103819669A - 一种复合聚天冬氨酸的改性方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种复合聚天冬氨酸的改性方法，以马来酸酐为原料，向其水溶液中滴加氨水，于水浴150℃条件下搅拌反应0.5~1h，得到聚琥珀酰亚胺；再以L-天冬氨酸或L-天冬氨酸盐与聚琥珀酰亚胺反应得到复合聚天冬氨酸；所述聚琥珀酰亚胺与L-天冬氨酸或L-天冬氨酸盐的摩尔比为1：0.5~2；所述聚琥珀酰亚胺与L-天冬氨酸或L-天冬氨酸盐的反应条件为80~380℃反应0.5~2h；所述马来酸酐与氨水的摩尔比为1:0.5~1.2，所述氨水以NH3计。本发明提供的复合聚天冬氨酸对硫酸钙和硫酸钡的阻垢性能优异。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚天冬氨酸的改性方法，尤其涉及一种天冬氨酸改性聚天冬氨酸的方法。
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。
经过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复合聚天冬氨酸的改性方法，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：
一种复合聚天冬氨酸的改性方法，以马来酸酐为原料，向其水溶液中滴加氨水，于水浴150℃条件下搅拌反应0.5~1h，得到聚琥珀酰亚胺；再以L-天冬氨酸或L-天冬氨酸盐与聚琥珀酰亚胺反应得到复合聚天冬氨酸。
优选的方案中，所述聚琥珀酰亚胺与L-天冬氨酸或L-天冬氨酸盐的摩尔比为1：0.5~2。
优选的方案中，所述聚琥珀酰亚胺与L-天冬氨酸或L-天冬氨酸盐的反应条件为80~380℃反应0.5~2h。
进一步优选的方案中，所述马来酸酐与氨水的摩尔比为1:0.5~1.2，所述氨水以NH3计。
本发明提供的改性方法合成了以天冬氨酸为支链的聚天冬氨酸。本发明制备的复合聚天冬氨酸，具有更好的阻垢性能。与单纯的聚天冬氨酸相比，其阻垢率提高了20%以上。
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复合聚天冬氨酸不含磷；
（3）本发明提供的方法制备的复合聚天冬氨酸具有良好的生物降解性能；
（4）本发明提供的方法制备的复合聚天冬氨酸由于不含磷，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复合聚天冬氨酸对硫酸钙和硫酸钡的阻垢性能优异。
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
一种复合聚天冬氨酸的改性方法，包括以下步骤：
（1）按摩尔比1:1向马来酸酐的水溶液中滴加氨水（以NH3计），于水浴150℃条件下搅拌反应1h，得到聚琥珀酰亚胺；
（2）再以L-天冬氨酸与步骤（1）制备的聚琥珀酰亚胺，按摩尔比0.5:1，于300℃反应0.5h，得到复合聚天冬氨酸。
实施例2
一种复合聚天冬氨酸的改性方法，包括以下步骤：
（1）按摩尔比1:0.6向马来酸酐的水溶液中滴加氨水（以NH3计），于水浴150℃条件下搅拌反应0.5h，得到聚琥珀酰亚胺；
（2）再以L-天冬氨酸与步骤（1）制备的聚琥珀酰亚胺，按摩尔比1:1，于100℃反应1h，得到复合聚天冬氨酸。
实施例3
一种复合聚天冬氨酸的改性方法，包括以下步骤：
（1）按摩尔比1:1.2向马来酸酐的水溶液中滴加氨水（以NH3计），于水浴150℃条件下搅拌反应0.8h，得到聚琥珀酰亚胺；
（2）再以L-天冬氨酸盐与步骤（1）制备的聚琥珀酰亚胺，按摩尔比2:1，于200℃反应2h，得到复合聚天冬氨酸。
实施例4
一种复合聚天冬氨酸的改性方法，包括以下步骤：
（1）按摩尔比1:0.8向马来酸酐的水溶液中滴加氨水（以NH3计），于水浴150℃条件下搅拌反应1h，得到聚琥珀酰亚胺；
（2）再以L-天冬氨酸盐与步骤（1）制备的聚琥珀酰亚胺，按摩尔比1.5:1，于350℃反应1.5h，得到复合聚天冬氨酸。
Claims (4)
1.一种复合聚天冬氨酸的改性方法，其特征在于：以马来酸酐为原料，向其水溶液中滴加氨水，于水浴150℃条件下搅拌反应0.5~1h，得到聚琥珀酰亚胺；再以L-天冬氨酸或L-天冬氨酸盐与聚琥珀酰亚胺反应得到复合聚天冬氨酸。
2.根据权利要求1所述的改性方法，其特征在于：所述聚琥珀酰亚胺与L-天冬氨酸或L-天冬氨酸盐的摩尔比为1：0.5~2。
3.根据权利要求2所述的改性方法，其特征在于：所述聚琥珀酰亚胺与L-天冬氨酸或L-天冬氨酸盐的反应条件为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改性方法，其特征在于：所述马来酸酐与氨水的摩尔比为1:0.5~1.2，所述氨水以NH3计。
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