聚天冬氨酸合成及制造工艺

聚天冬氨酸(Polyaspartic acid，PASP)是近几年来在全球销量日增的绿色化学品，它是一种带有羧酸侧链、可完全生物降解、对环境友好的聚氨基酸。国外文献广泛报道了聚天冬氨酸作为阻垢剂，用于循环冷却水系统、锅炉及油气田水处理；作为降粘剂，用于钻井液处理

对新型水处理剂聚天冬氨酸的合成，热稳定性及阻垢性能进行了研究。研究结果表明：聚天冬氨酸的合成工艺简单，热稳定性好，阻垢性能优异，投加量少，是一种可用于高温，高钙离子浓度水系统的水处理剂。

聚天冬氨酸(Polyaspartic acid，PASP)是近几年来在全球销量日增的绿色化学品，它是一种带有羧酸侧链、可完全生物降解、对环境友好的聚氨基酸。国外文献广泛报道了聚天冬氨酸作为阻垢剂，用于循环冷却水系统、锅炉及油气田水处理；作为降粘剂，用于钻井液处理；作为肥料增效剂，促进植物生长，增加作物产量。近年来，国内对聚天冬氨酸的研究报道主要集中在阻垢方面，而其它领域几乎未曾涉及。本文旨在对聚天冬氨酸的合成及动力学进行研究的基础上，探索不同相对分子质量的PASP与其应用领域之关系，在国内首次开展了聚天冬氨酸在降粘、肥料增效、高吸水树脂制备等方面的应用研究。 本文对二类合成聚天冬氨酸的方法进行了研究，一类以L-天冬氨酸为原料，另一类以马来酸酐及其衍生物为原料。以马来酸酐及其衍生物为原料合成聚天冬氨酸，具有原料易得，生产成本低的优势，但所得聚合产品的分子量较低；以L-天冬氨酸为原料，在有或无催化剂存在下，热缩合成聚天冬氨酸，工艺简单，反应过程除生成少量水蒸汽外，对环境无任何污染，根据反应条件的不同，可得到产品的重均相对分子质量M_w在1000-140000范围内。对于用作阻垢和肥料增效剂的聚天冬氨酸，较适宜的反应条件为无催化、反应温度200℃～240℃，反应时间3～4h；用于降粘和高吸水树脂制备的聚天冬氨酸，所需相对分子质量较高，可采用天冬氨酸与磷酸的质量比为5：1，180℃，真空度0.088MPa条件下进行缩聚反应，用线性方程M_w=-7082+10110t，根据所需聚天冬的M_w来确定反应时间，实现可控反应。 本文研究了天冬氨酸及其衍生物的逐步聚合反应。在前人对该类线型缩聚反应研究基础上，分别对200℃、220℃、240℃、250℃、260℃，无催化情况下，进行动力学参数测定，得到相应的速率常数分别为3.339×10~(-5)、4.124×10~(-5)、6.643×10~(-4)、1.231×10~(-3)、2.603×10~(-3)[kg~2／(mol~2·min)]，反应活化能为168.9kJ／mol，频率因子为2.032×10~(13)kg~2／(mol~2·min)。反应机理和实验数据表明，在本文研究范围内，无催化的缩聚反应属于三级反应，生成聚合物聚合度的平方与天冬氨酸初始浓度的平方和反应时间成正比。

以马来酸酐、氨、多元羧酸为原料 ,合成了聚天冬氨酸 (PASP)共聚物。讨论了相对分子质量、共聚物用量对阻垢性能的影响 ,研究了PASP共聚物对纳米碳酸钙的分散性能。结果表明 ,相对分子质量范围为 2 0 0 0～ 40 0 0的PASP共聚物的阻垢性能优异 ,药剂用量为 2mg/L时 ,对碳酸钙的阻垢率达到 99.8% ;PASP可作为纳米碳酸钙的分散剂 ,其最佳用量为碳酸钙质量的 2 %～ 3 %。

天冬氨酸 (PASP)是国际上正在兴起的“绿色阻垢剂” ,具有优异的阻垢分散性和良好的可生物降解性 ,是公认的绿色聚合物和水处理剂的更新换代产品[1 ,2 ]。广泛用于水处理、日用化学、医药、石油加工等领域[3,4],工业应用前景十分广阔。国外曾有研究表明 ,通过共聚、改性等

[1] 霍宇凝;刘珊;陆柱.聚天冬氨酸对碳酸钙阻垢性能的研究.水处理技术.2001.26-28[2] “绿色环保”型水处理剂聚天冬氨酸国内外发展现状.工业水处理.2000.14-16[3] 方莉;谭天伟.聚天门冬氨酸的合成及其应用.化工进展.2001.24-28

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