聚天门冬氨酸材料的设计 合成与应用基础研究

《聚天门冬氨酸材料的设计 合成与应用基础研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、中文摘要环境友好型化学品—聚天(门)冬氨酸(PAA)是一种具有多肽结构的可降解生物高分子物质。研究开发各种类型的PAA材料，并进行应用研究已成为世界各国共同感兴趣的课题，力图将这些材料直接应用于某些重要领域，或替换目前在一些重要领域中正在使用的有害物质。本工作重点研究开发具有脱除重金属功能的聚天冬氨酸材料，研究其结构与性能之间的“构效关系”，并尝试将它们应用于脱除中药中重金属这一领域，具有重要的理论意义和实用价值。本文的主要工作和得出的重要结论如下：1．首先采用分散悬浮聚合方式，研究了(线性)聚天冬氨酸(盐)的前驱体一聚丁二酰亚胺的合成。详

2、细考察了聚合过程中原料粒度、反应温度、反应时间、催化剂及其用量等因素对分子量及分布的影响。实验结果表明，对分子量及分布影响最大的因素是原料粒度和聚合温度，在减小原料上．或DL．天冬氨酸的粒度并提高聚合温度(~240℃)的条件下，可得到重均分子量20000-30000的聚丁二酰亚胺(以聚苯乙烯为标准)，分子量分布系数为1．3～1．5。H3P04为适宜催化剂，加入适量的H3P04，既可保护-NI-12，减少副反应；又可降低聚合反应的活化能，加快聚合反应，缩短反应时间；还可提高分子量。但催化剂过量时起封端作用，不利于分子量的提高，因此可用催化剂用

3、量调节分子量。2．以对水溶液中Ca2+的阻垢效果为目标函数，运用正交试验设计研究了聚丁二酰亚胺碱性水解制备(线性)聚天冬氨酸(盐)的反应过程。考察了水解温度、水解时间、碱的浓度和用量等因素对(线性)聚天冬氨酸(盐)分子量的影响。实验结果表明，对分子量影响最大的因素是水解温度；由实验结果可推测聚丁二酰亚胺的碱性水解动力学为2级连串反应；在此基础上估算出聚丁二酰亚胺中酰亚胺环(结构单元)水解反应的活化能为28．1kJ／mol，而聚天冬氨酸中酰胺水解反应的活化能为40．1kJ／mol。3．阻垢性能测试表明，若以制备阻垢剂为目的，无论采用何种原料路

4、线(上．或DL．天冬氨酸还是顺丁烯二酸酐)，只要反应条件适宜均可得到具有优异阻垢性能的聚天冬氨酸。不同原料得到的聚天冬氨酸的阻垢效果相差不大，与目前正在使用的聚丙烯酸型水处理剂的阻垢性能相仿。当采用分散悬浮聚合法时，制备具有优异阻垢性能的聚天门冬氨酸的适宜聚合条件为220℃，0．02,-．0．03toolH3P04／molL-天门冬氨酸，反应时间为1．5h，产品阻垢率90-．-95％，产品色浅；适宜水解条件为：水解温度50--90℃，水解时间约30rain，NaOH浓度2moFL，用量为与聚丁二酰亚胺等摩尔数(每克聚丁二酰亚胺约O．45加．

5、48gNaOH)。聚天门冬氨酸(钠)以络合增溶、晶格畸变、凝聚分散等三种方式发挥阻垢作用。4．运用离子选择电位法研究了聚天冬氨酸材料的一次化学结构——线性聚天冬氨酸(钠)对重金属Pb2+的吸附作用，实验结果表明，线性聚天冬氨酸(钠)对pb2*有很强的吸附作用，它不仅吸附容量高(按聚丁二酰亚胺质量计为1．0gpb2+／g)，而且具有较低的平衡吸附浓度(

6、0000的聚丁二酰亚胺(以聚苯乙烯为标准)为原料，选用适宜的交联剂，采用微波技术合成了非水溶性聚天冬氨酸水凝胶。探讨了原料配比、反应温度或加热方式、反应时间、交联剂及其用量等对反应的影响。实验结果显示：聚天冬氨酸水凝胶也是优良的Pb2+吸附剂，它对Pb2+的吸附量随溶液中pb2+的浓度、pH等的变化而不同，但受温度的影响较小。而且达到吸附平衡所需要的时间短。初步研究表明，适宜的脱附剂是柠檬酸／柠檬酸三钠和乙酸，乙酸钠混合物。根据红外光谱数据推测聚天冬氨酸水凝胶对pb2+的吸附作用既有离子交换作用又有配位络合作用。6．在研究聚天冬氨酸水凝胶的

7、制备工艺中，探索了以水为介质的清洁制备工艺，通过加入钙模板剂，提高了聚天冬氨酸水凝胶的强度和吸附容量。实验结果表明，加入Ca2+模板剂后，聚天冬氨酸水凝胶对Pb2+的吸附性能有所增强，而且也增强了水凝胶的强度。聚天冬氨酸水凝胶的吸附容量约为4．0mmol／g．7．将带有胺基侧链的聚天冬氨酸与壳聚糖交联共聚，开发了一种新型“绿色”高分子材料一聚天冬氨酸与壳聚糖共聚物，其结构与与细胞壁的肽聚糖结构相似。它遇水体积膨胀系数小，可用于固定床操作。采用不同的制备工艺，可制得不同形式的聚天冬氨酸与壳聚糖共聚物材料，例如颗粒型，膜型，巯基型。研究了合成过

8、程中各种因素的影响。通过实验确定了制备颗粒型聚天冬氨酸与壳聚糖共聚物的适宜条件为：壳聚糖：带胺基侧链的聚天冬氨酸(g／g>=1：1．5，0．5～1．0ml50％戊二醛儋(带胺基侧