聚天冬氨酸合成工艺研究

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1、聚天冬氨酸合成工艺研究刘亮(北京化工大学化学工程与工程学院，北京朝阳1000000)摘要：探讨不同催化剂对天冬氨酸(APSP)聚合反应的影响，采用正交试验法优化合成工艺。研究结果表明：磷酸作为催化剂能有效改善PASP溶液颜色和提高聚合物的相对分子质量。最佳合成丄艺条件为：马來酸阡和碳酸鞍单体质量比为1:2,磷酸用量为2.5%,聚合温度为20()—C，聚合反应时间2h时，制备的PASP的特性粘数为()・083dL/go阻垢实验结果显示，特性粘数高于0.05dl/g的PASP的阀值质量浓度为10g/L,其阻垢率均达到85%以上。关键词：；催化剂；相对分子质量；阻垢

2、聚天冬氨酸(Polyasparticacid)(简称PASP)是一种具备优El阳垢、缓蚀性能，同时可生物降解的水溶性聚合物，杲公认的绿色水处理剂。自称取适量MA,倒人装有适量水的j口烧瓶中，20世纪90年代，国外致力于PASP研究，对其合和应用进行了广泛报道。其屮，以马来酸肝为原料的合成工艺，由于其成本低廉具备工业化前景，得到国内研究者关注，但对其聚合机理并不多。不同相对分子质量PASP可分别用作阻垢、缓蚀和其他领域，因此研究聚合反应过程,从而有效调节和控制产物相对分子质暈是PASP合成研究的重要内容。木文讨论了不同催化剂对聚合反应的影响，同时探讨了PASP作

3、为阻垢剂的最佳合成工艺条件。1实验马來酸酹，碳酸钱，磷酸，乙酸酊，甲苯，N,N二甲基甲酰胺，氢氧化钠，硫氛酸钠，无水乙醇，甲醇，，氯化钾，硼砂，EDTA,钙指示剂。红外光谱仪，电热恒温鼓风T燥箱，电热恒温水浴锅，粘度计1.2实验步骤1.2.1PASP的制备称取适量马来酸軒，倒入盛有适量水的三角烧瓶小，加热至90c,减压蒸锚15min后，加人催化原料的合成，升温至220oc,反应2h,得到聚琥珀酰亚胺，加入适量2moL/L氢氧化钠溶液，在80°C条件下水解1小时。停止加热，冷却后加入等量95%乙醇，过滤，除去上层红棕色液体，得到黑褐色汕状程，置于85%干燥箱中干

4、燥，得到产品PASP。用浪化钾压片法对产品进行红外光谱表征。1.2.2马来酸酹转化率的测定称取约1gPS1样品，溶于40mlDMF中，过滤出未反应固体。滤液中加入足量无水乙醇充分混合，静彗沉淀后抽滤得固体PSI,干燥称重为G。测算马来酸肝的转化率T=100G%o123正交试验表的设计以单体配比、催化剂用量、聚合温度和聚合反应时间为因子，设计4因子3水平正交表以MA转化率为指标，对合成工艺进行优化。L(3)止交设计试验表和结果见衣2。I.2.4相对分了质量测定准确称取1.0g干燥的样品PASP,用硫會(酸钠溶液溶解，移人100血容量瓶中，用硫氛酸钠溶液稀释至刻度

5、，摇匀备用。用G,玻璃烧结漏斗过滤试液后置于洁净T燥的乌式粘度计内，在30°C的恒温水浴中，分别测量该溶液和纯溶剂在枯度计两刻度之间的流动时间t和U,连续测定3次，误差不超过0.2S,取其平均值。其中山］为溶液的特性黏数(dl/g),C为溶液质量浓度(g/mL),nsp=(t一to)/to,q=t/to1.2.5阻垢实验水中钙离子浓度分析以《工业循环冷却水水质分析方法》HG/T3609-2000为标准，采用EDTA滴定法。将不同相对分子质量的PASP分别配制成质量浓度为2mg/L,6mg/L,10mg/L.14mg/L,18mg/L,22mg/L的溶液，进行C

6、aCO,阻垢实验，测定条件为pH9.0,温度80〜C。阻垢率z的计算：Z=(VI-V0)/(V2-V0)V0未加药剂水样(空白)试验后消耗EDTA的量，mL；VI投放药剂水样消耗EDTA的量，mL；V2未加约剂水样(总鈣)试验前消耗EDTA的量，mL。2结果与讨论2.1产品PASP的红外谱产品PASP的红外谱图见图10旳1制备产A.PASP的红外谱图3410cm处为N—H键的吸收峰,1663cm和1585cm处为酰胺基的吸收峰,1400cm为C—C键的吸收峰。皋本与标准谱图相符，可以推断产物为聚天冬氨酸化合物。2.2催化剂的影响PASP的制备分为两个步骤：第一

7、步是通过缩聚反应聚合制备PSI,是决定产品性能的关键。第二步是PSI水解成PASPo聚合反应历程屈于N—酰化反应过程，反应温度高达200oCo故选用磷酸，乙酸肝和甲苯作催化剂，对产品性能影响如表产品指标甲苯磷酸乙酸附溶液颜色红棕红棕棕褐相对分子量加0.0410.0830.055实验结果显示：以乙酸肝为催化剂得到的产品相对分子质量较高，产物溶液颜色深，分离出来的产品呈棕褐色。甲苯没有起到催化剂作用，反而降低产物的相対分子质量。磷酸催化使得产物相对分子质量相对提高，产品溶液颜色改善，催化效果校好。这可能是由于磷酸能够与反应小间物中的胺:基形成盐，使其减少氧化反应副

8、作用；同时磷酸产生的H与竣基作用形成碳