專利名稱：多組分蒸發(fā)結(jié)晶共聚改性合成聚天冬氨酸衍生物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚天冬氨酸衍生物的合成方法。
背景技術(shù)：
聚天冬氨酸是一種具有優(yōu)異阻垢分散性能的環(huán)境友好型綠色阻垢劑。主要是以 L-天冬氨酸為原料進(jìn)行固相熱縮聚合，具有高轉(zhuǎn)化率、無污染等優(yōu)點(diǎn)。由于固體L-天冬氨酸呈離子晶體狀態(tài)，顆粒粒徑較大，結(jié)晶度高，內(nèi)部結(jié)構(gòu)密實(shí)，導(dǎo)致固相熱縮聚合反應(yīng)傳熱慢、反應(yīng)不均勻、能耗大，最終影響聚天冬氨酸阻垢性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是要解決現(xiàn)有的固相熱縮聚合方法中聚天冬氨酸顆粒粒徑較大，結(jié)晶度高，聚天冬氨酸阻垢率低的問題，提供多組分蒸發(fā)結(jié)晶共聚改性合成聚天冬氨酸衍生物的方法。本發(fā)明多組分蒸發(fā)結(jié)晶共聚改性合成聚天冬氨酸衍生物的方法，按以下步驟進(jìn)行一、前處理將L-天冬氨酸與L-絲氨基酸混合后溶于蒸餾水中，制成混合溶液，將混合溶液在200°C下加熱攪拌至液體全部蒸發(fā)，析出固體，然后將固體于80°C恒溫烘箱中干燥至恒重，制得樣品；二、取步驟一制備的樣品進(jìn)行加熱升溫至180 240°C，加熱速度為2 40C /min，然后在攪拌速度為50 lOOr/min的條件下反應(yīng)1 他，得到聚琥珀酰亞胺衍生物；三、將聚琥珀酰亞胺衍生物冷卻至室溫后，逐滴加入0. 5mol/L的氫氧化鈉溶液，至pH值為10 12，得到聚天冬氨酸鈉鹽溶液；四、向聚天冬氨酸鈉鹽溶液中滴加質(zhì)量濃度為10% 的鹽酸溶液，至PH值為3 3. 5，然后再滴加無水乙醇，直至沉析得到棕褐色粘性沉淀，靜置 12 14h后去除上清液，將粘性沉淀置于烘箱中，于120°C恒溫干燥至恒重，即得到聚天冬氨酸衍生物；其中步驟一所述混合溶液中L-天冬氨酸的質(zhì)量濃度為50% 90%，混合溶液中L-絲氨基酸的質(zhì)量濃度為10% 50%。本發(fā)明的有益效果1、本發(fā)明使用蒸發(fā)結(jié)晶法對(duì)原料(L-天冬氨酸與L-絲氨基酸)進(jìn)行前處理，使得前處理得到的樣品的產(chǎn)率達(dá)到95% 100%，樣品顆粒粒徑為0.5 Ιμπι，樣品結(jié)晶度為 38. 5% 39. 79%。通過蒸發(fā)結(jié)晶法向天冬氨酸中共混摻雜了絲氨酸組分，在減小天冬氨酸顆粒粒徑的同時(shí)，降低了結(jié)晶度。反應(yīng)溫度為200°C，與傳統(tǒng)固相熱縮聚合的反應(yīng)溫度相比，降低了 40°C左右。2、本發(fā)明方法合成得到的聚天冬氨酸衍生物的阻垢性能優(yōu)異，通過靜態(tài)阻垢性能試驗(yàn)(GBT 16632-2008碳酸鈣沉積法)可知，本發(fā)明方法在200°C聚合條件下得到的聚天冬氨酸衍生物的阻垢率為92% 93%。


圖1為具體實(shí)施方式
十一中步驟一處理得到的樣品的掃描電鏡圖；圖2為具體實(shí)施方式
十一制得的聚天冬氨酸衍生物的紅外譜圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實(shí)施方式
，還包括各具體實(shí)施方式
間的任意組合。
具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式多組分蒸發(fā)結(jié)晶共聚改性合成聚天冬氨酸衍生物的方法，按以下步驟進(jìn)行一、前處理將L-天冬氨酸與L-絲氨基酸混合后溶于蒸餾水中， 制成混合溶液，將混合溶液在200°C下加熱攪拌至液體全部蒸發(fā)，析出固體，然后將固體于 80°C恒溫烘箱中干燥至恒重，制得樣品；二、取步驟一制備的樣品進(jìn)行加熱升溫至180 2400C，加熱速度為2 4°C /min,然后在攪拌速度為50 lOOr/min的條件下反應(yīng)1 6h， 得到聚琥珀酰亞胺衍生物；三、將聚琥珀酰亞胺衍生物冷卻至室溫后，逐滴加入0. 5mol/L 的氫氧化鈉溶液，至PH值為10 12，得到聚天冬氨酸鈉鹽溶液；四、向聚天冬氨酸鈉鹽溶液中滴加質(zhì)量濃度為10%的鹽酸溶液，至pH值為3 3. 5，然后再滴加無水乙醇，直至沉析得到棕褐色粘性沉淀，靜置12 14h后去除上清液，將粘性沉淀置于烘箱中，于120°C恒溫干燥至恒重，即得到聚天冬氨酸衍生物；其中步驟一所述混合溶液中L-天冬氨酸的質(zhì)量濃度為50% 90%，混合溶液中L-絲氨基酸的質(zhì)量濃度為10% 50%。本實(shí)施方式使用蒸發(fā)結(jié)晶法對(duì)原料(L-天冬氨酸與L-絲氨基酸)進(jìn)行前處理，使得前處理得到的樣品的產(chǎn)率達(dá)到95% 100%，樣品顆粒粒徑為0. 5 lym，樣品結(jié)晶度為38. 5% 39. 79%。通過蒸發(fā)結(jié)晶法向天冬氨酸中共混摻雜了絲氨酸組分，在減小天冬氨酸顆粒粒徑的同時(shí)，降低了結(jié)晶度。反應(yīng)溫度為200°C，與傳統(tǒng)固相熱縮聚合的反應(yīng)溫度相比，降低了 40°C左右。本實(shí)施方式的方法合成得到的聚天冬氨酸衍生物的阻垢性能優(yōu)異，通過靜態(tài)阻垢性能試驗(yàn)(GBT 16632-2008碳酸鈣沉積法)可知，本發(fā)明方法在200°C聚合條件下得到的聚天冬氨酸衍生物的阻垢率為92% 93%。
具體實(shí)施方式
二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟一所述混合溶液中L-天冬氨酸的質(zhì)量濃度為90%。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一或二不同的是步驟一所述混合溶液中L-絲氨基酸的質(zhì)量濃度為10%。其它與具體實(shí)施方式
一或二相同。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至三之一不同的是步驟二中取步驟一制備的樣品進(jìn)行加熱升溫至200 220°C。其它與具體實(shí)施方式
一至三之一相同。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至三之一不同的是步驟二中取步驟一制備的樣品進(jìn)行加熱升溫至210°C。其它與具體實(shí)施方式
一至三之一相同。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至五之一不同的是步驟二中加熱速度為3°C/min。其它與具體實(shí)施方式
一至五之一相同。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至六之一不同的是步驟二中在攪拌速度為60 90r/min的條件下反應(yīng)2 證。其它與具體實(shí)施方式
一至六之一相同。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至六之一不同的是步驟二中在攪拌速度為80r/min的條件下反應(yīng)4h。其它與具體實(shí)施方式
一至六之一相同。
具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至八之一不同的是步驟三中至PH值為11。其它與具體實(shí)施方式
一至八之一相同。
具體實(shí)施方式
十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至九之一不同的是步驟四中至 PH值為3. 2。其它與具體實(shí)施方式
一至九之一相同。
具體實(shí)施方式
十一本實(shí)施方式多組分蒸發(fā)結(jié)晶共聚改性合成聚天冬氨酸衍生物的方法，按以下步驟進(jìn)行一、前處理將L-天冬氨酸與L-絲氨基酸混合后溶于蒸餾水中，制成混合溶液，將混合溶液在200°C下加熱攪拌至液體全部蒸發(fā)，析出固體，然后將固體于80°C恒溫烘箱中干燥至恒重，制得樣品；二、取4g步驟一制備的樣品進(jìn)行加熱升溫至 220°C，加熱速度為3°C /min，然后在攪拌速度為60r/min的條件下反應(yīng)4h，得到聚琥珀酰亞胺衍生物；三、將聚琥珀酰亞胺衍生物冷卻至室溫后，逐滴加入0. 5mol/L的氫氧化鈉溶液，至PH值為11，得到聚天冬氨酸鈉鹽溶液；四、向聚天冬氨酸鈉鹽溶液中滴加質(zhì)量濃度為 10 %的鹽酸溶液，至PH值為3，然后再滴加無水乙醇，直至沉析得到棕褐色粘性沉淀，靜置 1 后去除上清液，將粘性沉淀置于烘箱中，于i20°c恒溫干燥至恒重，即得到聚天冬氨酸衍生物；其中步驟一所述混合溶液中L-天冬氨酸的質(zhì)量濃度為50%，混合溶液中L-絲氨基酸的質(zhì)量濃度為50%。本實(shí)施方式步驟一使用蒸發(fā)結(jié)晶法處理得到樣品顆粒粒徑為0. 5 1 μ m，樣品結(jié)晶度為39. 79%，黏均分子質(zhì)量為5010，樣品的產(chǎn)率達(dá)到100%。本實(shí)施方式制得的聚天冬氨酸衍生物的阻垢率為92. 69%。而使用溶析法處理后的樣品顆粒粒徑為4 10 μ m，樣品結(jié)晶度為18.03%o具體實(shí)施方式
十二 本實(shí)施方式多組分蒸發(fā)結(jié)晶共聚改性合成聚天冬氨酸衍生物的方法，按以下步驟進(jìn)行一、前處理將L-天冬氨酸與L-絲氨基酸混合后溶于蒸餾水中，制成混合溶液，將混合溶液在200°C下加熱攪拌至液體全部蒸發(fā)，析出固體，然后將固體于80°C恒溫烘箱中干燥至恒重，制得樣品；二、取4g步驟一制備的樣品進(jìn)行加熱升溫至 200°C，加熱速度為4°C /min，然后在攪拌速度為80r/min的條件下反應(yīng)4h，得到聚琥珀酰亞胺衍生物；三、將聚琥珀酰亞胺衍生物冷卻至室溫后，逐滴加入0. 5mol/L的氫氧化鈉溶液，至PH值為10，得到聚天冬氨酸鈉鹽溶液；四、向聚天冬氨酸鈉鹽溶液中滴加質(zhì)量濃度為 10 %的鹽酸溶液，至PH值為3. 5，然后再滴加無水乙醇，直至沉析得到棕褐色粘性沉淀，靜置1 后去除上清液，將粘性沉淀置于烘箱中，于i20°c恒溫干燥至恒重，即得到聚天冬氨酸衍生物；其中步驟一所述混合溶液中L-天冬氨酸的質(zhì)量濃度為90%，混合溶液中L-絲氨基酸的質(zhì)量濃度為10%。本實(shí)施方式步驟一使用蒸發(fā)結(jié)晶法處理得到的樣品的掃描電鏡圖如圖1所示(放大5000倍)。樣品顆粒粒徑為1 4μ m，樣品結(jié)晶度為39. 79%，黏均分子質(zhì)量為5010，樣品的產(chǎn)率達(dá)到95%。本實(shí)施方式制得的聚天冬氨酸衍生物的阻垢率為92. %。而使用傳統(tǒng)固相工藝生產(chǎn)的聚天冬氨酸要求反應(yīng)溫度為240°C，產(chǎn)率僅為72%， 阻垢率為89. 6%，黏均分子質(zhì)量為3046。與其相比，本實(shí)施方式制得的聚天冬氨酸衍生物不但阻垢性能提高，而且反應(yīng)溫度降低了 40°C，產(chǎn)品收率提高了 23%，分子量提高了 1964。本實(shí)施方式制得的聚天冬氨酸衍生物的紅外譜圖如圖2所示，其中譜圖1為聚天冬氨酸標(biāo)準(zhǔn)樣品的FTHR譜圖，譜圖2為本實(shí)施方式制得的聚天冬氨酸衍生物的FTHR譜圖。通過FT4R譜圖對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征和分析，可以確定聚天冬氨酸衍生物的結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.多組分蒸發(fā)結(jié)晶共聚改性合成聚天冬氨酸衍生物的方法，其特征在于多組分蒸發(fā)溶劑共聚改性合成聚天冬氨酸衍生物的方法，按以下步驟進(jìn)行一、前處理將L-天冬氨酸與L-絲氨基酸混合后溶于蒸餾水中，制成混合溶液，將混合溶液在200°C下加熱攪拌至液體全部蒸發(fā)，析出固體，然后將固體于80°C恒溫烘箱中干燥至恒重，制得樣品；二、取步驟一制備的樣品進(jìn)行加熱升溫至180 240°C，加熱速度為2 4°C /min，然后在攪拌速度為 50 lOOr/min的條件下反應(yīng)1 他，得到聚琥珀酰亞胺衍生物；三、將聚琥珀酰亞胺衍生物冷卻至室溫后，逐滴加入0. 5mol/L的氫氧化鈉溶液，至pH值為10 12，得到聚天冬氨酸鈉鹽溶液；四、向聚天冬氨酸鈉鹽溶液中滴加質(zhì)量濃度為10%的鹽酸溶液，至pH值為3 3. 5，然后再滴加無水乙醇，直至沉析得到棕褐色粘性沉淀，靜置12 14h后去除上清液，將粘性沉淀置于烘箱中，于120°C恒溫干燥至恒重，即得到聚天冬氨酸衍生物；其中步驟一所述混合溶液中L-天冬氨酸的質(zhì)量濃度為50% 90%，混合溶液中L-絲氨基酸的質(zhì)量濃度為 10% 50%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多組分蒸發(fā)結(jié)晶共聚改性合成聚天冬氨酸衍生物的方法，其特征在于步驟一所述混合溶液中L-天冬氨酸的質(zhì)量濃度為90%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多組分蒸發(fā)結(jié)晶共聚改性合成聚天冬氨酸衍生物的方法，其特征在于步驟一所述混合溶液中L-絲氨基酸的質(zhì)量濃度為10%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多組分蒸發(fā)結(jié)晶共聚改性合成聚天冬氨酸衍生物的方法，其特征在于步驟二中取步驟一制備的樣品進(jìn)行加熱升溫至200 220°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多組分蒸發(fā)結(jié)晶共聚改性合成聚天冬氨酸衍生物的方法，其特征在于步驟二中加熱速度為3°C /min。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多組分蒸發(fā)結(jié)晶共聚改性合成聚天冬氨酸衍生物的方法，其特征在于步驟二中在攪拌速度為80r/min的條件下反應(yīng)4h。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多組分蒸發(fā)結(jié)晶共聚改性合成聚天冬氨酸衍生物的方法，其特征在于步驟三中至PH值為11。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多組分蒸發(fā)結(jié)晶共聚改性合成聚天冬氨酸衍生物的方法，其特征在于步驟四中至PH值為3. 2。
全文摘要
多組分蒸發(fā)結(jié)晶共聚改性合成聚天冬氨酸衍生物的方法，涉及一種聚天冬氨酸衍生物的合成方法。本發(fā)明是要解決現(xiàn)有的固相熱縮聚合方法中聚天冬氨酸顆粒粒徑較大，結(jié)晶度高，聚天冬氨酸阻垢率低的問題。方法前處理將L-天冬氨酸與L-絲氨基酸溶于蒸餾水中，加熱析出固體，干燥得樣品；取樣品加熱升溫，攪拌反應(yīng)得聚琥珀酰亞胺衍生物；冷卻至室溫，滴加氫氧化鈉溶液，得聚天冬氨酸鈉鹽溶液；滴加鹽酸溶液和無水乙醇，直至得到沉淀，靜置去除上清液，將沉淀置于烘箱中干燥至恒重，即得到聚天冬氨酸衍生物。前處理得到的樣品的產(chǎn)率達(dá)到95％～100％，顆粒粒徑小，結(jié)晶度高。聚天冬氨酸衍生物的阻垢率為92％～93％。應(yīng)用于阻垢劑領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C02F5/12GK102250353SQ201110133968
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月23日
發(fā)明者楊士林, 王博 申請(qǐng)人:黑龍江大學(xué)