聚天冬氨酸(PASP) 是一種具有優異阻垢緩蝕性能的高分子聚合物,其不含磷、無毒、易生物降解〔1〕,可改變鈣鹽的晶體結構〔2〕,用來阻碳酸鈣垢、硫酸鈣垢等〔3〕,還可阻止金屬腐蝕〔4〕。目前聚天冬氨酸合成工藝主要包括L-天冬氨酸為原料的固相熱縮縮合〔5〕;馬來酸、馬來酸酐等與含氮化合物進行共〔6〕;天冬氨酸在有機介質中聚合生成聚天冬氨酸〔7〕。在固相反應中,L-天冬氨酸為固體,反應物流動性能較差,體系中的熱分布不均勻,導致產物分子質量分布不均勻; 其次反應所需溫度較高, 一般>220 ℃〔8〕。以馬來酸酐為原料制取聚天冬氨酸時,中間產物的生成溫度較低,70 ℃就可保證反應正常進行,聚合時間也大大縮短。但缺點在于固體狀態下氨的吸收效果很差,銨鹽消耗量較大,且會排放少量有害氣體氨氣。而在溶液聚合條件下,反應物可形成均相狀態,能極大降低反應溫度(160~170 ℃)并縮短反應時間(1~2 h),聚合產物的分子質量較為集中,有利于提高阻垢效果〔9〕。但液相聚合常采用有機介質和含磷催化劑,增加了介質與產物的分離步驟,催化劑與反應產物也較難分離。L. L. Wood 等〔10〕提出在NaHSO4催化下于200~260 ℃進行固相熱聚合, 該催化劑能有效促進聚合反應的進行, 但當溫度超過150 ℃時反應物料變成熔融態,發生嚴重的結塊現象,難以大規模工業化生產。有專利報道〔11〕一種聚天冬氨酸鉀的制備方法,以固體酸和酸式鹽的混合物作為催化劑。研究表明采用固體酸式催化劑催化合成聚天冬氨酸時, 能有效降低反應溫度、縮短聚合時間,并提高產物純度。筆者采用自制固體酸式催化劑TJ101 合成聚天冬氨酸,以探究聚天冬氨酸的制備新工藝。 |