聚天门冬氨酸项目可行性(新)

聚天门冬氨酸项目简介

聚天门冬氨酸（polyaspartic acid;缩写为PASP）是一种氨基酸的聚合物，属于生物高分子材料。它天然存在于软体动物和蜗牛类的壳中，用以调节这些生物体的钙平衡。其分子量为1000至数十万，除具有水溶性羧酸的性质外，还有极易降解的特性，因此广泛地用于水处理剂、洗涤剂、化妆品、抑菌剂、分散剂、螯合剂、制革、制药、水凝胶等领域，是一种用途极为广泛，无毒、无污染、易降解的环境友好型化学品。早在1850年就出现了关于PASP合成的报导，由于其原料易得，价格不高，产品市场广阔，且无毒、无污染，因此自其首次人工合成以来，逐渐受到世界上各大化学公司的关注，其中以美国、德国、以及日本等国的化学公司对PASP的研究最为活跃。

一、用途

PASP是一种聚羧酸，其分子结构中含有大量羧基或羰基。PASP除具有一般聚羧酸的特点外，还具有很好的生物相容性及生物降解性，这些特点使PASP在水处理、日用化学品、医药、及农业等领域可获得十分广泛的应用，下面分别予以概述。

(1) 缓蚀剂、阻垢剂

PASP可螯合钙、镁、铜、铁等多价金属离子，尤其是可以改变钙盐的晶体结构，使其形成软垢，因而具有良好缓蚀、阻垢性能，可用作多价螯合剂、缓蚀剂及阻垢剂[35]。目前，PASP在这方面用量最大的是用于水处理，处理锅炉、水冷系统及炼油化工循环用水。例如：美国孟山都（Monsanto）公司[36]研制的PASP在3％的加入量时（pH10，30℃），对钢的缓蚀效果十分明显。美国柔姆哈斯公司（Rohm&Haas）研制的PASP的缓蚀效果非常好，既可用于水处理系统，又可用作仪器设备等洗液，起到清洁及缓蚀的作用。从文献上看，用作缓蚀剂，阻垢剂的PASP的分子量要求不高，一般都在15000以下，两种工艺路线都可用于合成这种产品。

(2)农药、肥料

PASP在土壤中很容易进入植物的根部，可吸收和富集根部周围土壤中对植物有用的元素如：N、P、K及Ca、Mg、S、Mn、Cu、Fe、B等，以此促进植物生长，它对各种土壤都适用。除直接施用外，还可用于植物种子的包衣，具有提高发芽率和保墒的作用。由于PASP降解性好，使用它既可促进植物生长，又可减少由于滥施肥料导致的地表水污染，因此，PASP是非常引人注目的新一代肥料。由于PASP具有良好的杀虫、灭菌和分散能力，因而将PASP用于农药，既可保护植物不受病虫侵害，又可与农药其它成分复配，使其在植物表面润湿、分散、增溶和渗透，充分发挥农药的药效。

(3) 分散剂

PASP盐对无机物，有机物都具有良好的分散作用，可在颜料、涂料、无机化工、及油田化学等领域获得应用。德国贝尔公司开发研制的PASP衍生物用于涂料中，具有很好的覆膜性，且颜料颗粒分散十分均匀。日本三菱化学（Mitsubishi）工业公司用PASP 钠盐研制成一种墨水干燥能力强，墨色均匀的喷墨打印记录纸。

PASP盐用作水煤浆分散剂，可制成含水量高达30％的水煤浆；用作各种氧化物陶瓷分散剂，既可提高陶瓷原料制浆固体含量，又能把各种组分分散均匀，达到节能和提高产品质量的目的；用PASP甲醛缩聚物作防失水剂，可替代现有的具有毒性和污染性的添加剂，用于防止水泥浆、石灰、混凝土等凝结结块和分离坍落；PASP盐还可用作油田钻井泥浆分散剂。

可见PASP是一种用途十分广泛的新型无毒，无污染分散剂。

(4) 用于可降解高效吸水材料及日用化学

高分子量PASP具有很强的吸水性，利用这一性能可采用γ光照射、交联等方法将PASP制成强力吸水材料，用于超强吸水剂，胶凝剂，毛巾、尿布、墩布及一些卫生保健用品等。用分子量大于40000的PASP可制成水凝胶，其溶胀性好且具有较好的可逆性，制成离子交换树脂用于生化分离，效果很好。

高分子量PASP具有很强的保湿性，将其制成保湿润肤霜，可使皮肤柔润光滑；将其制成洗发水、护发素、发胶，对头发有清洁、保湿、柔顺、定型的作用，且很容易从头发上洗掉。

PASP阻垢能力强，且具有清洁性，对于抑制牙斑、牙石的形成十分有效，可用于制造牙膏、口洁素、口香糖等。

PASP对污垢的分散能力很强，用作洗涤助剂，在改善洗涤剂发泡性的同时，也降低了水的硬度，可提高对织物的洗涤能力；由于其生物降解能力很强，用于替代以往含磷等污染性元素的表面活性剂，不会对环境污染，可用作普通织物洗涤剂、丝毛洗涤剂和织物柔顺剂等；用作厨房洗涤用品也十分理想

除上述用途外，利用PASP的杀虫灭菌性能，还可将其用于制造灭菌剂及织物保护剂。含有角蛋白的织物如，丝、毛及其与化纤混纺的织物，经含PASP的织物保护剂处理后，可防虫蛀。

(5) 用于医药

PASP因其较好的生物相容性，生物降解性及水溶性，在医药方面的应用也令人瞩目，1973年，PaoloNeri，GuidoAntoni等人就将聚L－ASP及其衍生物用作血浆膨胀剂；1992

年日本富士胶片（Fujifilm）公司又成功地将PASP肽衍生物用作血小板抗凝剂，近年来我国武汉大学吕正荣等人又以α、β－聚L－ASP为载体，通过其上的羧基与顺铂（一种广谱肿瘤化疗药物）反应制得相应的高分子载体－顺铂结合物，它可以将药物靶向性输送到肿瘤组织，然后将药物释放出来，达到靶向性治疗效果，降低药物毒副作用，提高药物疗效指数。

(6)其它

PASP是一种用途十分广泛的聚合物，除上述用途外，它还具有其它一些很好的用途，例如，含苯环的PASP酯衍生物可制成一种非线性有机光学材料，用于光学仪器，可产生空间光学效果，并且具有优良的机械强度和模压性能，美国孟山都（Monsanto）公司以ASP为原料研制的分子量为8500～10600的PASP可用作铁金属和非铁金属的切削、弯曲、研磨及成型加工润滑剂，德国贝尔（Bayer）公司开发的PASP衍生物替代传统的含铬，锑等金属的皮革鞣剂，用于皮革加工，皮革鞣制效果非常好，且可避免重金属污染、对人体十分安全。

综上所述，PASP是一种性能优越、无毒无污染、极易降解的水溶性高分子材料，其原料易得，价格不高。近年来其脱色技术及浅色产品的开发成功更加拓宽了其广泛的产品市场，开发PASP产品前途远大。

二、合成路线与技术特点

PASP的合成有两条工艺路线，而以ASP为原料经热缩合制取PASP这一工艺路线的历史最长，从产品性能及用途方面看，以ASP为原料可制取浅色PASP产品，它降低了产品脱色的成本，是日用化学品理想的中间原料，其分子量范围较宽，从800～500，000，用途十分广泛；而以马来酸、马来酸酐为原料时的产品，分子量较低，一般在800～15000，其用途在高分子吸水材料及化妆品等方面受到了很大的限制。例如：在PASP的分子量低于20000时，无论用γ光照射还是用化学交联法都无法形成水凝胶。

然而对于分子量相近的产品，以马来酸酐为原料制取的PASP对CaCO3的抑制能力、及对颜色的分散能力较强。而在有催化剂存在条件下，以ASP为原料制取的PASP，生物降解性则最好[4]。因此，对于作阻垢剂及水处理剂而言，以马来酸为原料的合成路线较具优越性。而对于高分子吸水材料、日用化学品及其它一些特殊用途的产品而言，以ASP 为原料的工艺路线则较具优势。从1850年PASP首次合成至今，已历经了150年的历史，在PASP的生产及应用的发展过程中，世界上各大化学公司对这一用途广泛，无毒，无污染的环境友好型化学品都十分关注。其中以美国、德国以及日本等国的化学公司对PASP的研究最为活跃，德国贝尔（Bayer）公司以Wood,LouisL.及Groth,Torster等人为代表长期从事PASP产品的研制开发工作，其产品合成主要采用以马来酸酐为原料的工艺路线，PASP产品属低分子量系列，主要用于制备清净剂、分散剂、阻垢剂、缓蚀剂、

杀菌剂，牙石、牙垢抑制剂、牙膏、农药助剂、水处理剂等。德国另一家公司BASF公司采用以ASP为原料的工艺路线，产品用于生产化妆品、分散剂、阻垢剂及织物清洗助剂等。美国RohmHass公司两条工艺路线兼有，其产品分为高分子量PASP和低分子量PASP，分别用于生产高分子吸水材料如水凝胶和阻垢剂、缓蚀剂、清净剂助剂及分散剂等。美国另一家研究PASP的公司是孟山都（Monsanto）公司，其工艺路线为以L－ASP 为原料的工艺路线，其产品主要用于缓蚀剂；该公司在1994年基于PASP开发的金属和非金属成型加工润滑剂，为PASP的应用开辟了新的领域；其浅色PASP产品的成功研制，不仅降低了PASP脱色的成本，而且也巩固了PASP产品在日用化学品领域的应用地位。日本的Mitsui及Mitsubishi公司对于PASP的研究最为活跃，这两家公司既采用以ASP 为原料的工艺路线，又采用以马来酸酐为原料的工艺路线，产品的应用范围极广，有化妆品、水泥分散剂、杀菌剂、无刺激洗液、记录纸及高分子吸水材料等。除上述各公司外，还有其他一些公司或机构在进行PASP的研究如美国South Alabama Univercity研制的高分子量PASP吸水材料，可用于制造毛巾、尿布及其它卫生保健用品等；日本Telegrph andTelephone Public研究将高分子量PASP用作光学材料。我国武汉大学吕正荣等人在国外已有的PASP合成技术的基础上，研究将PASP衍生物用作抗癌药物的载体，目前，我国PASP的研究和生产正处于起步阶段。