【开题报告】聚天冬氨酸的合成及表征

开题报告

应用化学

聚天冬氨酸的合成及表征

一、选题的背景和意义

随着经济社会的发展,水溶性高分子材料的应用量逐年增加,比如在工业冷却水循环系统中，一般要加入水处理剂以控制结垢、腐蚀等问题，而聚丙烯酸和聚丙烯酰胺类水处理剂的阻垢效果虽好，却不能生物降解，造成严重的环境问题。因此,可生物降解的水溶性高分子材料成为近年来的研究热点。

国外成功开发的水处理剂聚天冬氨酸( Polyaspartic acid ,简称PASP)就是这样一类“绿色”产品。聚天冬氨酸天然存在于软体动物和蜗牛类的壳中,是由天冬氨酸(Aspartic acid ,简称ASP) 单体的氨基和羧基缩水而成的聚合物,具有类似蛋白质的酰胺键结构,可完全生物降解成对环境无害的终产物,无毒无污染,是一类对环境友好的绿色聚合物。是受海洋动物代谢过程启发而开发成功的一种绿色阻垢剂，特别适用于抑制冷却水、锅炉水及反渗透膜处理中的碳酸钙等的成垢。使用聚天冬氨酸可高效、稳定地被微生物降解为对环境无害的终产物，具有很好的生物降解性，无毒无污染，是公认的绿色聚合物和水处理剂的更新换代产品。

研究证明,水溶性聚天冬氨酸具有阻垢、缓蚀、分散、螯合、保湿等多种功能,市场前景很好,经济效益和社会效益非常可观。20世纪90年代初自美国Donlar 公司开发成功以来,聚天冬氨酸的合成及应用已经成为各发达国家竞相研究的热点,美国、德国已相继建成了较大规模的生产装置并成功运转。国内对聚天冬氨酸的研究还处于起步阶段。

二、研究目标与主要内容（含论文提纲）

本课题通过实验熟练掌握制备聚琥珀酰亚胺（PSI）和聚天冬氨酸（PASP）的基本方法，熟悉在实验过程中的各项操作，并了解其化学性质和应用情况，熟悉各种表征

手段，并掌握红外光谱仪(IR)和差示扫描量热仪（DSC）的操作方法和工作原理主要内容包括：

1．聚琥珀酰亚胺（PSI）的合成

2. 聚天冬氨酸（PASP）的合成

3. 所得产物提纯

4. 聚琥珀酰亚胺（PSI）与聚天冬氨酸（PASP）的分子量测定

5. 把所得到的聚琥珀酰亚胺和聚天冬氨酸进行红外和DSC图谱表征，并对图谱进行分析和总结。

三、拟采取的研究方法、研究手段及技术路线、实验方案等

本实验采用以马来酸或马来酸酐为原料的合成法。它以摩尔比为1:1.2的马来酸和碳酸胺混合，在170℃下聚合成聚琥珀酰亚胺。聚合得到的聚琥珀酰亚胺颜色较深，并且含有一定量的杂质，还常常成团,需要水解、提纯、脱色等后处理才能得到浅色粉末状的聚天冬氨酸。水解一般是在碱性的水溶液中进行，如将PSI用NaOH水溶液处

理，控制pH=10-12时水解完全，得到聚天冬氨酸盐的清晰溶液。孙波等对聚天冬氨酸合成过程中的水解反应进行了研究，发现水解的适宜条件为：水解温度50-90，水解时间约30min，NaOH浓度2moL/L，用量与聚琥珀酰亚胺相等。该方法聚合工艺简单、原料易得、反应条件温和且产物易分离，适合大规模生产。缺点是聚合时间较长，并

且需要对反应物进行预处理（如重结晶）。

四、中外文参考文献

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