[发明专利]天冬氨酸‑赖氨酸共聚物及其合成方法

说明书

技术领域：

本发明涉及天冬氨酸-赖氨酸共聚物及其合成方法，具体涉及一种用作水处理药剂的天冬氨酸-赖氨酸共聚物及其合成方法。

背景技术：

水处理药剂的绿色化已成为其发展的主流，聚羧酸类阻垢剂为国际公认的“绿色化学品”，一定分子量的聚天冬氨酸不仅对硫酸钙、硫酸钡、碳酸钙、磷酸钙结垢有着良好的抑制性能，而且对于油气田开采中CO₂腐蚀具有一定的缓蚀作用。聚天冬氨酸的合成与应用成为近几年来水处理药剂领域的研究热点。但有些研究表明：在较高Ca²⁺浓度和温度下，聚天冬氨酸的阻垢性能与目前所应用的含磷阻垢剂和其他可部分生物降解的阻垢剂相比，还存在一定的差距，尤其是在抑制CaCO₃和Ca₃(PO₄)₂方面。为了增强这种绿色水处理剂的阻垢性能，拓宽应用范围，国内外的学者竞相开始了聚天冬氨酸的改性研究。

聚天冬氨酸传统制备方法是由原料(天冬氨酸或其它原料)热缩聚合得到中间体聚琥珀酰亚胺，再由聚琥珀酰亚胺的碱性水解而得到。根据聚天冬氨酸传统工艺，可以考虑从三处进行改性，即原料、中间体和最终产物。相应地有三种改性途径：一是改变合成原料；二是通过其他的碱性物质(氢氧化钠除外)，对中间产物聚琥珀酰亚胺开环，以引入除羟基以外的基团；三是直接加入交联剂，对聚天冬氨酸进行交联改性。前两种途径主要用于水处理剂聚天冬氨酸的改性，第三种方法用于医用聚天冬氨酸的改性。

目前对原料改性的报道主要是通过天冬氨酸与其他单体共聚，如天冬氨酸与酒石酸、己二酸等，但这些共聚产物在抑制CaCO₃结垢的性能方面没有显著提高，而且这些工艺都是在传统加热方式下进行，反应速度慢，产率低，产品性能不稳定。

发明内容：

鉴于上述聚天冬氨酸的改性研究现状，本发明提供一种天冬氨酸-赖氨酸共聚物及其合成方法。它可以提高聚天冬氨酸对CaCO₃的阻垢效果，解决了现有合成方法存在的反应速度慢、产率低、产品性能不稳定的等缺陷。本发明天冬氨酸-赖氨酸共聚物的结构式为x/(x+y)的范围为0.1～1.0，x+y的范围为3～100。

本发明按照如下步骤合成天冬氨酸-赖氨酸共聚物：首先以天冬氨酸和赖氨酸为原料，天冬氨酸与赖氨酸的化学计量数之比为1∶10～10∶1，向反应物中加入少量有机溶剂和催化剂，在微波频率为915±50MHz或2450±50MHz，微波功率为400～10000W的条件下，辐射1～30min，合成中间体，其中催化剂与反应物的化学计量数之比为0.01～1.00，溶剂与反应物的化学计量数之比为0.10～5.00，中间体经催化剂分离后，进一步水解得到天冬氨酸-赖氨酸共聚物。

本发明采用微波辐射的方式，在低溶剂与催化剂用量的条件下，对天冬氨酸与赖氨酸进行了共聚研究，结果表明所得产物性能稳定，阻垢性能有了较大提高。该工艺具有工艺简单、反应速度快、产率高、节能、污染少、产品性能稳定的优点。

附图说明：

图1为本发明中天冬氨酸-赖氨酸共聚物的制备流程图。

具体实施方式：

具体实施方式一：本实施方式的天冬氨酸-赖氨酸共聚物的结构式为x/(x+y)的范围为0.1～1，x+y的范围为3～100。本实施方式中的x/(x+y)的最佳范围为0.3～0.7，x+y的最佳范围为6～80。

具体实施方式二：本实施方式按照如下步骤合成天冬氨酸-赖氨酸共聚物：

以天冬氨酸和赖氨酸为原料，利用微波技术，在微波频率为915±50MHz或2450±50MHz、微波功率为400～10000W的条件下，向反应物中加入少量的催化剂和有机溶剂，辐射反应1～30min，便可得到天冬氨酸-赖氨酸共聚物的中间体，中间体经催化剂水洗分离后，在碱性条件下水解即可得到天冬氨酸-赖氨酸共聚物(或称聚天冬氨酸的衍生物)。