[发明专利]一种β-二羰基化合物改性聚天冬氨酸的制备方法

说明书

本发明公开了一种β‑二羰基化合物改性聚天冬氨酸的制备方法，该方法包括：以水为溶剂，在氢氧化钠的催化下，聚琥珀酰亚胺与β‑二羰基化合物反应，得到所述的β‑二羰基化合物改性聚天冬氨酸。采用本发明的方法可获得阻垢效率高的生态型改性聚天冬氨酸，具有稳定的、适宜的粘均分子量，为绿色高效水处理化学品的设计开发提供了一种新思路，对于发展工业循环冷却水技术、提高工业生产利用率及缓解水资源短缺都具有非常重要的意义。

技术领域

本发明属于高分子水处理功能材料领域，具体涉及一种β-二羰基化合物改性聚天冬氨酸的制备方法。

背景技术

数十年来，研究者们对聚天冬氨酸(PASP)进行了大量的研究工作。目前的研究表明，作为一种水处理功能材料，PASP的阻垢、分散以及缓蚀性能与目前被广泛应用的含磷类水处理剂相比仍存在一定差距，且价格较一般的水处理剂略高。因此，为了改善其性能，拓展其应用范围，研究的核心思想是通过适当的改性技术对材料进行设计，将功能各异的官能团引入到PASP分子中，实现PASP结构功能化、性能多样化。专利CN107602858A将羧甲基糖和二胺在磷酸催化的条件下脱水缩合得到糖基乙酰二胺，分别向捏合反应器中加入L-天冬氨酸和磷酸混合、搅拌、升温，经过聚合后得到聚琥珀酰亚胺，将其与糖基乙酰二胺反应，得到聚琥珀酰亚胺衍生物。两个催化剂均选择磷酸，不仅催化效果一般，且会造成不必要的经济浪费；专利CN103724625A以L-天冬氨酸单体为原料，在一定条件下通过高温缩聚、碱性条件下水解以及中和等后续精制步骤得到产品。该工艺不仅产率低、步骤繁杂，且阻垢效果不及传统磷系阻垢剂；专利CN104387585A公布了一种以天冬氨酸和赖氨酸为原料，在915±50MHz、400～10000W的微波条件下，加入少量催化剂和适量有机溶剂，辐射1～30min，合成中间体，此时有机溶剂全部以气体形式回收，中间体经纯水淋洗，分离催化剂后进一步碱性水解得到天冬氨酸-赖氨酸共聚物。发明人之前发表的文章中，选用C₂H₅ONa、无水乙醇作为β-二羰基化合物接枝改性聚天冬氨酸的催化剂和溶剂，从最终的实验结果来看，阻垢性能仍有待提高。

由于工业用水中无机盐、腐蚀性离子和微生物的存在，冷却水在设备中长期循环使用，不可避免的会产生腐蚀和结垢问题，使设备传热能力下降，造成能源的浪费。然而，传统的药剂磷含量较高，不利于生态系统的正常发展，新兴的聚天冬氨酸等产品阻垢效率并不及传统药剂。

发明内容

针对现有聚天冬氨酸产品的不足，本发明提供一种β-二羰基化合物改性聚天冬氨酸的制备方法，以获得阻垢效率高的生态型改性聚天冬氨酸。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案如下：

一种β-二羰基化合物改性聚天冬氨酸的制备方法，包括：以水为溶剂，在氢氧化钠的催化下，聚琥珀酰亚胺与β-二羰基化合物反应，得到所述的β-二羰基化合物改性聚天冬氨酸。

优选地，所述β-二羰基化合物为甲酰乙酸乙酯、乙酰乙酸乙酯、丙二酸二乙酯或苯甲酰乙酸乙酯。

优选地，所述聚琥珀酰亚胺的单体与β-二羰基化合物、氢氧化钠的摩尔比为1:0.5～1.2:1～2。

优选地，所述反应的温度为30～40℃，时间18～24h。

优选地，所述聚琥珀酰亚胺是以马来酸酐为单体通过包括如下的步骤制得：

(1)在水溶剂中，马来酸酐与铵盐于60～90℃反应1.5～2.5h，得到前驱物；

(2)将得到的前驱物升温至160～180℃，反应1～1.5h，得到聚琥珀酰亚胺。

优选地，所述聚琥珀酰亚胺采用如下方式进行纯化：用N,N-二甲基甲酰胺将聚琥珀酰亚胺溶解，于40～50℃搅拌4～6小时后抽滤；再加入乙醇，沉析20～40min，抽滤，滤饼即为纯化的聚琥珀酰亚胺。