聚天冬氨酸

聚天冬氨酸

氨基酸聚合物
聚天冬氨酸(polyasparticacid)是一種氨基酸聚合物,天然存在于蝸牛和軟體動物殼内。
    中文名: 外文名: 别名: 名稱:聚天冬氨酸 化學式:C4H6NO3(C4H5NO3)C4H6NO4 CAS号:181828-06-8 相對分子質量:1000~5000

簡單介紹

聚天冬氨酸(PASP)屬于聚氨基酸中的一類。聚天冬氨酸因其結構主鍊上的肽鍵易受微生物、真菌等作用而斷裂,最終降解産物是對環境無害的氨、二氧化碳和水。因此,聚天冬氨酸是生物降解性好的、環境友好型化學品。

聚天冬氨酸用途廣泛。在水處理、醫藥、農業、日化等領域都能找到它的用途。作為水處理劑,它的主要作用是阻垢和/或分散,兼有緩蝕作用。作為阻垢劑,特别适合于抑制冷卻水、鍋爐水及反滲透處理中的碳酸鈣垢、硫酸鈣垢、硫酸鋇垢和磷酸鈣垢的形成。對碳酸鈣的阻垢率可達100%。聚天冬氨酸同時具有分散作用并可有效防止金屬設備的腐蝕。聚天冬氨酸與有機磷系緩蝕阻垢劑存在協同作用,常與乙烯基聚合物分散劑(如聚丙烯酸、水解聚馬來酸酐、丙烯酸-丙烯酸乙酯-衣康酸共聚物等)、膦系化合物緩蝕阻垢劑(如HEDP、ATMP、PBTCA等)等複配成高效的、多功能的緩蝕阻垢劑。

相關特性

結構式

生物降解性:聚天冬氨酸是一種帶有羧酸側鍊的聚合氨基酸,是天冬氨酸單體的氨基和羧基縮水而成的聚合物,有α,β2種構型。天然的聚氨基酸中聚天冬氨酸片段都是以α型形式存在的,而合成的聚天冬氨酸中大部分是α,β2種構型的混合物。熱縮聚得到的聚天冬氨酸,因其結構主鍊上的肽鍵易受微生物、真菌等作用而斷裂,最終降解産物是對環境無害的水和二氧化碳。聚天冬氨酸水凝膠在活性污泥中的生物降解速度為28d達到76%。

毒性:利用昆明種小鼠急性毒性實驗、Ames實驗、小鼠骨髓嗜多染紅細胞微核實驗研究聚天冬氨酸的一般毒性與緻突變性,結果顯示:聚天冬氨酸既無毒性也無緻突變作用。這為安全使用聚天冬氨酸提供了依據。

産品标準

項目指标

外觀琥珀色透明液體

固體含量%≥40.0

密度(20℃)g/cm3≥1.20

pH值(1%水溶液)9.0~11.0

溶解度:15g

生産方法

聚天冬氨酸通常有兩種生産方法:第一種是L-天冬氨酸法。由L-天冬氨酸在一定條件下縮聚、水解、中和而成。如需制得高品質産品,可以對中間物聚琥珀酰亞胺和聚天冬氨酸堿溶液精制,經沉澱、幹燥得聚天冬氨酸固體粉末。

第二種是馬來酸酐法。馬來酸酐的铵鹽經縮聚、水解、中和制得聚天冬氨酸。水處理用和農業用聚天冬氨酸可以用此法生産,聚天冬氨酸堿溶液可以作為産品。此法無“三廢”排放,無原料損耗,符合綠色化學的生産理念。

采用第二條工藝路線,基本原料隻有馬來酸酐和碳源物質,這裡的氮源物質簡單易得,碳酸铵、碳酸氫铵、醋酸铵、尿素、氨水等均可。生産設備簡單,成本低廉,無“三廢”排放,屬于綠色化學合成。投資聚天冬氨酸利潤可觀。

應用範圍

聚天冬氨酸作為一種新型綠色水處理劑,應用到工業循環冷卻水處理領域中。聚天冬氨酸可以螯合鈣、鎂、銅、鐵等多價金屬離子,尤其能夠改變鈣鹽晶體結構,使其形成軟垢,可以用于工業循環水、鍋爐水、反滲透水、油田水、海水淡化等水處理領域,在高硬度、高堿度、高pH值、高濃縮倍數系統中表現卓越,PASP阻垢效果優于常用含膦阻垢劑。PASP與PBTCA複配後有協同作用。

聚天冬氨酸作為金屬緩蝕劑。聚天冬氨酸在pH處于10以上時能得到較好的緩蝕效果。pH處于8~9時較低濃度的聚天冬氨酸在海水中有較好的緩蝕效果。聚天冬氨酸分别與有機磷、鎢酸鈉、季铵鹽、鋅鹽、钼酸鹽、氧化澱粉等複配,可以取得更好的緩蝕效果。

聚天冬氨酸在農業領域的應用。聚天冬氨酸本身不是肥料,但它可以作肥料增效劑。聚天冬氨酸對金屬離子具有螯合作用,一定分子質量的聚天冬氨酸可以富集氮,磷,鉀及微量元素供給植物,使植物更有效地利用肥料,提高農作物的産量和品質。聚天冬氨酸的添加能夠提高農作物産量,并能改善土壤質量。

聚天冬氨酸在醫藥領域的應用。在聚合物膠束聚乙二醇-聚天冬氨酸中包埋抗腫瘤藥順鉑,其中疏水性的寡聚天冬氨酸可以起到穩定膠束的作用,從而使該膠束可以用作藥物載體。聚天冬氨酸通過阻止含胺胍基物質的電生理學的變化來保護小管細胞。聚天冬氨酸對慶大黴素幹擾耳蝸磷脂組織代謝有抑制作用。

聚天冬氨酸在衛生領域的應用。聚天冬氨酸作為一種新型的高聚物,它可以與交聯劑反應進一步合成超強吸水劑,這種吸水劑易降解,降解後可以作為肥料,對環境不産生任何污染,這種特點滿足了衛生用品對高吸水樹脂的要求,倍受市場青睐。

聚天冬氨酸可以作清潔劑,不僅可以代替有磷洗滌劑,而且由于它安全無毒、無刺激還可以添加于洗碗的洗滌劑中,其效果優于水和聚羧酸鹽的清洗效果。它也可以作為鑽井液降粘劑、水煤漿分散劑、洗滌增效劑等,還可應用到化妝品和保健品中。

相關研究

采用量子化學計算方法,研究聚天冬氨酸(PASP)分子結構和阻垢緩蝕性能之間的構效關系。

結果表明,PASP分子在阻垢性能方面,由于分子中亞胺基上的氮原子和羧基上的氧原子均具有較強的負電性,使得羧基上的氧原子非常容易與晶面上的鈣離子發生靜電交互作用,且PASP分子中兩個氮氧原子的相對間距與方解石晶面上鈣離子間距非常相近,這樣良好的匹配性顯著增強PASP分子與特定晶面之間的吸附力,從而達到對碳酸鈣晶體的阻垢效果,靜态阻垢實驗結論與計算結果完全一緻;PASP分子在緩蝕性能方面,通過量化計算得到PASP分子最高占據軌道能量、最低空軌道能量以及最低空軌道能量與最高占據軌道能量的差值,計算結果與機理描述基本相符,實驗驗證結論與計算結果完全一緻。

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