[發明專利]一種制備聚天冬氨酸類水凝膠的新方法

無效

• 申請號: 201010177522.0
• 申請日: 2010-05-14
• 公開（公告）號: CN101864081A
• 公開（公告）日: 2010-10-20
• 發明（設計）人: 譚天偉;薛茗元;張睿;李春玲
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C08J3/02
• 分類號: C08J3/02;C08J3/075;C08J3/09;C08J3/24;C08G73/10
• 代理公司: 北京鼎佳達知識產權代理事務所(普通合伙) 11348
• 代理人: 王偉鋒

技術領域

本發明涉及一種制備聚天冬氨酸類水凝膠的新方法，具體地講是涉及一種以聚琥珀酰亞胺為原料制備聚天冬氨酸類水凝膠的方法。

背景技術

超強吸水性水凝膠是一種輕度交聯的含有強親水性基團，能夠吸水幾十倍甚至幾千倍于自身重量的聚合物。聚天冬氨酸吸水水凝膠是通過交聯聚天冬氨酸得到的聚合物，它除具有很好的生物降解性和吸水性能外，還具有很好的生物相容性，它即使進入人體，也可以通過酶作用被消化吸收，而且它在人體內不顯抗原性，其代謝物無毒。聚天冬氨酸吸水水凝膠是一種性能優良的綠色功能高分子材料。它除用于衛生保健用品、醫療和食品包裝外，在農林園藝、電纜、土木建筑等方面也有廣泛的應用。

傳統的以聚琥珀酰亞胺為原料制備聚天冬氨酸水凝膠的方法，歸納起來一般包括以下四個過程：1、制取交聯聚琥珀酰亞胺；2、交聯聚琥珀酰亞胺的沉淀、離心分離；3、快速水解交聯聚琥珀酰亞胺制取聚天冬氨酸水凝膠；4、聚天冬氨酸水凝膠的干燥。傳統方法中需要采用大量有機溶劑，這些有機溶劑回收非常困難，而且對環境不友好，且反應過程復雜。

公開號為CN?1814650的專利公開了一種聚天冬氨酸樹脂的制備方法，它以聚琥珀酰亞胺為原料，用非均相懸乳交聯法或非均相懸浮交聯法制取交聯聚琥珀酰亞胺，經過水解制取聚天冬氨酸樹脂。其制備方法也是如傳統方法，先制取交聯聚琥珀酰亞胺，然后再水解制備聚天冬氨酸水凝膠。其缺點是制備過程復雜，需要先制備出交聯聚琥珀酰亞胺，然后將干燥好的交聯聚琥珀酰亞胺水解制備聚天冬氨酸樹脂；并且制得的產品不能兼顧高吸水量和低廉的成本。總之，傳統工藝制備聚天冬氨酸水凝膠存在的不足之處是，由于過程中采用大量有機溶劑，反應后回收困難，且污染環境；工藝過程復雜、成本相對較高等問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種制備工藝簡單，反應過程中不使用有機溶劑，環境友好的聚天冬氨酸類水凝膠的制備方法。

為解決上述技術問題，本發明的發明人在現有技術的基礎上進行了大量的研究和創造性的勞動，研發出一種聚天冬氨酸類水凝膠的制備方法。所述的制備方法是以聚琥珀酰亞胺為原料，用非均相懸浮交聯法制取交聯水解法制備交聯聚天冬氨酸水凝膠，再經干燥得到固體聚天冬氨酸粉末，其中所述用非均相懸浮交聯法制取交聯水解法制備交聯聚天冬氨酸水凝膠的具體步驟為：在溫度為-10～50℃的條件下，在聚琥珀酰亞胺的懸乳液中加入交聯劑和水解用堿混合物，交聯和水解同時進行，反應產物經干燥處理即得聚天冬氨酸類水凝膠。

所述的反應溫度優選范圍為0～40℃，溫度過低，溶液發生結晶，整個反應應該很難進行；溫度過高，反應劇烈，產物分子量降低。

所述的交聯劑和水解用堿的摩爾比值為0.1～1。交聯劑和水解用堿的比例過大，會引起交聯點過多、凝膠變硬產物不易吸水等缺點，比例過小，會導致產物呈水溶性。

所述的交聯劑和水解用堿混合物中交聯劑的濃度為0.2～4M。交聯劑和水解用堿的濃度范圍在0.2～4M的范圍內反應效果比較好，濃度過小反應速度慢；濃度過大，反應劇烈，同時伴有分子量降低的現象。

所述的交聯劑和水解用堿混合物的加入方法為將所述混合物分2～4次加入。分幾次加入交聯劑和水解用堿混合物可以使得反應更均勻，效果更好，生成的水凝膠質量較好。當混合物濃度較低時，也可以一次性加入。

所述的非均相懸浮交聯法制取交聯水解法制備交聯聚天冬氨酸水凝膠的過程中需要攪拌，攪拌轉速為50～500rpm。攪拌可以加快反應速度，使得反應更快更完全的進行。

所述的聚琥珀酰亞胺的分子量為20000～500000道爾頓。當分子量低于20000道爾頓時，交聯反應難以進行，目前僅能獲得分子量為500000道爾頓以下的原料，分子量高有利于交聯反應的順利進行，得到的聚天冬氨酸水凝膠網狀結構連續性好，吸水能力較高。該原料可以用公知的方法制得或市售產品。

所述的聚琥珀酰亞胺的懸乳液的制備方法是將聚琥珀酰亞胺粉碎為20目到500目的均勻粉末，再加入分散劑，分散劑與聚琥珀酰亞胺的體積質量比為6～14ml/g，攪拌分散成均勻的懸乳液。

所述的分散劑為水、甲醇、乙醇、丙醇或異丙醇。分散劑也可以不加，加入分散劑是為了使反應更好地進行，得到質量更高的產物。

所述的交聯劑為1，2-乙二胺、丙二胺、1，4-丁二胺、1，5-戊二胺、1，6-己二胺、庚二胺、賴氨酸、鳥氨酸或胱氨酸、賴氨酸鹽、鳥氨酸鹽或胱氨酸鹽；賴氨酸酯、鳥氨酸酯或胱氨酸酯，反應所生成的產物為聚天冬氨酸水凝膠。

所述的交聯劑為水合肼，反應所生成的產物為聚(天冬氨酸-天冬酰肼)水凝膠。