[發(fā)明專利]一種聚天冬氨酸類吸水樹脂及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310081304.0
• 申請日: 2013-03-14
• 公開（公告）號: CN103131183A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 譚天偉;孟宏宇;曹輝;魏軍;劉敏;董安;王揚(yáng);陳秋池;王麗琳;侯鑒旋
• 申請（專利權(quán)）人: 北京化工大學(xué)
• 主分類號: C08L79/08
• 分類號: C08L79/08;C08J3/24;C08G73/10
• 代理公司: 北京五月天專利商標(biāo)代理有限公司 11294
• 代理人: 涂蕭愷

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子吸水樹脂制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種以聚天冬氨酸和聚天冬氨酸衍生物為原料制備的聚天冬氨酸類吸水樹脂及其制備方法。?

背景技術(shù)

超強(qiáng)吸水性吸水樹脂是能吸收自身重量幾十倍到幾千倍水的聚合物，它由水溶性聚合物經(jīng)過交聯(lián)劑交聯(lián)而形成空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可吸收大量水而溶脹。傳統(tǒng)的超強(qiáng)吸水樹脂聚丙烯酸鹽吸水樹脂，雖然價格便宜，但卻是不可再生資源，降解比較慢，降解后的對環(huán)境和人類有較大的負(fù)面影響。聚天冬氨酸吸水樹脂是由天冬氨酸聚合生成聚琥珀酰亞胺，然后，水解、交聯(lián)而成，不僅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，其代謝物無毒。可廣泛應(yīng)用與水處理、植物保水、沙漠治理、衛(wèi)生護(hù)理等領(lǐng)域。

現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)聚天冬氨酸吸水樹脂多是以聚琥珀酰亞胺為原料，在有機(jī)溶劑存在條件下進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)。例如，中國專利CN?1814650公開了一種聚天冬氨酸的制備方法，該方法用非均相懸乳交聯(lián)法或非均相懸乳交聯(lián)法制取交聯(lián)聚琥珀酰亞胺，然后用堿溶液水解制取聚天冬氨酸吸水樹脂，該方法過程復(fù)雜，所采用的有機(jī)溶劑用量大，且對人身體有害，污染環(huán)境；回收有機(jī)溶劑的工序復(fù)雜，成本高，同時還產(chǎn)生二次污染。

中國專利CN?1631517A放棄使用有機(jī)溶劑，采用水介質(zhì)法制備聚天冬氨酸水凝膠。該方法以聚琥珀酰亞胺為原料，以二胺或三胺、四胺等多胺有機(jī)堿中的一種或者兩種及兩種以上的混合物為交聯(lián)劑，在堿性水溶液中制備交聯(lián)聚天冬氨酸水凝膠。其過程中使用大量的堿，在提高了成本的同時，也會對環(huán)境造成一定的污染。

上述現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)聚天冬氨酸吸水樹脂，除了存在環(huán)境問題及成本問題，所制得的聚天冬氨酸吸水樹脂吸水率也不高，且吸水后吸水樹脂的凝膠強(qiáng)度較低，在生理鹽水（0.9%NaCl溶液）中的吸水率最高僅為60多倍。

中國專利CN1730105A公開了用微生物發(fā)酵合成的聚谷氨酸制備超強(qiáng)吸水劑的方法，聚谷氨酸為發(fā)酵法生產(chǎn)，分離純化過程成本較貴。

美國專利US7759088B2公開了一種制備穩(wěn)定且生物可降解的高吸水性γ-聚谷氨酸（γ-PGA）水凝膠的方法。該方法采用環(huán)氧類物質(zhì)作為交聯(lián)劑，將γ-谷氨酸、γ-谷氨酸鹽或其混合物，以及（可選擇地）包含羧酸和/或羧酸鹽基團(tuán)、氨基酸或其混合物的多糖直接交聯(lián)。所述多糖選自葡萄糖、果糖、半乳糖、葡萄糖醛酸，以及鼠李糖、葡萄糖、果糖、半乳糖、葡萄糖醛酸的混合物；所述氨基酸選自聚合氨基酸、多聚賴氨酸、聚天冬氨酸、賴氨酸、精氨酸及其混合物。采用該方法制得的水凝膠在生理鹽水（0.9%NaCl溶液）中的吸水率僅為50倍。

由此可見，目前存在的問題是需要研究開發(fā)一種生產(chǎn)成本低廉，吸水倍率高，吸水后樹脂的凝膠強(qiáng)度好，且生產(chǎn)過程中不會對環(huán)境造成污染的聚天冬氨酸吸水樹脂及其制備方法。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種聚天冬氨酸類吸水樹脂，該樹脂的吸水倍率高，吸水后樹脂的強(qiáng)度，以及在生理鹽水（0.9%NaCl溶液）中的吸水率均明顯大于現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)的聚天冬氨酸吸水樹脂。

本發(fā)明還提供了一種聚天冬氨酸類吸水樹脂的制備方法。該方法采用交聯(lián)劑與聚天冬氨酸及聚天冬氨酸衍生物進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，制得聚天冬氨酸類吸水樹脂，該方法操作簡單，成本低廉，易于工業(yè)化生產(chǎn)。

為此，一種聚天冬氨酸類吸水樹脂，其包含天冬氨酸衍生物單元和交聯(lián)的天冬氨酸單元或天冬氨酸單元和交聯(lián)的天冬氨酸衍生物單元或交聯(lián)的天冬氨酸單元和交聯(lián)的天冬氨酸衍生物單元，其中所述天冬氨酸衍生物包括N-羥乙基-D,L-天冬氨酸（HEA）和/或天冬酰肼（AHy）。

本發(fā)明還提供了根據(jù)本發(fā)明方法制得的聚天冬氨酸類吸水樹脂的應(yīng)用。其包括所述聚天冬氨酸類吸水樹脂在吸收尿液制備尿不濕、吸收血液等體液用于醫(yī)療方面、吸附重金屬離子、固沙、植物保水等方面的應(yīng)用。

本發(fā)明還進(jìn)一步提供了一種聚天冬氨酸類吸水樹脂的制備方法，其包括交聯(lián)反應(yīng)步驟：將交聯(lián)劑與聚天冬氨酸和聚天冬氨酸衍生物進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，制得聚天冬氨酸類吸水樹脂，其中，所述聚天冬氨酸衍生物包括聚N-羥乙基-D,L-天冬氨酸（PHEA）和/或聚天冬酰肼（PAHy）。

根據(jù)本發(fā)明方法，在所述交聯(lián)反應(yīng)的步驟中，所述聚天冬氨酸與聚天冬氨酸衍生物在水中的總摩爾濃度為1mol/L~4mol/L。

在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中，所述聚天冬氨酸與聚天冬氨酸衍生物的摩爾比為15:1到1:15。優(yōu)選所述聚天冬氨酸與聚天冬氨酸衍生物的摩爾比為6:1到1:6。