[發明專利]聚天冬氨酸凝膠及其制備方法

有效

• 申請號: 201410315213.3
• 申請日: 2014-07-03
• 公開（公告）號: CN104086994A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發明（設計）人: 沈賢德;孫江紅;劉鳴;古文靜;覺知豐次;閔秀琴
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: C08L79/08
• 分類號: C08L79/08;C08J3/24;C08G73/10
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 陶尊新

技術領域

本發明涉及一種聚天冬氨酸凝膠及其制備方法，以天冬氨酸為原料制備具有高吸水率的聚合物吸水材料，屬于有機高分子材料技術領域。

背景技術

能夠吸取自身重量百倍以上的吸水材料即為高吸水率材料。在現有技術中，聚合物吸水材料的吸水率能夠達到數千倍，適于制作衛生用品、農業用保濕劑等。

現有高吸水率聚合物吸水材料為聚丙烯酸類聚合物，雖然具有高吸水率，但是，不具有生物降解性，如果大量使用會造成嚴重環境問題。如果以燃燒的方法處理這類吸水材料，由于其中含有大量的水分和鹽，在燃燒過程中會腐蝕燃燒爐。

聚天冬氨酸是一種現有物質，屬于氨基酸聚合物，尚無明確用途，且不具有吸水功能。

發明內容

本發明的目的在于獲得一種具有生物降解性的高吸水率聚合物吸水材料，為此，我們發明了一種聚天冬氨酸凝膠及其制備方法。

本發明之聚天冬氨酸凝膠其特征在于呈凝膠態，具有空間網狀結構，其分子式為：

本發明之聚天冬氨酸凝膠制備方法其特征在于，步驟一：將聚琥珀酰亞胺接枝烯丙基胺，得到含有烯丙基胺基團的改性聚琥珀酰亞胺；步驟二：將所述改性聚琥珀酰亞胺用NaOH水解得到改性聚天冬氨酸；步驟三：將改性聚天冬氨酸以四甲基乙二胺交聯，得到聚天冬氨酸凝膠。

本發明其技術效果在于，所獲得的最終產物聚天冬氨酸凝膠由于具有空間網狀結構，根據美國著名高分子物理化學學家保羅.杰.弗洛里(Paul.J.Flory)的離子網眼理論，由于空間網狀結構系由高分子電解質組成，而在高分子電解質與水之間存在很強的親和力，同時，由于聚合物內部存在高濃度可移動離子，因此，在聚合物內部產生滲透壓，在所述親和力和滲透壓的共同作用下，大量的水能夠被吸收到聚合物內部，因此，本發明之最終產物聚天冬氨酸凝膠具有良好的吸水特性，吸水率高達600倍。另外，由于在本發明之最終產物聚天冬氨酸凝膠中含有胺基結構，使得該產物易被微生物分解，從而使其具有生物降解性，這一特點能夠由土埋法得到驗證，當將本發明之最終產物聚天冬氨酸凝膠埋入土中30天后，殘余量僅為30％。

具體實施方式

1、接枝烯丙基胺合成改性聚琥珀酰亞胺(t-PSI)

在保護氣體中，將聚琥珀酰亞胺(PSI)溶解于干燥的極性溶劑中，在40～45℃條件下，與烯丙基胺(arylamine)減壓蒸餾濃縮，用甲醇再沉淀，得到固狀物；該固形物再用甲醇洗滌，在50～60℃溫度下真空干燥，得到改性聚琥珀酰亞胺(t-PSI)。

2、用NaOH水溶液水解合成改性聚天冬氨酸(t-PAsp)

將改性聚琥珀酰亞胺(t-PSI)在冰浴下用NaOH水溶液(NaOHaq.)進行水解，將產物用甲醇再沉淀、洗滌，得到的固狀物在50～60℃溫度下真空干燥，得到改性聚天冬氨酸(t-PAsp)。

3、合成聚天冬氨酸凝膠(PAspgel)

冰浴下將改性聚天冬氨酸(t-PAsp)溶解于水中，加入過硫酸銨(APS)作為催化劑，與四甲基乙二胺(TMEDA)在40～45℃條件下反應，得到凝膠；將得到的凝膠放入水中，使其膨脹，過濾后得到的凝膠用甲醇洗滌數次，在50～60℃溫度下真空干燥，得到聚天冬氨酸凝膠(PAspgel)。

下面舉例具體說明本發明。

1、接枝烯丙基胺合成改性聚琥珀酰亞胺(t-PSI)

在保護氣體氮氣中，將1g聚琥珀酰亞胺(PSI)溶解于5ml干燥的極性溶劑DMF(N,N-二甲基酰胺)中，在40℃條件下，與4mol％烯丙基胺(arylamine)減壓蒸餾濃縮2h，用甲醇再沉淀，得到固狀物；該固形物再用甲醇洗滌，在真空干燥箱中在50～60℃溫度下干燥6h，得到改性聚琥珀酰亞胺(t-PSI)。本步驟反應式如下：

2、用NaOH水溶液水解合成改性聚天冬氨酸(t-PAsp)

將烯丙基胺導入率3mol％的改性聚琥珀酰亞胺(t-PSI)在冰浴下用重量濃度為15％的NaOH水溶液(NaOHaq.)進行水解1h，NaOH的量為琥珀酰亞胺單元的1.1摩爾倍數，將產物用甲醇再沉淀、洗滌，得到的固狀物在真空干燥箱中在60℃溫度下干燥6h，得到改性聚天冬氨酸(t-PAsp)。本步驟反應式如下：

3、合成聚天冬氨酸凝膠(PAspgel)