[發明專利]一種聚琥珀酰亞胺的合成方法

有效

• 申請號: 201910959633.8
• 申請日: 2019-10-10
• 公開（公告）號: CN110540646B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）人: 胡小明;李青彬;齊建華;羅曉強;韓永軍;薛靈偉;臘明;彭勤龍;曹可生;李曉輝;張明;顏英杰;王素靜;牛樂朋
• 申請（專利權）人: 平頂山學院
• 主分類號: C08G73/10
• 分類號: C08G73/10
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 郭佳效;吳曉亭

本發明涉及一種聚琥珀酰亞胺的合成方法，屬于高分子材料合成技術領域。本發明聚琥珀酰亞胺的合成方法，包括如下步驟：1）取順丁烯二酸酐與含氮化合物混合；2）將混合物在螺桿擠出機中進行熱縮聚合反應，擠出生成聚琥珀酰亞胺；所述螺桿擠出機中反應段溫度設為165?215℃。本發明中聚琥珀酰亞胺的合成方法是以順丁烯二酸酐和含氮化合物為原料，在螺桿擠出機中發生固相熱縮聚合反應，生成聚琥珀酰亞胺，由擠出機頭部出料。該方法操作簡單，轉化率高，適合大規模工業化生產。本發明的合成方法制備的聚琥珀酰亞胺作為合成聚天冬氨酸的中間體，主要用于工業水處理以及農業化肥的增效劑。

技術領域

本發明涉及一種聚琥珀酰亞胺的合成方法，屬于高分子材料合成技術領域。

背景技術

聚天冬氨酸(PolyasparticAcid，簡稱PASP)，又稱聚天門冬氨酸，通常為淡黃色或淺褐色粉末，化學性質十分穩定，屬于一種環境友好型生物高分子功能材料。由于聚天冬氨酸分子結構中含有羧基和酰胺鍵等活性基團，使其不僅具有較好的生物降解功能，還具有良好的鰲合和分散等功能，大量用于工業水處理劑、農業化肥增效劑、鉆井液降粘劑、醫藥行業的高分子載體等方面。

聚天冬氨酸的合成主要通過三步完成。首先合成聚琥珀酰亞胺(PSI)，然后聚琥珀酰亞胺堿解得到聚天冬氨酸，最后是聚天冬氨酸的分離和純化。聚琥珀酰亞胺的合成是決定聚天冬氨酸的關鍵步驟，不同的合成方法不僅影響著聚琥珀酰亞胺的結構與聚合度，更直接決定著聚天冬氨酸的性質和用途。

目前，聚琥珀酰亞胺的合成主要有四種途徑。第1種是以L-天冬氨酸為原料的固相熱縮聚合，通過天冬氨酸在聚合的過程中脫水形成中間體聚琥珀酰亞胺。該方法成本較高，產品僅適用于食品和醫藥領域，局限性較大。第2種是以L-天冬氨酸為原料的液相熱縮聚合，通過L-天冬氨酸在高溫溶劑中發生聚合反應而得到。該方法由于用到大量溶劑，難以回收，成本較高，不適合工業化生產。第3種是以順丁烯二酸酐及其衍生物和含氮化合物的間接聚合。該方法具有原料易得、成本較低，操作簡單的優點，但由于反應需要分步進行，工藝流程復雜，反應時間較長。第4種是以順丁烯二酸酐及其衍生物和含氮化合物為原料的液相直接聚合法。該方法的反應溫度較低，反應條件比較溫和。但由于反應過程中需要加入大量溶劑，造成溶劑的回收困難，影響產品性能。

發明內容

本發明的目的是提供一種聚琥珀酰亞胺的合成方法，該方法無需使用溶劑，工藝簡單，操作方便，為聚琥珀酰亞胺的工業化生產提供了一條綠色合成工藝。

一種聚琥珀酰亞胺的合成方法，包括如下步驟：

1)取順丁烯二酸酐和含氮化合物混合，得混合物；所述含氮化合物為可熱解產生氨的含氮化合物；

2)將步驟1)中所述的混合物在螺桿擠出機中進行熱縮聚合反應，擠出生成聚琥珀酰亞胺；所述螺桿擠出機中反應段溫度設為165-215℃。

本發明中以順丁烯二酸酐和含氮化合物為原料，利用螺桿擠出機作為反應設備，采用固相熱聚合法制備了高聚合度、性能較好的PSI產品。該方法無需溶劑，原料易得、操作簡單、條件溫和、無污染，為聚琥珀酰亞胺提供了一條綠色的合成方法。

優選的，所述含氮化合物為碳酸銨、碳酸氫銨、乙酸銨、草酸銨、尿素等。所述順丁烯二酸酐與含氮化合物中銨根的摩爾比為1:0.5-0.8。

更為優選的，所述含氮化合物為碳酸銨；當含氮化合物為碳酸銨時，所述順丁烯二酸酐與含氮化合物的摩爾比為1:1-1.6。

優選的，步驟1)中所述混合物中還包括催化劑，所述催化劑為磷酸。

具體的，所述順丁烯二酸酐與催化劑的的摩爾比為1:0.01-0.15。