绿色聚合物聚天冬氨酸的应用.docx

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1、绿色聚合物聚天冬氨酸的应用摘要：聚天冬氨酸是一种新型的可生物降解，并具有生物相容性的绿色聚合物，具有阻垢、缓蚀、分散、螯合、保湿等多种功能，在化肥、农药、工业水处理、金属切削液、表面活性剂、日用化学品等领域得到了广泛应用。文章着重介绍了聚天冬氨酸在相关领域的应用，并对聚天冬氨酸的应用前景提出了一些建议。关键词：绿色聚合物;聚天冬氨酸;生物高分子材料；绿色环保中图分类号：TQ085 文献标识码：A 文章编号：1007—6921(2010)17—0045—02聚天冬氨酸(PASP)是近年来受海洋动物代谢过程启发而研制成功的一种“绿色环保”型生物高分子材料，

2、分子式为C4H6NO3(C4H5NO3)C4H6NO4，相对分子质量1000~5000。是一种带有羧基侧链的聚氨基酸，具有螯合和分散作用。由于聚天冬氨酸分子中含有大量的-COOH、-NHCO-等极性基团，具有很好的亲水性和水溶性，此外，侧链上的-COOH在水溶液中很容易电离，形成羧基负离子(-COO-)，能与多种离子发生络合反应，使聚天冬氨酸在水溶液中具有很好的化学活性。作为一种氨基酸的聚合物，聚天冬氨酸除具有水溶性羧酸的性质外，还具有非常好的生物相容性和生物降解性，最终降解产物是对环境无害的氨、二氧化碳和水，是一种性能优越、无毒、无污染、极易降解的水溶性

3、高分子材料，是公认的“绿色聚合物”，是德国政府规定的唯一可以直接往江、海、湖中直接排放的水处理剂。近年来，广泛地应用于水处理剂、洗涤剂、化妆品、抑菌剂、分散剂、螯合剂、制革、医药、农药、水凝胶、农用化肥等领域逐步得到应用，具有广阔的应用前景。1聚天冬氨酸的应用1.1水处理剂PASP容易与金属离子吸附或结合，可以改变钙盐的晶体结构，具有防止水垢的作用，对碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、磷酸钙等成垢盐类具有良好的阻垢效果，对碳酸钙的阻垢率可达100%，并且还能与金属离子发生螯合作用，具有缓蚀与阻垢双重功效，是一种优良的阻垢分散剂，可有效防止金属设备的腐蚀［1］。

4、聚天冬氨酸可耐高温，热稳定性好，是一种可应用于高温水系统的水处理剂。在普通硬水中，APSP在2mg/L时阻垢率已达99.8%，在高钙、高碱、高pH值的条件下对碳酸钙仍具有良好的阻垢效果，可用于循环冷却水系统、锅炉及油气田水处理，特别是用于高硬度、高碱度、高pH值、高浓缩倍数的水处理系统。在PASP分子结构中引入羧基可以提高其阻垢率，在加药质量浓度为4mg/L时，阻垢率可提高4%，磺酸基的引入可以提高PASP的分散性能，羧基和磺酸基的引入均有助于缓蚀性能的提高［2］。PASP的分子结构中同时具有酰胺键和羧基键，集中性型和阴离子型于一身，在水溶液中可以解离

5、成负离子，再加上酰胺键上N、O上所带的孤对电子，因此可以通过物理吸附和化学吸附把水溶液中的Cd2+吸附聚集起来，从而达到去除的目的［3］。1.2分散剂聚天冬氨酸的分子中含有亲水和疏水基团，因此具有表面活性，可以降低表面张力，有助于水对固体的湿润。这对于油漆、涂料、颜料、填料、粘土之类物质在水中的分散特别有利。此外，有时虽然不能显著地降低水的表面张力，但可以起到保护胶体的作用。通过它的亲水性，使水一胶体复合体吸附在颗粒上而形成外壳，使颗粒屏蔽起来免受电解质所引起的絮凝作用，这样也给予分散体系以稳定性。如用于洗涤剂中可作为抗再沉淀剂，主要可以改进含硅铝酸

6、盐洗涤剂的去污性能。1.3肥料增效剂聚天冬氨酸作为肥料的添加剂，能帮助作物更健康地生长，产量更高，并能改善土壤，故又称其为肥料增效剂。在生长中加入聚天冬氨酸的稻秧生长效果比不处理和用聚天冬氨酸浸种的好，而且用聚天冬氨酸浸泡过的种子，其他条件都一样时其生长优势也相当明显，这说明聚天冬氨酸是一种良好的肥料增效剂，即聚天冬氨酸具有减少肥料用量，提高肥料利用率，减少污染的效果。使用聚天冬氨酸的农田，增产在15%以上，有的高达70%，作物品质明显提高。用聚天冬氨酸对小麦浸种后，小麦出苗齐，苗壮，分蘖3~5根的苗数达95%以上。在农业上的推广应用，将能取得可观的社会效益

7、和经济效益［4］。1.4钻井液降粘剂钻井液降粘剂主要是用来降低钻井液的粘度，控制钻井液的流动性。目前，聚合物降粘剂是钻井液降粘剂的一个发展趋势。聚天冬氨酸具有无毒、易降解、不破坏生态环境等特点，是一种国外正热起来的“绿色降粘剂”。已开始在北海油田及欧洲煤矿开采中进行现场试验。PASP在粘土浆中，具有一定的降粘效果。这是因为在PASP的分子链中，除了含有阴离子基团-COO-和-CO-还含有-NH+。因此，PASP不仅可以通过阴离子基团以库仑力分别吸附在粘土片带正电荷的端面和带负电荷的平表面，而且-NH+通过氢键吸附在粘土片的表面。这样，PASP在粘土颗

8、粒表面上有较大的吸附量，