PASP(Polyaspartic acid)의 합성 과정 및 수정 기술

1.Introduction

현재 PASP 합성을 위한 두 가지 주요 공정 기술이 있는데, 첫 번째는 L-아스파르트산 모노머를 원료로 한 L-아스파르트산 방식인데, 이는 고온 다응축, 알칼리성 조건에서의 가수분해, 특정 조건에서의 중화와 같은 후속 정제 단계를 통해 얻은 제품 PASP를 말한다. 두 번째는 말레릭 무수화물, 말레산 또는 후마르산 및 암모니아를 원료로 생산할 수 있는 기타 질소 함유 화합물을 이용한 말레릭 무수화물 방식입니다. 이 방법은 먼저 원료로부터 중간 폴리숙신미드를 준비하고, PASP 소금을 준비하기 위해 폴리숙신미드를 염화하고, PASP를 정제하여 최종적으로 PASP를 얻습니다.

위의 두 공정 기술에 의해 준비된 PASP의 스케일 억제, 분산, 첼레이션 및 기타 특성은 동일하지만 L-아스파르트산을 고체상 열수축 중합 생산 공정의 원료로 사용할 때는 아스파르트산의 광범위한 공급원, 단순 생산 공정, 높은 전환율 및 오염이 없다는 장점이 있지만 고체 L-아스파르트산은 이온 결정 상태, 큰 입자 크기, 높은 결정성, 고밀도 내부 구조로 되어 있어 고체상 열수축 중합 반응에서 열 전달이 느리고 반응이 고르지 않으며 고에너지 소비로 이어져 궁극적으로 PASP의 스케일 억제 성능에 영향을 미칩니다. 또한 원료 L-아스파르트산은 상대적으로 비싸

말레릭 무수화물 방식으로 합성된 제품의 분자량은 낮지만 여전히 스케일 억제제, 부식 억제제 등에 잘 적용되고 있으며 경제적 효율성이 우수하여 현재 연구 개발의 핫스팟이 되었습니다. 현재 PASP는 대부분 말레릭 무수화물을 원료로 하여 말레릭 무수화물 공정으로 합성됩니다.

2 연구진행

현재 PASP의 연구 개발은 합성 과정과 수정 기술에 초점을 맞추고 있습니다.

2.1 합성 프로세스 기술

L-아스파르트산을 사용하여 PASP를 합성하는 과정. 촉매가 있거나 없는 상태에서 L-아스파르트산을 가열하여 폴리숙시니미드 고체 분말을 얻은 다음 알칼리성 조건에서 가수 분해하여 PASP를 얻는 방법입니다. 이 공정의 전체 생산 공정은 환경을 오염시키는 "3가지 폐기물"과 부산물을 생성하지 않습니다. 간단한 생산 공정과 손쉬운 제어의 장점이 있지만 얻은 제품의 좁은 분자량 분포, 밝은 색상 등의 단점이 있습니다.

이온 액체를 사용하여 PASP를 합성하는 방법입니다. 이 방법은 말레릭 무수화물, 질소 함유 화합물 및 물을 정상 압력에서 1:(1-2):(1.5-2.5) 및 1-3시간 동안 60-90C의 질량비로 반응하여 말레산암모늄을 얻는 것입니다. 산성 이온 액체의 1%-5%를 말레산암모늄 용액에 촉매로 첨가하고 중합 반응을 정상 압력으로 수행하고 160-200C에서 폴리숙시니미드를 생성합니다. 폴리숙시니미드는 pH 10-12 및 20-40C에서 가수 분해되어 제품을 얻습니다. 이 방법은 친환경적일 뿐만 아니라 이온 액체 촉매를 재사용할 수 있어 생산 비용을 절감할 수

말레릭 무수화물과 암모니아를 사용하여 PASP를 합성하는 방법입니다. 이 방법은 녹은 말레릭 무수화물을 폐쇄형 원자로에서 암모니아와 반응시키고, 반응 후 남은 가스를 흡수하고, NaOH 용액을 첨가하고, 중화시켜 말레메이트 나트륨과 말레메이트 암모늄의 혼합물을 얻는 것입니다. 그런 다음 폐쇄형 원자로에서 직접 혼합물을 가열하고 교반 중에 다응축을 수행하고, 다응축 반응 후 물을 증발시켜 폴리숙시미드 고체를 얻습니다. 다른 원자로에 물을 넣고 교반을 시작하고, 폴리숙시미드 고체를 넣고, 천천히 NaOH 용액을 넣고, 가열하고, 가수분해를 수행하여 PASP 용액을 얻습니다. 이 방법은 PASP의 생산 과정을

PASP는 마이크로파 반 용매 방법에 의해 합성됩니다. 먼저 말레릭 무수화물 또는 후마르산과 암모니아 또는 암모늄 소금을 원료로 사용하고 소량의 용제를 첨가하며 마이크로파 주파수는 (915±50) MHz 또는 (2450±50) MHz이며 전력은 200-20000W입니다. 저분자중량 폴리숙시미드(PSI-I)를 합성하여 이때 용제를 완전히 회수하고 PSI-I를 원료로 사용하고 마이크로파 주파수는 동일하며 전력은 400-50000W입니다. 용제 없이 1-30분 동안 조사하여 고분자 석신 중량(PSII-II)을 얻으면 더 높은 중량을 얻을 수 있습니다. 이 방법은 공정이 간단할 뿐만 아니라 용매 분리가 필요하지 않으며 반응 속도가 빠르고 수율이 높으며 에너지 절약 및 오염이 적을 뿐만 아니라 제품의 분자량 및 스케일 억제 성능을 향상시킬 수 있지만 장비에 대한 요구 사항은 상대적으로 높습니다.

PASP를 합성하는 새로운 방법이 개발되었습니다. 이 방법은 원자로에 말레릭 무수화물을 첨가한 다음 원자로에 탈이온수를 첨가한 다음 25-35 mL/min의 속도로 암모니아를 통과시키는 것입니다. 여기서 탈이온수에 대한 말레릭 무수화물의 질량비는 1:(0.1-1), 암모니아에 대한 말레릭 무수화물의 어금니 비율은 1:(0.1-3); 암모니아를 통과한 후 20-40분 동안 60-100도로 가열한 다음 1-10시간 동안 중합 반응을 위해 140-240도로 계속 가열합니다. 반응 후 적갈색 액체를 분리 깔때기에 붓고 분리된 액체를 추출한 무수 에탄올을 첨가하여 다발성 물질을 얻고 건조시킨 후 PASP를 얻습니다. 이 방법은 PASP의 1단계 합성을 실현할 수 있고, 프로세스가 간단하며, 생산 효율성을 크게 향상시키고, 비용을 절감하며, 대규모 생산을 실현할 수 있습니다.

PASP는 액체 암모니아와 말레릭 무수화물을 원료로 사용하여 합성되었습니다. 말레릭 무수화물과 액체 암모니아의 어금니 비율, 말레산 암모늄의 합성 온도 및 시간, 중합 온도 및 시간, 가수 분해 pH가 폴리숙시미드 수율 및 PASP의 분자량에 미치는 영향을 연구했습니다. 그 결과 최적의 반응 조건은 (말레릭 무수화물) (액체 암모니아) = 1 1.2, 말레산 암모늄의 합성 온도는 85℃, 반응 시간은 2시간, 중합 온도는 210℃, 중합 시간은 4시간, 가수 분해 pH는 9였습니다. 촉매가 없는 상태에서 석신 수율은 95% 이상 높을 수 있습니다.

고체 산 촉매를 사용하여 PASP를 한 번에 합성하는 방법입니다. 이 방법은 다음과 같은 단계로 구성됩니다. 원자로에 수산화물을 넣고, 탈이온수를 넣고, 냉각수로 식힌 다음, 암모니아수를 떨어뜨리고, 반응이 완료된 후 물을 배출하는 방법. 반응기에 산성 변형 몬모릴로나이트 촉매와 액체 파라핀을 첨가하고, 반응을 위해 중합 온도까지 온도를 높이고, 반응 후 냉각수로 냉각하고, 반응 액체를 배출합니다. 회수를 위해 반응 액체에 액체 파라핀을 붓고, 적갈색 점성 액체를 얻어 원자로에 넣고, 탈이온수를 첨가하고 여과하여 침전물로 여과액을 침전시키고, 액체를 분리하고, PASP 촉매를 얻기 위해 필터를 건조합니다. 또한 약간 과도한 양의 암모니아 물을 추가하여 중합 및 가수분해 반응을 하나의 시스템으로 수행하여 합성 과정을 단순화하고 대규모 생산을 촉진할 수 있습니다.

2.2 수정 기술

PASP 분자의 단일 유형의 기능 그룹으로 인해 성능이 단일하고 적용이 제한적이므로 PASP 수정이 연구의 주류 방향이 되었습니다.

디카보닐 화합물로 수정된 PASP를 준비하는 방법입니다. 이 방법은 물을 용매로 사용하고 NaOH의 촉매 하에서 디카보닐 화합물과 폴리 숙시니미드를 반응시켜 디카보닐 화합물 변형 PASP를 얻습니다. 이 방법은 높은 규모의 억제 효율과 안정적이고 적절한 점도 평균 분자량을 가진 생태학적 변형 PASP를 얻을 수 있습니다.

쉬프 베이스 구조로 수정된 PASP를 합성하는 방법입니다. 이 방법은 다음 단계로 구성됩니다. 증류수로 채워진 원자로에 말레릭 무수화물을 첨가하고 30-60C의 수조에서 저은 다음 암모니아 물을 원자로에 떨어뜨리고 60-100C에서 0.5-3 h로 반응합니다. Ar 조건에서 오일 욕조를 180-240C로 가열하여 20-40분 동안 반응한 다음 디메틸포마미드를 첨가하여 점성 물질을 용해하고 제품 폴리숙시니미드를 얻습니다. 증류수로 채워진 원자로에 폴리숙시니미드와 티오카르바지드(CD)를 용해하고 6-12시간 동안 가열하여 제품 PASP/CD를 얻습니다. 마지막으로, PASP/CD의 수용액을 가열 및 환류하고 p-chlorobenzaldehyde Schi 방법에 의해 준비된 쉬프 베이스 구조를 가진 수정된 PASP 부식 억제제의 주요 체인은 생분해성 폴리머에 속하며 부식 억제율은 90% 이상에 이를 수 있습니다.

PASP의 스케일 억제 성능을 향상시키기 위해 이에 대한 수정 연구가 수행되었습니다. 결과에 따르면 중합에 의한 전구체 폴리숙시니미드를 얻기 위해 29.4g의 말레릭 무수화물을 사용했고, 폴리숙시니미드 양의 1/2을 매트릭스로 사용했으며, 고리를 여는 데 Thiourea를 사용했습니다. Thiourea의 양이 1g, 수정된 다응축 온도가 100C, 반응 시간이 2.5시간일 때 최고의 스케일 억제 효과를 가진 수정된 PASP를 얻었습니다. 적외선 분광학 분석 결과, Thiourea의 아미노 그룹이 원래 사이드 체인의 카복실 그룹과 응축되어 아미드 결합을 형성하고, 새로운 기능 그룹을 추가했습니다.

PASP 이식 중합체 및 그 합성 방법. 방법은 말레릭 무수화물과 우레아를 원료로 사용하고, 말레릭 무수화물, 증류수, 우레아 및 1:1 인-황산 혼합물을 오일 욕조 조건에서 4 목 플라스크에 넣고, 1 ~ 2 시간 동안 기계적으로 저어 제품을 고체상 반응 장치로 옮기는 것입니다. 점도 평균 분자량이 5,000 ~ 10,000이 될 때까지 식히고, 세척을 위해 증류수를 추가하고, 진공 필터 및 건조하여 폴리 석신 미드를 얻습니다. 일정량의 폴리 석신 미드와 물을 혼합하여 서스펜션을 형성하고, 적절한 양의 물과 트립 타민을 혼합한 후 천천히 서스펜션에 넣고 24 시간 동안 반응합니다. 이 방법으로 제조된 녹색, 효율, 무독성, 무독성, 생분해성 및 형광수 처리제는 산업용 순환 냉각수 처리에 사용되어 산업용수의 2차 오염과 수역의 비영양화를 줄입니다.

이미다졸 링과 긴 사슬 알칸을 포함하는 사이드 그룹을 가진 PASP 부식 억제제 및 그 준비 방법. 방법은 폴리숙시니미드가 용매의 알킬아민 화합물 및 2-아미노이미다졸과 반응하여 마지막으로 pH를 8-10으로 조정하여 나머지 다이미드 그룹을 가수 분해하여 원하는 부식 억제제를 얻는 것입니다. 여기서 알킬아민 화합물은 C6-C18의 알칸 화합물입니다. 방법에 의해 준비된 PASP 부식 억제제는 친수성 메인 체인과 소수성 사이드 체인을 가지고 있습니다. 친수성 메인 체인과 쇼트 체인 측 이미다졸은 금속 표면에 안정적으로 부착되어 친수성 효과 및 소수성 조정 효과를 통해 필름을 형성하며 두 번째 보호 인자를 부식시키는 역할을 합니다. 또한 PAPS 부식 억제제 제조를 위한 원료가 널리 보급되어 있으며 공정이 간단하고 환경 친화적이며 산업 생산에 적합합니다.

카르복실산군과 설폰산군을 포함하는 PSAP 유도체를 준비하는 방법. 이 방법은 아스파르트산을 원료로 사용하고 고체상 열 다응축법을 채택하여 폴리숙시니미드를 얻습니다. 폴리숙시니미드를 물에 녹인 후 2-aminoethanesulfonate과 글루타메이트 수용액을 동시에 낙하산으로 첨가하고 용액 pH를 8-10으로 조정하면 반응 온도는 10-30C, 반응 시간은 18-26시간으로 적갈색 투명 용액을 얻을 수 있습니다. 고체는 무수 에탄올로 침전되어 감소된 압력으로 여과된 후 아세톤으로 세척하여 황갈색 고체 제품을 얻으며 진공 건조 후 황산과 카르복실산군을 포함하는 PAPS 유도체를 얻습니다. 이 방법은 카르복실산과 설폰산군을 구조물에 도입하여 PASP의 종합적인 스케일 억제 및 분산 성능을 개선하고 스케일 억제 및 부식 억제 효과가 우수하며 생분해성이 우수합니다.