聚天冬氨酸钠(polyaspartate,PASP)是由L-天冬氨酸为单体组成的氨基酸聚合物。其主链上具有多个由氨基和羧基缩合而成的酰胺键,侧链上具有多个羧基,具有良好的生物相容性及生物降解性,是一种性能独特、环境友好型的水溶性高分子材料,在工业、农业和医药领域均具有十分广泛的应用。特別是,它还具有优良的保湿性能,可用于日用化妆品和保健用品的制造。聚天冬氨酸钠的合成最早报道于1958年,目前主要有两条路线:1)以顺丁烯二酸酐及其衍生物和含氮化合物为原料进行热缩聚合,通过此方法合成的产物相对分子质量相对较低、纯度不高、颜色深、气味大,极大地限制了聚天冬氨酸的应用;2)通过L-天冬氨酸先合成聚琥珀酰亚胺(PSI),然后用氢氧化钠水解得到聚天冬氨酸钠。合成的产物具有相对分子质量高、纯度高、气味小等特点。
制备方法
1、聚琥珀酰亚胺(PSI)的制备
称取30g ASP于100mL三口圆底烧瓶中,加人适量H3PO4，于室温下搅拌混匀,抽换气,保持氮气氛围,于一定温度下聚合并反应一定时间。冷却至室温,将反应物研碎,用2%的NaHCO3溶液洗涤至pH值为7-8,离心后除去上清液,将固体置于40℃真空烘箱中干燥,即得中间产物聚耽珀酰亚胺。
2、聚天冬氨酸钠的制备
将上述产物干燥后,取2.5g聚琥珀酰亚胺溶于NaOH溶液(2mol/L,15mL)中,在50℃下进行水解反应1h,反应结束后将反应液进行过滤,除去不溶物,将得到的滤液透析后冻干,即得聚天冬氨酸钠[1]。
应用
1、韶晖等人以L-天冬氨酸为原料合成了几种不同Mw的聚天冬氨酸钠,并采用静态阻垢评定法、锌试剂分光光度法和测定透光率等方法对聚天冬氨酸钠进行了阻碳酸钙、稳定锌离子和分散氧化铁能力的测定。结果表明:Mw为4700的聚天冬氨酸钠在质量浓度为5mg/L时,对CaCO3的阻垢率达到90%以上,具有最优的阻碳酸钙垢能力;Mw为9060的聚天冬氨酸钠在质量浓度大于40mg/L时,对Zn(OH)2的阻垢率大于80%,对锌离子可起到一定的稳定作用;分散氧化铁的能力均好于聚马来酸和聚丙烯酸,说明聚天冬氨酸钠适用于冷却水的处理[2]。
2、沈翠云等人利用皮肤水分测试仪和皮肤水分流失测试仪,考察了添加低、高分子量及不同质量分数聚天冬氨酸钠(PASP)的保湿化妆品作用于人体皮肤后的水分含量和经表皮水分散失情况。结果表明,高分子量聚天冬氨酸钠对皮肤的保湿效果较好、锁水效果显著,高分子量聚天冬氨酸钠在质量分数为0.8%时,使皮肤水分含量的增长率达到0.5%以上,对皮肤的保湿效果与透明质酸相当.使用皮肤弹性测试仪对新鲜猪皮进行了体外透皮实验,测试了使用聚天冬氨酸钠前后猪皮弹性状况的变化,表明聚天冬氨酸钠具有提高皮肤弹性的效果。聚天冬氨酸钠代替目前广泛使用的透明质酸作为化妆品中的保湿剂具有良好的发展前景[3]。
3、为了贯彻执行国家倡导的低碳环保政策、保护生态环境,郭俊华将清洗剂试验样品采用植物提取的表面活性技术,配方通过研究分析和筛选比对,确定选用聚天冬氨酸钠盐为本试验配方的洗涤螯合助剂。检测分析数据证明,该方法提高了清洗剂的去污清洗能力,减少了洗后有害残留物质对自然环境的污染,更加环保和节省水利资源.经过测试,聚天冬氨酸钠对碳酸钙的阻垢率达到了100％,清洗去污比常用螯合剂提高了27.96％,使清洗剂成为去污易洗、消毒抑菌的多用途清洗剂产品,综合性能优良[4]。
参考文献
[1] 董怡麟,张浩,陈金龙. 化妆品级聚天冬氨酸钠的制备[J]. 应用化学,2020,37(8):883-888. DOI:10.11944/j.issn.1000-0518.2020.08.200062.
[2] 韶晖,冷一欣,叶青. 聚天冬氨酸钠的阻垢性能[J]. 精细石油化工,2003(2):33-35. DOI:10.3969/j.issn.1003-9384.2003.02.011.
[3] 沈翠云,梁超群,喻丹丹,等. 聚天冬氨酸钠在护肤品中的应用[J]. 日用化学工业,2017,47(2):82-86. DOI:10.13218/j.cnki.csdc.2017.02.005.
[4] 郭俊华. 聚天冬氨酸钠盐在多功能清洗剂中的应用[J]. 清洗世界,2017,33(9):20-25. DOI:10.3969/j.issn.1671-8909.2017.09.005.