水溶性高分子产品系列报道之三

聚天冬氨酸需大力开拓市场
□   石家庄开发区德赛化工有限公司  李峰  邢振平      石家庄铁道大学材料科学与工程学院  李更辰
    聚天冬氨酸是一种氨基酸的聚合物，天然存在于软体动物和蜗牛类的壳内。聚天冬氨酸大分子中含有丰富的酰
胺键、羧基等活性基团，并具有分散性、缓蚀性、吸湿性、生物降解性、环境友好性等特征，是一类多功能的环境
友好水溶性高分子材料。

国内生产工艺单一
    聚天冬氨酸合成方法主要有两类，一类是以L-天门冬氨酸为原料，另一类是以马来酸酐及其衍生物为原料。
以L-天门冬氨酸为原料的方法还分为直接热缩聚合、酸催化热缩聚合和在溶剂下催化聚合等三种方式。直接热缩
聚合法工艺简单，反应过程除生成少量水蒸汽外，对环境无任何污染，目前国内企业均采用该工艺。
    直接热缩聚合的工艺代表是美国Donlar公司，于1996年建成1.8万t/a装置，率先实现了聚天冬氨酸的工业
化生产。这种方法以粉化的L-天冬氨酸为单体，热缩聚合成聚天冬氨酸，转化率高于97％。因其属于无毒、无害、
无残留的环境友好型产品，美国环保等部门对其免检。
    国内方面，2000年5月德赛化工首先实现了直接热缩聚合法聚天冬氨酸的工业化生产，2009年又建成了一套
3000t/a装置。此外还有北京艾实华科技有限公司、山东淄博富聚生物化工有限公司、山东东营力帮化学制品有限
公司、江苏常州华泰氨基酸集团有限公司、河南洛阳康博生物制品有限公司等数十家企业生产聚天冬氨酸，部分产
品出口。

应用范围广阔
    聚天冬氨酸根据其相对分子质量的不同，可分别应用在农林业、石油开采、工业水处理及高吸水树脂等方面。
    ●农林业  在农业上聚天冬氨酸可作为肥料增效剂，能促进粮食、蔬菜、瓜果、花卉等农作物对养分的吸收，
促进根系的生长，增加产量、健壮植株、增强抗逆性，达到改善品质的效果。2007年以来，国内众多化肥企业纷
纷推出聚天冬氨酸化肥，如鲁西化工集团、中农润田化工有限公司、河南心连心化肥有限责任公司、山东联盟化工
有限公司等，年销量达到200万t，品种也由单一的聚天冬氨酸尿素变为聚天冬氨酸高塔复合肥、金肽四合一复合
肥等多品种共存的局面，呈现出蓬勃发展的势头。聚天冬氨酸还可与二硫代磷酸酯、二嗪磷、马拉硫磷、两维因等
多种杀虫剂合用，既能增加药效，又可增加产量、改善作物品质，起到一喷多效、降低劳动强度的效果。
　　●石油开采  聚天冬氨酸能与钙、镁、铜、铁等多种离子形成螯合物，附着在金属容器表面以阻止金属腐蚀，
是一种优良的缓蚀剂，特别适用于防止采油管线中由二氧化碳引起的腐蚀。聚天冬氨酸还能降低钻井液的粘度，具
有较好的抗盐和抗钙性能。近几年，国内油田化学品领域对聚天冬氨酸的需求量呈逐年增加的趋势。
    ●工业水处理  聚天冬氨酸具有阴离子表面活性剂的特征，水解后的聚天冬氨酸能螯合钴、镁、铜、铁等多价
金属离子，具有优良的阻垢缓蚀和分散作用，作为阻垢缓蚀剂广泛用于工业循环水、锅炉水、反渗透水、油田回收
水、海水淡化等水处理领域，特别适用于高硬度、高碱度、高pH值、高浓缩倍数的水处理系统。聚天冬氨酸在工
业水处理领域的用量逐年增加，目前年消费量达到2000t以上。预计今后几年，我国将成为世界水处理化学品市场
需求增长最快的国家，对聚天冬氨酸的需求量也会有较大增长。然而，相对于其他水处理剂，聚天冬氨酸的价格偏
高，这是制约其应用的主要障碍。
    ●洗涤剂  聚天冬氨酸在洗涤剂中的作用是使水软化、分散和抗垢，并可防止洗落的油垢重新沾污，其生物降
解性也十分令人瞩目。目前，传统洗衣粉用添加剂已开始由磷酸盐和有机磷酸酯类化合物向沸石、聚天冬氨酸等助
洗剂方向转换，其中国内日用化学品对聚天冬氨酸的年需求量已达3000 t左右；国外在这方面起步较早，如拜耳
的DXl00（聚天冬氨酸钠盐）已应用于洗涤业中，年销售量达6000t左右。
　　  ●其他  聚天冬氨酸的结构特点决定了其具有多功能性和环保性，国内关于聚天冬氨酸的应用研究成果众
多，如在医药上用作药物载体、在制革上用作鞣革剂、作为无机物的分散剂、新型的日化助剂和各种无毒、无污染
的专用精细化学品等。另外，经过交联处理的高分子量聚天冬氨酸可以作为强力吸水剂或制成离子交换树脂用于生
化分离。聚天冬氨酸聚酯还是聚脲领域的一种新型慢反应高性能脂肪族涂料，被称为第三代聚脲，可以制备具有高
耐候性和耐化学腐蚀性的防护涂料、快速固化型面漆以及直接涂于金属基材的快速固化涂料等。

推广应用有待强化
    国外聚天冬氨酸的生产已经实现了系列化，不同分子量的产品可应用于不同领域。国内方面，虽然现有工艺取
得了较高的产率，但是应用效果还不够稳定，今后应在聚合产物分子量、酰胺和酰亚胺结构、α肽键和β肽键结构、
支化度等结构控制技术方面加强研究，并强化聚合产物结构特征与性能的关系研究。
    在市场推广方面，国内企业应加大投入。目前聚天冬氨酸的应用研究大多数停留在实验室阶段，无法真正转化
成市场产品。建议国家相关部门加大对聚天冬氨酸应用方面的引导与扶持力度，与此同时，科研单位应加强与生产
企业的结合，共同推进聚天冬氨酸产品的市场化。