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第 11 期 张玉玲，等: 天冬氨酸-柠檬酸共聚物对碳酸钙的抑制性能 ·1879·

为 0.2 s，X-ray 管电压和电流分别为 40 kV 和 40 mA。 子结构中含 1 个—OH 和 3 个—COOH 基团，易溶
2+
2+
于水，可与 Ca 、Mg 等金属离子螯合；天冬氨酸
2 结果与讨论
分子结构中含 2 个—COOH 和 1 个—NH 2 ，羧基分
2.1 PAC 的合成及表征 别为 α-羧基和 β-羧基，一定条件下，—COOH 与—
2.1.1 PAC 的合成 NH 2 基团能够发生酰胺化聚合反应，合成路线如下
柠檬酸（2-羟基-丙三羧酸）属于多元羧酸，分 所示：

合成路线分两步：首先，天冬氨酸分子结构中 2.1.3 红外谱图分析
—NH 2 与柠檬酸分子结构中—COOH 在催化剂和加 PAC 经乙醇纯化 4 次后，取少许纯化样品与 KBr
热条件下发生酰胺化反应，制得中间产物（PSI）； 进行研磨压片，制样后进行测试，其红外谱图见图 2。
然后在碱性条件下，使得中间产物水解，最终得到
天冬氨酸-柠檬酸共聚物（PAC）。
2.1.2 L-天冬氨酸和柠檬酸的摩尔比对 PAC 的影响
L-Asp 和 CA 共 0.2 mol，NaH 2 PO 4 为 1.92 g，
PC 为 15 mL，微波功率 1000 W 时辐射 10 min，考
察 n(L-Asp)∶n(CA) = 15∶1~7∶3 时，两单体的摩
尔比对 PAC 产率及其阻碳酸钙垢性能的影响见图 1。

图 2 PAC 的红外谱图
Fig. 2 Infrared spectrum of PAC

−1
由图 2 可看出，3392.55 和 1604.66 cm 附近的
吸收峰可能是由酰胺键中的—NH 和 C==O 基团伸
缩 引起的， 因为— C==O 基团的 吸收频率 在
−1
1850~1600 cm 附近，形式为伸缩振动，当与其相
连接的原子为 C、O、N 时，C==O 谱带分别出现在
−1
图 1 不同摩尔比对 PAC 的影响 1715、1735、1680 cm ，故可以根据 C==O 谱带的
Fig. 1 Effects of different molar ratio on PAC 不同区分酮、酯和酰胺；另外，C==O 因氮原子的共
轭作用，使 C==O 双键的电子云移向 C—N 单键，
图 1 中，PAC 对碳酸钙的阻垢率随摩尔比的减 C==O 双键上的电子云密度降低，力常数减小，所以
小而呈先上升后下降趋势，当 n(L-Asp)∶n(CA) = C==O 频率 降低为 1652.88 cm −1 。 911.76 和
9∶1 时，PAC 对碳酸钙的阻垢率达到最高值，为 1298.22cm −1 处的峰分别是由羧基中 C—O 伸缩振
91.26%，原因是当摩尔比较大或较小时，L-Asp 和 动、—OH 面外变形振动形成的。1074.28 cm 的峰是
–1
CA 达到过饱和度导致阻垢率降低。当 n(L-Asp)∶ —CH 2—和—CH—的弯曲振动形成的；而 1635.52 和
n(CA)大于 9∶1 时，PAC 产率均在 99%以上，原因 526.53 cm 附近的吸收峰是天冬氨酸分子的 β-构型
–1
是 L-ASP 结构中—NH 2 数量明显少于 CA 中—COOH， 形成的，说明天冬氨酸与柠檬酸确实发生了共聚反
当—NH 2 越多时，L-ASP 和 CA 酰胺化程度越强， 应，合成产物为 PAC。
产率越高，反之越低。当 n(L-ASP)∶n(CA) = 9∶1 2.1.4 核磁共振谱图分析
时，满足 PAC 产率和阻垢率均较高的要求。因此 以重水为溶剂，对纯化后的 PAC 进行核磁共振
L-天冬氨酸与柠檬酸的最佳摩尔比确定为 9∶1。 测试，结果见图 3。