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聚天冬氨酸(Polyaspartic acid,缩写为PASP)是一种侧链带有大量羧基基团的水溶性氨基酸聚合物,具有良好的生物降解性和生物相容性。将PASP分子链间进行交联,可以得到微观结构呈空间网络状的PASP水凝胶。在PASP分子主链上酰胺键的亲水性、侧链羧基与水分子的结合性、交联结构对水的包容性共同作用下,PASP水凝胶具有优良的吸附和保持水的特性。这种特性使得PASP水凝胶在农林保水剂、日化用品、药物载体以及电子、建筑、包装材料等领域中具有广泛的用途。目前国内外虽已实现了PASP的大规模生产和应用,但在PASP水凝胶的开发中,由于生产工艺和成本的限制,仅限于实验室水平的研究。因此开发适合PASP水凝胶工业化生产的合成工艺,并通过中试将其实现大规模合成,将有力的推动PASP水凝胶的生产和应用水平,为PASP的产业化打下良好的基础。本文的工作主要有五方面内容：首先,对以二胺化合物为交联剂的非均相水解/交联一步法PASP水凝胶合成工艺进行了开发研究。通过对工艺条件的优化,得出最佳反应条件是：反应温度0℃、反应时间12 h、PSI单元环与NaOH的摩尔比为10：9、PSI单元环与肼的摩尔比为10：5,所得到的水凝胶产物最大吸水率为593 g/g,影响反应的显著性因素是反应温度。同时,通过对PASP水凝胶降解的研究表明,长时间的简单机械振动能够影响PASP水凝胶的交联结构,使其在交联点处断裂而解体；而酶促作用下能够导致PASP主链的断裂,使其降解。其次,研究了以环氧类化合物为交联剂、先水解再交联的均相法PASP水凝胶合成工艺,最优条件为：反应温度50℃、pH=4.8、溶剂量6 mL/g PSI、交联剂量0.16 M/M PSI (EGDGE)或0.2 M/M PSI (PEGDGE),产物最大吸水率分别为590g/g (EGDGE)和445g/g(PEGDGE),其中反应温度为影响产物吸水率的显著性因素。第三,分别采用两种工艺进行了PASP水凝胶的中试试验,优化了试验工艺条件,经多次连续试验证明了中试工艺和设备的稳定性。并且,在中试生产的基础上,采用环氧交联PASP水凝胶生产工艺,进行了万吨级PASP水凝胶生产线的设计。对整个生产线的物料和热量进行了衡算；依据中试经验和各工序中物料的通量的计算结果,进行了设备的设计和选型；对包括原材料、动力、人员工资及固定资产折旧在内的产品总成本和单位成本进行了核算。并且,在先期安装完毕的生产线上进行了PSI固相聚合和水解两个工序的试生产。在试生产情况下,估算该生产线的产能可达PASP水凝胶12491 t/y,完全符合生产线设计的要求。第四,将PASP水凝胶用作农林保水剂,分别以高羊茅、白蜡树苗、文冠果树苗为实验对象,研究了干旱胁迫下PASP水凝胶对植物生长的促进效果。其中,高羊茅施加PASP水凝胶后,在干旱胁迫下可使根长、根数、含水率分别超过对照区的117.50%、25.00%、46.08%,并与非干旱胁迫下的植株差距不大。白蜡树苗施加：PASP水凝胶后,不仅能提高其生长量,还可使死亡率降低近68.4%。而在干旱地区进行的文冠果移栽实验中,PASP水凝胶对植物的生长促进作用更为明显,三种移栽方式的成活率和叶片含水率相对于空白分别高出10～20%和20～140%；以QY、Mo、ABS/RC、TRO/RC、ETO/RC、 DIO/RC等叶绿素荧光参数为代表的生理指标也有明显的区别。最后,采用固相合成法,分别以邻苯二甲酸和丁二酸接枝的交联聚苯乙烯树脂微球为载体,合成了多代数的Asp树枝状聚合物并分别优化了其合成工艺条件；通过FTIR、NMR、元素分析等方式并结合羧基滴定结果证实其结构。并且,以脂肪酶体系为对象,分别采用吸附法和共价法进行了Asp树枝状聚合物固定化酶的初步研究。结果表明,采用三代分子分别以吸附法和共价法固定的酶活比一代分子高25.0%和42.8%；同代数的分子相对比,以共价法固定的酶活相较于吸附法高16.7%-33.3%。