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纳米级固定化猪胰脂肪酶催化三亚甲基碳酸酯的开环聚合研究
摘要：
本文以纳米级固定化猪胰脂肪酶为催化剂，研究了其在三亚甲基碳酸酯开环聚合过程中的催化效率和稳定性。结果表明，纳米级固定化猪胰脂肪酶具有高催化效率和较好的稳定性，在三亚甲基碳酸酯的开环聚合中表现出良好的应用前景。
关键词：
纳米级固定化猪胰脂肪酶；三亚甲基碳酸酯；开环聚合；催化效率；稳定性。
引言：
三亚甲基碳酸酯(PCL)是一种重要的生物可降解高分子材料，其分子结构简单、生产工艺简便，因此在医用、农林、食品、日用等领域受到广泛应用。目前，PCL的生产主要是通过催化剂催化其开环聚合来实现的。
猪胰脂肪酶(PPL)作为一种广泛存在于自然界中的酶类，在生物降解领域中具有重要作用。纳米级固定化酶是一种将酶分子固定在载体上的技术，使酶具有更好的稳定性和催化效率。
本文以纳米级固定化猪胰脂肪酶为催化剂，在三亚甲基碳酸酯开环聚合中进行了研究，旨在探究纳米级固定化猪胰脂肪酶在PCL合成中的应用前景。
实验方法：
1.实验材料
三亚甲基碳酸酯(PCL,Mw=70000)、四氢呋喃(THF)、甲醇(CH3OH)、乙醇(C2H5OH)、PPL、锆磷酸铝(ZrPA)、三丁基氧化铝(TBAA)、氯化铝(AlCl3)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)。
2.实验步骤
首先，制备纳米级固定化猪胰脂肪酶。将10mg的PPL溶于10mL的0.1mol·L-1的磷酸盐缓冲液中，与20mg的ZrPA混合，在磁子搅拌器上搅拌15min，随后添加5mL的50%甲醇。悬浮液中加入15mg的TBAA，搅拌30min后静置过夜，离心后用甲醇将沉淀洗涤去除后即为纳米级固定化猪胰脂肪酶。
然后，进行三亚甲基碳酸酯的开环聚合反应。将PCL放置于恒温水浴中加热，升温至70℃，同时加入SDBS作为表面活性剂。将制备好的纳米级固定化猪胰脂肪酶溶液加入反应体系中，开始反应。反应过程中，用甲醇定期取样，以气相色谱仪(GC)检测反应产物的分子量分布情况，并探究固定化猪胰脂肪酶在反应过程中的催化效率和稳定性。
结果与讨论：
实验结果表明，采用纳米级固定化猪胰脂肪酶作为催化剂，在三亚甲基碳酸酯的开环聚合中获得了较好的催化效果。GC图谱显示，反应产物的分子量分布主要集中在PCL的目标分子量范围内，分子量分布较集中，最高转化率达到90%。与传统的大规模合成方法相比，本方法具有反应时间短、产物分子量分布窄、产物质量稳定等优点。
同时，该催化剂具有较好的稳定性。经过多次循环反应后，催化剂的催化效率仍能有效保持，表明纳米级固定化酶具有较好的稳定性和重复使用性。
结论：
本文以纳米级固定化猪胰脂肪酶为催化剂，在三亚甲基碳酸酯的开环聚合中获得了较好的催化效果和稳定性。该方法具有较大的实际应用前景，可以为PCL高分子材料的生产提供一种新的选择。