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两性纳米粒子的制备及其在海洋防污涂料中初步应用研究

发布时间:2017-09-06 14:27

  本文关键词:两性纳米粒子的制备及其在海洋防污涂料中初步应用研究


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【摘要】:为了解决传统防污涂料中的重金属对海洋生态环境造成污染的问题,本实验研发了一种掺杂甜菜碱类纳米粒子的自抛光型海洋防污涂料。此种防污涂料,能够在流动的海水中随基料的水解而不断更新,并借助于嵌段聚合物的两亲性实现纳米粒子的核壳结构的翻转,包裹在内层的甜菜碱结构得以暴露,在涂料表面形成抗吸附层,从而实现减弱和防止海洋污损生物的附着生长的功能,达到海洋防污的效果。本课题组曾通过原子转移活性自由基(ATRP)两步法以甲基丙烯酸正丁酯(BMA)、丙烯酸丁酯(BA)为第一单体与甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEMA)聚合生成两种两亲性嵌段聚合物PBMA-b-PDMAEMA和PBA-b-PDMAEMA。但两步合成嵌段聚合物时,DMAMEA样品必须过量且转化率低。本文通过顺序加料法的方式一步合成了这两种嵌段聚合物,所有的单体转化率均在95%以上,达到了近乎“原子经济”的转化水平,为工业化生产提供了可行性条件。其次,将两性纳米粒子掺入到涂料的基料当中去,对水解及抗菌实验涂料的防污性能展开了初步的探索。发现涂层水解速率与纳米粒子含量、纳米粒子分子量以及纳米粒子嵌段比的相关。抗菌实验揭示自更新涂层可以有效抑制金黄色葡萄球菌在涂层表面的附着。海洋防污测试表明掺杂两性纳米粒子能够有效提高自更新涂料的海洋防污性能。
【关键词】:环境友好 海洋防污涂层 自更新 甜菜碱 两性纳米粒子 嵌段聚合物
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TQ637;TB383.1
【目录】:
  • 摘要4-5
  • ABSTRACT5-8
  • 第1章 绪论8-24
  • 1.1 课题研究背景及意义8-9
  • 1.2 海洋生物污损9-13
  • 1.2.1 海洋生物污损的主要危害9-10
  • 1.2.2 海洋污损生物黏附的基本过程10-13
  • 1.3 防污涂层简介13-22
  • 1.3.1 防污涂料的发展历史14
  • 1.3.2 低表面能涂料14-16
  • 1.3.3 仿生涂料16-17
  • 1.3.4 防污剂的无毒化17-19
  • 1.3.5 有机硅树脂简介19-20
  • 1.3.6 两性纳米粒子与甜菜碱20-22
  • 1.4 本课题的研究意义和主要研究内容22-24
  • 1.4.1 研究意义22
  • 1.4.2 主要研究内容22-24
  • 第2章 实验部分24-32
  • 2.1 实验材料24-26
  • 2.1.1 实验试剂24-25
  • 2.1.2 实验仪器25-26
  • 2.2 实验部分26-32
  • 2.2.1 实验试剂及原料的处理26-27
  • 2.2.1.1 单体BMA、BA、DMAEMA的干燥及去除阻聚剂26
  • 2.2.1.2 二甲苯的干燥26
  • 2.2.1.3 溴化亚铜的纯化26-27
  • 2.2.2 两性纳米粒子的合成27-29
  • 2.2.2.1 PDMAEMA-b-PBMA的合成27-28
  • 2.2.2.2 PBA-b-PDMAEMA的合成28-29
  • 2.2.2.3 纳米粒子的季铵盐化反应29
  • 2.2.3 可水解的有机硅基料的制备29-30
  • 2.2.4 防污涂料的制备与水解速率测试30
  • 2.2.5 抗菌实验30-31
  • 2.2.6 海洋挂板实验31-32
  • 第3章 两性纳米粒子的合成及表征32-48
  • 3.1 引言32
  • 3.2 反应机理32-34
  • 3.3 嵌段聚合物的合成与表征34-40
  • 3.4 两性纳米粒子的合成与表征40-46
  • 3.5 本章小结46-48
  • 第4章 防污涂料的制备与性能研究48-65
  • 4.1 引言48
  • 4.2 反应机理48-50
  • 4.3 防污涂料表面亲水性测试50-52
  • 4.4 防污涂料的水解速率测定52-57
  • 4.5 防污涂料防污性能测试57-63
  • 4.6 本章小结63-65
  • 结论65-67
  • 参考文献67-72
  • 攻读硕士学位期间发表的学术论文72-74
  • 致谢74


本文编号:803663

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