微胶囊的制备及其用于仿生防污涂层的研究

发布时间：2020-06-13 23:06

【摘要】：海洋生物污损给海洋船舶、潜艇以及水下管道等海洋设施造成了巨大的危害,严重阻碍了海洋事业的发展。随着海洋开发的不断深化,海洋生物污损及污损防治研究显得越来越重要。传统的船舶防污涂料因其含有有机锡或氧化亚铜等有毒物质,终将退出历史舞台,防污涂料必将向着不含有机锡、低氧化亚铜、重金属杀菌剂含量少及无毒防污剂的方向发展。因此,研发环保高效无毒的防污涂料迫在眉睫。论文从仿生的角度出发,通过对自然界中表面微结构、生物防污剂、粘液渗出三种生物防污方式的人工模拟,构建出仿生微结构型、防污剂释放型与粘液渗出型相结合的防污涂料。本文主要制备了两种仿生防污涂料,通过体系的微观结构表征及表面性能测试,并结合实验模拟试验、实海挂板等手段对涂层的防污性能进行评估。(1)硅油微胶囊防污涂料。首先以尿素、甲醛为原料,以水为分散相,氯化铵与间苯二酚为交联固化剂,在表面活性剂剂作用下通过聚合反应获得了硅油微胶囊,然后将丙烯酸锌树脂与微胶囊混合,构建了仿生微结构与粘液渗出相结合的防污涂料。详细探讨了表面活性剂种类、搅拌速度、升温速度以及壁芯比等工艺参数对微胶囊形貌及性能的影响,优化了合成工艺。通过FTIR、TG/DTG、SEM分析微胶囊的结构与形貌,结合SEM以及表面接触角测量等手段分析防污性能变化的原因。利用实验室模拟与实海挂板实验相结合,探讨所构建的仿生防污涂层的防污性能。检测结果表明,硅油微胶囊的添加构建了涂层表面的微纳米结构,使得涂层的表面能降低,疏水性能增强。防污性能评估表明,涂层表面微纳米结构的构建以及硅油的缓释作用,涂层初期表现出良好的抑菌抑藻效果。但实海挂板试验结果显示,随着时间的推迟,涂层的防污性能逐渐减弱。(2)辣椒素/硅油微胶囊防污涂料。在硅油微胶囊的基础上,设计并制备出以辣椒素为防污剂,以二甲苯为溶剂,将辣椒素与硅油混合形成均质芯材,以脲醛树脂为缓释载体材料,实现硅油与辣椒素共同包覆,然后将丙烯酸锌树脂与微胶囊混合,构建了仿生微结构、粘液渗出与生物防污剂相结合的防污涂层。探讨了温度、搅拌速度以及聚乙烯醇分子量等工艺参数对微胶囊的影响,利用TEM、SEM、FTIR、TG/DTG以接触角变化等技术手段研究了微胶囊的理化性能。利用实验室模拟与实海挂板实验相结合,探讨所构建的仿生防污涂层的防污性能。实验结果表明:辣椒素的加入使得所构建的涂层表现出较硅油微胶囊涂层更好地防污效果,说明微结构、粘液渗出与防污剂的协同作用具有更好的防污性能。
【图文】：

生物污损,海洋污损生物,附着机理,污损生物

图１－２规船受到生物污损的情况逡逑Ｆｉｇ邋１－２．邋Ｔｈｅ邋ｄｅｆａｃｅｍｅｎｔ邋ｉｍａｇｅｓ邋ｏｆ邋ｍａｒｉｎｅ邋ｆｏｕｌｉｎｇ邋ｏｒｇａｎｉｓｍｓ邋ｏｎ邋ｖｅｓｓｅｌｓ．逡逑．１．３海洋污损生物的附着机理逡逑海洋生物污损的附着机理是防除海洋污损生物的理论基础，，有效理解污损生物

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图１－３生物污损过程示意图（王建华等，２０１６）逡逑Ｆｉｇ邋１－３．邋Ｔｈｅ邋ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｂｉｏｆｏｕｌｉｎｇ．逡逑１．１．４海洋污损生物的影响因素逡逑海洋生态环境对海洋污损生物具有重要的的影响，会严重影响其新陈代谢和生长逡逑繁殖，尤其是海水盐度、温度、ＰＨ以及水体流速等对于污损生物的附着数量和种类逡逑均会产生不同程度的影响，一般来说，富营养化、水温较高、水流速度缓慢的海域有逡逑利于污损生物的附着（张明明等，２００８）。逡逑影响海洋污损生物附着的因素大致可分为以下几个方面：逡逑（１）海洋生态环境。逡逑海洋污损生物的新陈代谢和生长繁殖与其所处海域的环境息息相关，尤其是海水逡逑盐度、温度、ＰＨ以及水体流速等对于污损生物的附着数量和种类产生了重要的影响。逡逑①盐度逡逑盐度与海洋污损生物的生长与繁殖息息相关，海洋中污损生物的种类众多，每种逡逑污损生物对于盐度的适应程度与范围也不尽相同（杨宗澄等，２０１６）。不同海域盐的逡逑组分不同，而这种差异导致了海洋污损生物程度的不同。据研究表明，随着盐度的降逡逑
【学位授予单位】：海南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ637

【参考文献】