掺杂聚苯胺防污添加剂的制备及其在涂料中防污与防腐性能研究
发布时间：2021-07-28 21:57
生物污损是阻碍航运业发展的主要因素之一,对船舶等设备的安全使用带来了威胁,并且直接对国民经济造成不可估量的损失和危及人民生命财产安全,因此研究防污涂料具有重要意义。传统的防污涂料由于具有毒性而逐渐被禁用,未来防污研究朝着环保和高效化方向发展。聚苯胺高分子材料由于其独特的掺杂机制和生物相容性等优点,将该材料掺杂或复合不同防污物质可赋予其多样的功能,为环保型防污添加剂的研究开辟了新的路径。本文首先制备本征态聚苯胺以及聚苯胺分别掺杂纳米类、无机酸类、有机酸类、盐类等具有防污性能的9种物质,总共合成10种聚苯胺材料,并通过较为全面的表征手段分析聚苯胺材料的结构和形貌。将聚苯胺材料以及聚苯胺复合生物防污剂芦竹碱材料作为防污添加剂,同丙烯酸树脂共混制备涂层,对比不同聚苯胺防污添加剂在涂层中的防污性能,从而得到防污性能好的涂层。最后通过防腐测试方法进一步研究涂层的耐蚀性能,总结分析聚苯胺材料在涂层中的防污防腐机理。具体包括以下三个方面的研究内容:（1）通过化学氧化合成法制备无机酸类（盐酸、硫酸、磷酸）、有机酸类（十二烷基苯磺酸、单宁酸）、盐类（木质素磺酸钠、苯甲酸钠）、纳米类（氧化石墨烯、石墨烯）等...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
现场调研海洋中设施
华南理工大学硕士学位论文2藻和藻类孢子等，最常见的大型污损生物有藤壶、绿藻、硅藻、盘管虫、贻贝等（如图1-2）。藤壶是生物污损中最常见的节肢动物，市场上所有成功的防污涂料都必须能够控制藤壶的附着[4]；绿藻是导致全世界人造表面“软”结垢的最常见的大型藻类之一，已被用作生物污损和附着力实验研究的生物模型[5]；硅藻是单细胞藻类，对防污涂料具有很高的抵抗力，藻类通过水流和局部的水运动或重力作用而被带到表面，可分泌多糖而粘附在表面[6]。a细菌，b绿藻，c分泌粘合剂，d硅藻，e盘管虫幼虫，f藤壶幼虫，g成年藤壶，h成年块茎虫，i成年贻贝，j绿藻单株植物图1-2具有代表性的一系列污损生物[7]船舶在海洋中航行时会有成千上万的海洋生物在表面定殖，了解生物污损的附着过程和机理，有助于实现防除污损生物的目标[8]。污损生物在设施表面定殖结垢有三个典型的关键过程：一是生物污损的初级阶段，表面堆积一些有机分子（蛋白质，多糖和糖蛋白等），从而表面形成一层有机调节膜；二是细菌的定居阶段，主要为可逆的接近过程（吸附）和不可逆的附着过程（粘附），表面有机调节膜为细菌提供附着的可能性，细菌本身分泌大分子粘性物质加固其在表面的附着，从而形成初级定殖；三是微生物膜的形成为更多的多细胞生物提供了食物，从而形成了一层生物膜，细菌、硅藻、大型藻类的孢子和原生动物是主要的定居者，各种各样的海洋巨噬生物的幼体（水生动物，藤壶，贻贝，管状蠕虫）到达表面[3]。海洋生物污损形成过程易受到许多因素的影响，主要影响因素包括盐度、pH值、
第一章绪论3温度、流速、营养水平和太阳辐射强度等，所有因素均随季节、空间和深度的变化而发生变化，因此海洋生物污损发生过程随机且复杂。大部分生物污损在海洋构筑物表面定殖的发展过程见图1-3，也有许多不同于这些生长步骤的复杂过程。主要开始产生污损危害的是生物污损定殖后的过程，因此防除海洋生物污损要将污损形成控制在浮游过程中。图1-3海洋污损形成过程[3]目前海洋生物污损防除的方法主要包括物理防污法、生物防污法和化学防污法等。其中，物理方法较为直接，但耗费大量的人力和物力；生物防污法是近年来新兴的研究角度，将生物防污剂加入涂层中引起了科研工作者的关注。防污涂层是所有方法中使用较少人力和物力，且对防止微生物和大型生物附着是最有效和长效的方法[8]。海洋污损防除方法物理防污法：人工机械清除、超声波处理等生物防污法：通过具备生物活性的物质如辣椒素、有机酸和芦竹碱等天然提取物作为防污添加剂，干扰生物信号阻止生物附着化学防污法：较为广泛的方法，过去常用涂覆含有毒杀菌剂的涂层起到防污作用，现兴起环保型防污涂层研究图1-4主要生物防除方法
【参考文献】：
期刊论文
[1]单宁酸二次掺杂聚苯胺纳米材料的制备及防腐性能[J]. 杨小刚,张国兵,王志强,孙瑞雪. 高分子材料科学与工程. 2017(09)
[2]聚苯胺及其衍生物在杀菌防污领域的应用进展[J]. 王纪孝,蔡玮,全晓冬. 化工学报. 2017(S1)
[3]富镍导电涂层在模拟海水中的耐蚀性能研究[J]. 张心华,周仲康,徐群杰,陈晓春,闫爱军,廖强强,葛红花. 中国腐蚀与防护学报. 2017(02)
[4]Conductive Polyaniline/Cellulose/Graphite Composite Films with High Thermal Stability and Antibacterial Activity[J]. JingHuan Chen,JinGang Liu,WenTao Zhang,Kun Wang,XueRen Qian,RunCang Sun. Paper and Biomaterials. 2017(01)
[5]聚苯胺/氧化石墨烯导电复合材料的制备[J]. 周宝珍,曲顺志,孙同杰,闫路瑶,赵丽,胡海青. 青岛科技大学学报(自然科学版). 2014(05)
[6]多元羧酸掺杂聚苯胺的形貌及性能研究[J]. 杨显,马新起,杨小刚. 材料导报. 2013(24)
[7]导电聚苯胺在海洋装备防腐防污中的应用[J]. 郑豪,叶瑛. 腐蚀科学与防护技术. 2013(05)
[8]盐酸掺杂态聚苯胺的合成、表征及电化学性能研究[J]. 吴保安,陈德茂,刘奇,李国纲,唐会毅,阳浩,於舟. 功能材料. 2012(S2)
[9]共掺杂聚苯胺的合成及其循环特性研究[J]. 张洪涛,潘健,张余莉,范例. 电池工业. 2012(05)
[10]包埋苯甲酸钠微球的制备及在海洋防污涂料中的抑菌研究[J]. 史航,石建高,陈晓蕾,刘永利,王鲁民. 高分子通报. 2011(01)
博士论文
[1]聚苯胺微/纳米结构的构建与表征[D]. 王俊生.天津大学 2009
硕士论文
[1]二次掺杂聚苯胺纳米材料的制备及其性能研究[D]. 魏民.青岛科技大学 2018
[2]溴代聚苯胺的制备及其在抗菌、防腐防污涂料中的应用[D]. 蔡玮.天津大学 2017
[3]功能酸掺杂聚苯胺材料的制备及性能研究[D]. 杨显.河南大学 2014
[4]海洋防污性能评价方法及其在防污涂料中的应用[D]. 沈明.浙江海洋学院 2014
[5]季铵盐海洋防污涂层研究[D]. 仇春红.大连海事大学 2012
[6]掺杂聚苯胺/环氧树脂防腐涂料制备与防腐性能研究[D]. 罗丞.哈尔滨工程大学 2011
[7]聚苯胺抗菌、抗黏附作用的理论及实验研究[D]. 田继权.重庆大学 2010
[8]新型防污剂的合成及其在涂料中的应用[D]. 邢杰.兰州理工大学 2010
[9]几种船舶涂层失效过程的电化学阻抗谱研究[D]. 贾芳科.北京化工大学 2009
[10]新型聚苯胺涂层的制备及其涂覆体系的电化学阻抗谱研究[D]. 夏大海.天津大学 2009
本文编号：3308724
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
现场调研海洋中设施
华南理工大学硕士学位论文2藻和藻类孢子等，最常见的大型污损生物有藤壶、绿藻、硅藻、盘管虫、贻贝等（如图1-2）。藤壶是生物污损中最常见的节肢动物，市场上所有成功的防污涂料都必须能够控制藤壶的附着[4]；绿藻是导致全世界人造表面“软”结垢的最常见的大型藻类之一，已被用作生物污损和附着力实验研究的生物模型[5]；硅藻是单细胞藻类，对防污涂料具有很高的抵抗力，藻类通过水流和局部的水运动或重力作用而被带到表面，可分泌多糖而粘附在表面[6]。a细菌，b绿藻，c分泌粘合剂，d硅藻，e盘管虫幼虫，f藤壶幼虫，g成年藤壶，h成年块茎虫，i成年贻贝，j绿藻单株植物图1-2具有代表性的一系列污损生物[7]船舶在海洋中航行时会有成千上万的海洋生物在表面定殖，了解生物污损的附着过程和机理，有助于实现防除污损生物的目标[8]。污损生物在设施表面定殖结垢有三个典型的关键过程：一是生物污损的初级阶段，表面堆积一些有机分子（蛋白质，多糖和糖蛋白等），从而表面形成一层有机调节膜；二是细菌的定居阶段，主要为可逆的接近过程（吸附）和不可逆的附着过程（粘附），表面有机调节膜为细菌提供附着的可能性，细菌本身分泌大分子粘性物质加固其在表面的附着，从而形成初级定殖；三是微生物膜的形成为更多的多细胞生物提供了食物，从而形成了一层生物膜，细菌、硅藻、大型藻类的孢子和原生动物是主要的定居者，各种各样的海洋巨噬生物的幼体（水生动物，藤壶，贻贝，管状蠕虫）到达表面[3]。海洋生物污损形成过程易受到许多因素的影响，主要影响因素包括盐度、pH值、
第一章绪论3温度、流速、营养水平和太阳辐射强度等，所有因素均随季节、空间和深度的变化而发生变化，因此海洋生物污损发生过程随机且复杂。大部分生物污损在海洋构筑物表面定殖的发展过程见图1-3，也有许多不同于这些生长步骤的复杂过程。主要开始产生污损危害的是生物污损定殖后的过程，因此防除海洋生物污损要将污损形成控制在浮游过程中。图1-3海洋污损形成过程[3]目前海洋生物污损防除的方法主要包括物理防污法、生物防污法和化学防污法等。其中，物理方法较为直接，但耗费大量的人力和物力；生物防污法是近年来新兴的研究角度，将生物防污剂加入涂层中引起了科研工作者的关注。防污涂层是所有方法中使用较少人力和物力，且对防止微生物和大型生物附着是最有效和长效的方法[8]。海洋污损防除方法物理防污法：人工机械清除、超声波处理等生物防污法：通过具备生物活性的物质如辣椒素、有机酸和芦竹碱等天然提取物作为防污添加剂，干扰生物信号阻止生物附着化学防污法：较为广泛的方法，过去常用涂覆含有毒杀菌剂的涂层起到防污作用，现兴起环保型防污涂层研究图1-4主要生物防除方法
【参考文献】：
期刊论文
[1]单宁酸二次掺杂聚苯胺纳米材料的制备及防腐性能[J]. 杨小刚,张国兵,王志强,孙瑞雪. 高分子材料科学与工程. 2017(09)
[2]聚苯胺及其衍生物在杀菌防污领域的应用进展[J]. 王纪孝,蔡玮,全晓冬. 化工学报. 2017(S1)
[3]富镍导电涂层在模拟海水中的耐蚀性能研究[J]. 张心华,周仲康,徐群杰,陈晓春,闫爱军,廖强强,葛红花. 中国腐蚀与防护学报. 2017(02)
[4]Conductive Polyaniline/Cellulose/Graphite Composite Films with High Thermal Stability and Antibacterial Activity[J]. JingHuan Chen,JinGang Liu,WenTao Zhang,Kun Wang,XueRen Qian,RunCang Sun. Paper and Biomaterials. 2017(01)
[5]聚苯胺/氧化石墨烯导电复合材料的制备[J]. 周宝珍,曲顺志,孙同杰,闫路瑶,赵丽,胡海青. 青岛科技大学学报(自然科学版). 2014(05)
[6]多元羧酸掺杂聚苯胺的形貌及性能研究[J]. 杨显,马新起,杨小刚. 材料导报. 2013(24)
[7]导电聚苯胺在海洋装备防腐防污中的应用[J]. 郑豪,叶瑛. 腐蚀科学与防护技术. 2013(05)
[8]盐酸掺杂态聚苯胺的合成、表征及电化学性能研究[J]. 吴保安,陈德茂,刘奇,李国纲,唐会毅,阳浩,於舟. 功能材料. 2012(S2)
[9]共掺杂聚苯胺的合成及其循环特性研究[J]. 张洪涛,潘健,张余莉,范例. 电池工业. 2012(05)
[10]包埋苯甲酸钠微球的制备及在海洋防污涂料中的抑菌研究[J]. 史航,石建高,陈晓蕾,刘永利,王鲁民. 高分子通报. 2011(01)
博士论文
[1]聚苯胺微/纳米结构的构建与表征[D]. 王俊生.天津大学 2009
硕士论文
[1]二次掺杂聚苯胺纳米材料的制备及其性能研究[D]. 魏民.青岛科技大学 2018
[2]溴代聚苯胺的制备及其在抗菌、防腐防污涂料中的应用[D]. 蔡玮.天津大学 2017
[3]功能酸掺杂聚苯胺材料的制备及性能研究[D]. 杨显.河南大学 2014
[4]海洋防污性能评价方法及其在防污涂料中的应用[D]. 沈明.浙江海洋学院 2014
[5]季铵盐海洋防污涂层研究[D]. 仇春红.大连海事大学 2012
[6]掺杂聚苯胺/环氧树脂防腐涂料制备与防腐性能研究[D]. 罗丞.哈尔滨工程大学 2011
[7]聚苯胺抗菌、抗黏附作用的理论及实验研究[D]. 田继权.重庆大学 2010
[8]新型防污剂的合成及其在涂料中的应用[D]. 邢杰.兰州理工大学 2010
[9]几种船舶涂层失效过程的电化学阻抗谱研究[D]. 贾芳科.北京化工大学 2009
[10]新型聚苯胺涂层的制备及其涂覆体系的电化学阻抗谱研究[D]. 夏大海.天津大学 2009
本文编号：3308724
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