两亲性防污树脂的合成与研究开题报告

 2023-10-12 11:42:52

1. 研究目的与意义

研究背景:

防污涂料多应用于船体和许多水下的静态结构例如浮筒、浮标、管道等为了防止黏液的附着和藻类等污染生物的生长。任何浸没在海水中的表面都容易有海洋生物的沉降,比如蛋白质、细菌、藻类或软体动物。黏液和藻类的堆积会增加船只在水中行驶时的摩擦阻力,导致速度降低、燃料消耗增加和机动性降低。在过去的几十年里,人们越来越意识到使用生物杀菌剂会导致部分的环境问题,从而开始了寻找绿色替代品的研究。目前市场上对于材料耐久性和环境可持续性要求的表面保护技术的需求也在不断增长。当前生物污垢是涂层劣化的主要原因,最终导致生物腐蚀、粗糙度增加和阻力加大,从而导致燃料消耗的大幅增加。虽然三丁基锡(TBT)是被用作克服这一问题的先驱类防污剂,但在法律对三丁基锡(TBT)进行禁止使用后,一些杀菌剂逐渐形成其替代品。这些杀菌剂在水生环境中释放率较高,对环境不友好,有潜在的污染危害问题。因此,市场上对于材料耐久性和环境可持续性要求的表面保护技术的需求也在不断增长。近年来,新型环保型防污材料和涂料的研究取得了令人鼓舞的进展,其中一些具有良好的性能,如绿色杀菌剂、新型有机基质、新型包埋和包埋技术、光诱导纳米复合材料和模拟天然疏水表面的防污结构。

研究目的:

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2. 研究内容和预期目标

本课题主要研究内容如下:
(1)研究亲水性单体对防污树脂的性能影响规律;
(2)研究疏水性单体对防污树脂的影响规律;
(3)研究反应条件及工艺对防污树脂的影响规律。


预期目标:
成功制备出两亲性防污树脂,通过控制单体配比、反应温度、反应时间、聚合工艺等条件研究得到对两亲性防污树脂的影响规律。


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3. 研究的方法与步骤

研究方法:
通过控制变量法选定最佳实验条件,采用逐步聚合法进行合成。选择异氰酸酯、季戊四醇四-3-巯基丙酸酯(PETMP)、聚乙二醇(PEG)和2,3,5,6-四氟-1,4-苯二甲醇为原料,合成一系列含氟二醇改性的聚硫脲,并对其防污性能进行研究。用傅里叶红外光谱仪,能谱仪,原子力显微镜,水接触角系统,拉伸机和划格法进行表征,使用小球藻进行防污性能测试和塔影湖静态浸泡进行静态防污性能测试。
研究步骤:

(1) 采用控制变量法选择异氰酸酯的种类

(2) 采用控制变量法选择最佳分子量的聚乙二醇

(3) 采用控制变量法选择最佳实验温度和时间

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4. 参考文献

[1] Cao M, Guo D, Yu C, et al. Water-repellent properties of superhydrophobic and lubricant-infused “slippery” surfaces: A brief study on the functions and applications[J]. ACS applied materials amp; interfaces, 2016, 8(6): 3615-3623. [2] Wang X, Liu Y, Gong Y, et al. Liquid flame spray fabrication of polyimide-copper coatings for antifouling applications[J]. Materials Letters, 2017, 190: 217-220.[3] Armstrong E, Boyd K G, Pisacane A, et al. Marine microbial natural products in antifouling coatings[J]. Biofouling, 2000, 16(2-4): 215-224.[4] 张占平, 齐育红, 刘述锡, 等. 船舶防污涂料与防污剂的研究进展[J]. 大连海洋大学学报, 2016, 21(2): 175-179.[5] 马春风, 吴博, 徐文涛, 等. 海洋防污高分子材料的进展[J]. 高分子通报, 2013(09): 87-95.[6] Guo H, Chen P, Tian S, et al. Amphiphilic marine antifouling coatings based on a hydrophilic polyvinylpyrrolidone and hydrophobic fluorine–silicon-containing block copolymer[J]. Langmuir, 2020, 36(48): 14573-14581. [7] Chen Z, Zhao W, Xu J, et al. Designing environmentally benign modified silica resin coatings with biomimetic textures for antibiofouling[J]. RSC Advances, 2015, 5(46): 36874-36881. [8] Barranco R C, Dos Santos R F, Hossain M S, et al. Tracking the evolution of words with time-reflective text representations[C]//2018 IEEE international conference on big data (big data). IEEE, 2018: 2088-2097.[9] TURNER A. Marine pollution from antifouling paint particles[J]. Marine Pollution Bulletin, 2010, 60(2): 159-171.[10] 任润桃, 梁军. 海洋防污涂料发展现状与研究趋势[J]. 材料开发与应用, 2014, 29(1): 1-8.

5. 计划与进度安排

第1周~第2周:查阅文献资料,撰写开题报告
第3周~第5周:设计实验步骤及工艺
第6周~第10周:完成相关实验
第11周~第12周:结构表征及性能测试
第13周~第14周:撰写毕业论文并准备答辩

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