【摘要】：海洋生物污損對船舶、海洋設(shè)備造成的問題日益明顯,給人們帶來了人力,物力的損失。目前,解決海洋污損的主要途徑是給船舶、海洋設(shè)備涂刷海洋防污涂料,海洋防污涂料起到防污作用的關(guān)鍵成分是海洋防污劑,但是現(xiàn)有的防污劑大多對海洋環(huán)境及生態(tài)造成嚴重影響,因此,研究一種新型、環(huán)境友好型的海洋防污劑,對解決海洋生物污損起到了不可忽視的作用。本論文以殼聚糖作為基本研究材料,分別研究了不同分子量的殼聚糖及化學(xué)改性之后的殼聚糖的抗菌防污性能,并將殼聚糖作為防污劑,加入到實驗室自制的丙烯酸鋅防污涂料中,進行實海掛板。主要工作如下:以三種不同分子量的殼聚糖為研究對象,通過抑菌圈直徑的大小測試低、中、高三種分子量殼聚糖對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抗菌性能,利用平板計數(shù)法測定了三種殼聚糖對小新月菱形藻的抗海藻能力,并將殼聚糖作為防污劑,加入到實驗室自制的丙烯酸鋅自拋光樹脂中,制備成涂料,在威海榮成進行實海掛板實驗。結(jié)果表明:低分子量的殼聚糖的抗菌,抗海藻,防污性能要略微優(yōu)于其他兩種殼聚糖利用殼聚糖的C_2-NH_2和C_6-OH活性基團,采用兩步法合成了具有雙抗菌官能團的殼聚糖衍生物。通過紅外光譜表明,苯甲酰氯與C_6-OH發(fā)生了酯化反應(yīng),在C_2-NH_2發(fā)生了季銨化反應(yīng),這樣殼聚糖就具有兩個抗菌基團。同時,分別合成了兩種單官能團的殼聚糖—苯甲酰殼聚糖和季銨化殼聚糖�？咕�,抗海藻和防污性能測試表明,雙官能度殼聚糖衍生物要強于單官能團和未修飾的殼聚糖。利用殼聚糖C_2-NH_2和C_6-OH活性基團易于改性的特點,與氯乙酸反應(yīng),合成了N,O-羧甲基殼聚糖,之后利用殼聚糖的螯合作用,引入銅離子,合成了N,O-羧甲基殼聚糖銅螯合物。同時,直接利用原料殼聚糖,引入銅離子,生成另一種防污劑殼聚糖銅。通過紅外,XRD、熱重分析表明銅離子成功與殼聚糖和殼聚糖衍生物成功螯合。通過電導(dǎo)率間接測試銅離子的緩釋性能,發(fā)現(xiàn)N,O-羧甲基殼聚糖銅中銅離子釋放速率比殼聚糖銅中銅離子釋放速率緩慢。通過抗菌、抗海藻和防污性能測試,表明N,O-羧甲基殼聚糖銅的效果都要強于殼聚糖銅。殼聚糖具有一定的緩釋作用,在第五章的研究基礎(chǔ)上,引入磁性物質(zhì)四氧化三鐵,得到殼聚糖包覆四氧化三鐵,之后進行硫脲改性并引入銅離子,最終得到磁性殼聚糖銅的螯合物,通過FT-IR、XRD、偏光顯微鏡等手段表征殼聚糖改性之后的變化。通過電導(dǎo)率間接測試了在外界磁場存在和不存在時銅離子釋放速率,發(fā)現(xiàn)在外界磁場存在時磁性殼聚糖銅中銅離子的釋放速率要比殼聚糖銅中銅離子釋放速率緩慢。通過抑菌,抗海藻和防污性能測試,發(fā)現(xiàn)磁性殼聚糖銅具有良好的抗菌防污效果。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ637
【圖文】：

第 1 章 緒論1.1 海洋生物污損及防污技術(shù)1.1.1 海洋生物污損形成在海洋設(shè)備、儀器表面以及船舶底部，植物、動物和各種微生物能夠在其表面附著、生長，這些生物統(tǒng)稱為海洋污損生物(marine fouling organisms)[1-3]。海洋生物污損會帶來巨大的危害，其危害稱作生物污損，防止海洋生物污損簡稱防污(antifouling)。目前，科研工作者已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了約 5000 海洋污損生物能夠帶來海洋污損[4]，在我國的海域邊緣中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)約 600 多種污損生物。常見的帶來海洋污損的污損生物包括兩大類：大型生物類和微生物類，微生物類包括石莼孢子、硅藻等單細胞生物，大型生物類包括貝類、藻類、藤壺等，如圖 1-1[5]所示�？梢园l(fā)現(xiàn)，引起海洋污損的生物從微米級到毫米級都有涉及，因此，防止生物污損，關(guān)鍵要研究污損生物在材料表面的附著過程。

圖 1.2 海洋生物污損的形成示意圖(1)基膜形成。當船舶底部浸泡到海水中，蛋白質(zhì)、多糖等有機分子會受到來自船舶表面的范德華力和靜電作用力，在兩種力的共同作用下，有機分子會逐漸在材料表面累計。外界環(huán)境變化使得有機物脫附、吸附不斷進行、最終形成一層有機物基膜[6]。(2)微生物膜形成。細菌、硅藻等微生物在范德華力和靜電作用力下會被吸附到基膜上，并不斷進行生長繁殖。隨著微生物在基膜表面的不斷累積，黏性有機大分子會從微生物細胞內(nèi)分泌出來，這些有機大分子會附著在材料表面，并不斷從外界吸收營養(yǎng)物質(zhì)保證其生長繁殖。當材料表面聚集了足夠多的微生物后，就會生成一層具有很強附著在材料表面的微生物膜[7]。(3)海藻孢子和原生動物附著。當材料表面生成穩(wěn)定的微生物膜之后，會不斷分泌出有機物質(zhì)，這些物質(zhì)會吸引原生動物和藻類孢子在材料表面附著，并且原生動物將以材料表面的微生物膜為食物而進行生長繁殖。有報道指出，微生物膜與海藻孢子接觸后，海藻孢子會釋放出一種蛋白質(zhì)，海藻孢子和微生物膜的表面能夠通過這種分泌出的蛋白

圖 1.3 脂肪酸類防污劑結(jié)構(gòu)示意圖類天然防污劑。邵長倫[42]的研究團隊從柳珊瑚的胞芽中分離出了一種叫做菌，這種真菌可以分泌出 14 元的間苯二甲酸內(nèi)酯，其中有一種新型的物inA，如圖 1.4(a)，這種物質(zhì)對藤壺的附著能夠起到很好的抑制作用，除in A 化合物外，真菌分泌的其余物質(zhì)也值得深入探討，因為它們對細胞無工合成。它們還從從柳珊瑚胞芽中曲霉菌中提取出了一種芐基氮雜苯酮的架的衍生物 AspergiloneA，如圖 1.4 (b)，這種衍生物對藤壺也具有一定的

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本文編號：2757231