【摘 要】
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海洋微生物、动植物在海洋设施表面吸附、生长和繁殖形成海洋生物污损,给海洋工业造成严重影响。两性离子聚合物因其优异的抗污能力和生态友好性而受到极大的关注,然而,其本身的高亲水性和高极性导致它不易与其他非极性聚合物相容,在海水中易溶胀、力学性能差。同时,以往两性离子聚合物不可降解,在复杂的海洋环境中,其表面会被无机物或死菌覆盖,从而导致抗污性能失效。在本论文中,针对上述问题,我们设计制备了两类可降解超
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海洋微生物、动植物在海洋设施表面吸附、生长和繁殖形成海洋生物污损,给海洋工业造成严重影响。两性离子聚合物因其优异的抗污能力和生态友好性而受到极大的关注,然而,其本身的高亲水性和高极性导致它不易与其他非极性聚合物相容,在海水中易溶胀、力学性能差。同时,以往两性离子聚合物不可降解,在复杂的海洋环境中,其表面会被无机物或死菌覆盖,从而导致抗污性能失效。在本论文中,针对上述问题,我们设计制备了两类可降解超支化两性离子基抗污聚合物,并对其结构与性能的关系进行了研究。主要结果如下:（1）通过甲基丙烯酸甲酯（MMA）、羧基甜菜碱酯（TCB）和二乙烯基官能化聚（ε-己内酯）（PCL-V2）的可逆加成-断裂链转移（RAFT）聚合,制备了表面碎片化超支化抗污聚合物（h-PCLx）。随着PCL-V2含量的增加,h-PCLx支化度从0.7增加到4.6,且超支化结构改善了PCL的结晶性。傅里叶变换衰减全反射红外光谱（ATR-FTIR）测试表明,在0.1 M Na OH溶液浸泡3小时后,TCB水解产生了亲水性两性离子。接触角测试表明涂层水解后接触角均降低,进一步证实了亲水性表面的产生。附着力测试显示水解前后,所有涂层与基材的附着力均大于1 MPa,这表明了涂层本体具有良好的力学性能。石英晶体微天平测试表明该材料具有可控降解性,其降解速率可通过PCL含量调控,PCL含量越高降解速率越快;同时,该材料通过水解生成两性离子,表现出优异的抗蛋白质吸附性能。抗菌和抗藻测试表明,该聚合物涂层可抑制海洋菌（Pseudomonas sp.）和硅藻（Navicula incerta）的粘附。（2）进一步研究了二乙烯基单体种类和含量对聚合物性能的影响。采用乙二醇二甲基丙烯酸酯（EGDMA）、甲基丙烯酸酐（MAAH）和N,N?-己二酸双（双丙酮丙烯酰胺）（DAA2H）等二乙烯基单体,将它们分别与TCB、MMA通过RAFT聚合制备降解速率可调的自生两性离子超支化聚合物。接触角测试表明所有涂层的接触角随浸泡时间的延长先减少后稳定,且随MAAH含量增加而降低;而随着交联剂的改变,h-EGDMA3、h-MAAH3和h-DAA2H3的初始接触角分别约为78°、79°和81°,这表明交联剂的种类对聚合物的初始接触角影响很小。ATR-FTIR测试表明涂层表面同时发生TCB水解和交联剂降解。水解降解测试表明涂层的降解速率随MAAH含量增加而变快,降解速率由慢到快为h-MAAH0EGDMA。表面形貌测试表明水解降解导致涂层表面随浸泡ASW时间的延长越来越粗糙,h-MAAH3的表面粗糙度从约0.07μm逐渐增加至0.57μm,h-DAA2H3的表面粗糙度则从约0.08μm增加至1.71μm。抗污测试表明该涂层能有效抑制细菌和硅藻的粘附,随着浸泡时间的延长,TCB水解产生的两性离子越来越多,粘附在涂层表面的细菌和硅藻越来越少,在7天后几乎观察不到,表明材料具有优异的抗污能力。
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