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羧甲基壳聚糖金属盐/壳聚糖包覆氧化亚铜的制备及其海洋防污性能研究

董磊  
【摘要】: 本论文研究了羧甲基壳聚糖金属盐、含羟基和酰胺基丙烯酸金属盐树脂、壳聚糖包覆氧化亚铜的制备及其海洋防污应用性能。设计合成了具有有机锡丙烯酸树脂类似结构和生物、化学特性的环境友好型羧甲基壳聚糖金属盐防污剂,并系统地研究了其合成条件;以丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯为原料设计合成了具有羧甲基壳聚糖典型功能结构-羧基、羟基、胺基等的含羟基、酰胺基丙烯酸高分子,并系统地研究了其合成条件;以多羟基、多酰胺基丙烯酸高分子为原料合成了具有羧甲基壳聚糖金属盐类似结构的多羟基、多酰胺基丙烯酸高分子金属盐树脂,并系统地研究了其合成条件;以壳聚糖为模板,采用亚硫酸钠还原法在Cu~(2+)≥0.5mol/L的高浓度铜盐溶液中制备出了纳米壳聚糖包覆氧化亚铜,并较系统地研究了其合成条件;通过红外光谱、X衍射光谱等仪器分析手段对合成化合物进行了表征和确认;并分别以羧甲基壳聚糖金属盐(CMC金属盐)、多羟基、多酰胺基丙烯酸高分子金属盐(ACM金属盐)、壳聚糖包覆氧化亚铜为防污剂制备了防污涂料。 较系统地研究了合成的CMC金属盐、ACM金属盐、壳聚糖胞覆氧化亚铜的防污性能。在室内对海洋典型附着微藻的抑制性实验中发现,所制备的11种高分子金属盐对新月菱形藻的抑制作用(按其48h半数致死浓度)大小顺序为:ACM-Cu-B ACM-Zn-B ACM-Cu ACM-Zn CMC-Zn CMC-Zn-B CMC-Cu-BCMC-CuACM-BiCMC-Bi-BACM-Bi-BCMC-Bi。其抑制作用的基本规律是:对于含同种金属离子的CMC或ACM金属盐,含苯甲酸根的金属盐(即CMC-M-B或ACM-M-B型)抑制效果要优于不含苯甲酸根的金属盐(即CMC-M或ACM-M型);对于同一类型CMC或ACM金属盐,其抑制活性大小顺序初步确定为:铜盐锌盐铋盐;ACM金属盐的抑制效果要优于同种类的CMC金属盐。 实海挂板试验表明,CMC-Cu、CMC-Cu-B、CMC-Zn、CMC-Zn-B、ACM-Cu、ACM-Cu-B等防污剂对海洋附着生物均表现出较好的抑制作用,其防污作用大小顺序为:ACM-CuACM-CuCMC-Cu-BCMC-CuCMC-Zn-BCMC-Zn。与传统氧化亚铜的应用性能对比研究表明,壳聚糖包覆氧化亚铜明显改善了防污涂料的防污性能、抗沉降性能、抗凝结性能和附着性能等应用性能;并可对铜离子起到较好的缓释作用。


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