Skip to main content
SUPERVISOR
Roohollah Bagheri,Mahmood Masoomi
روح اله باقری (استاد راهنما) محمود معصومی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Seyyed Mohammadreza Razavi
سیدمحمدرضا رضوی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1392

TITLE

Preparation and investigation of anti-biofouling polymeric coatings by creating nano-structure surfaces
The hydrodynamicforce that apply to marine instructors and ship hull will increases due togrowing the microorganism on them and that industries must pay a lot forsolving those issues. Till today the number of coatings has been created forthis issue by different researcher around the world, but non-scalability andbeing harmful for environment are some of the disadvantages of this coating. So,finding a scalable and environmental friendly antibiofouling coating is necessary.In this research firstly with using the non-fluorinated chemicals (Cinnamicacid and myristic acid), the surface of nano Sepiolite are modified and surfacemodification is investigated by different characterization such as ThermogravimetricAnalysis (TGA), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), X-ray DiffractionAnalysis (XRD) and Field Emission Scanning Electron Microscope (FESEM) andoptimize parameter are found. Modifies sepiolite is dispersed inperflouromethacrylate solution (as a water-based copolymer) and differentsubstrate are dipped on it. Then wettability study is done for differentconditions. In addition, the stability of the coating is investigated indifferent harsh environments such as acidic, basic and hot. Finally, theantibiofouling properties of the superhydrophobic coating. The TGA resultsapproved that around 8 and 15 percent of cinnamic acid and myristic acid aregrafted on the sepiolite surfaces. The crystalline structure properties arereached from XRD results before and after surface modification. Themorphological studies are done for nano sepiolite and final superhydrophobicsurfaces and nano structure are shown on the surfaces. The contact anglestudies are shown that the contact angle for final surface is around 160 degreewhich has been approved the superhydrophobicity of the surface. By using the Energy-dispersiveX-ray spectroscopy (EDAX) the availability of F and C on the surface areapproved on the superhydrophobic surface and the ratio of C: O: F: Mg: Al: Si were11.5:33.54:9.38:9.98:20.49:15.06, moreover the elements map for C and F areprepared. In addition, the self-cleaning studies are shown that preparedsurfaces could cleaned the surfaces from contamination by rolling the waterdroplets. At the end the superhydrophobic surfaces are shown 87-94 %performance as the antibiofouling properties for both of gram positive’s andnegative’s bacteria’s.
نیروی هیدرودینامیکی وارد به سازه هایدریایی و بدنه‌ کشتی‌ها در اثر رشد ریزجاندارها [1] ، افزایش‌یافته و موجب تحمیل هزینه‌ و خسارات برای صنایع مذکور می‌شود. ازاینرو تاکنونپوشش‌های زیادی برای مقابله با این مشکل توسط پژوهشگران پیشنهادشده است، اما برخیاز این پوشش‌ها قابلیت استفاده در مقیاس بزرگ را نداشته و همچنین خود برای محیط‌زیستمضر می‌باشند. ازاینرو تهیه پوششی با قابلیت اعمال در مقیاس بزرگ و دوستدار محیط‌زیستامری ضروری است. در این پژوهش ابتدا با استفاده از ترکیبات شیمیایی جایگزین ترکیبات فلوئوردار، سینامیک اسید و میرستیکاسید، بهاصلاح سطح نانو لیف های معدنی سپیولیت پرداخته شد و اصلاحسطح توسط آزمونهای وزن سنجی گرمایی (TGA)، فوتوالکترونی اشعه ایکس (XPS)، پراشاشعه ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدان(FESEM) مورد ارزیابی قرار گرفت و پارامترهای بهینهواکنش اصلاح سطحی حاصل شد. نانولیف اصلاح شده در محلول پلیمری پرفلوئورومتاکریلاتبه عنوان یک پلیمر پایه آبی، توزیعو توسط روش پوشش دهی غرقابی بر سطوح با جنس مختلف همچون آلومینیوم، پارچه، شیشه، کاغذاعمال شد. سپس با اندازه گیری زاویه تماس قطره آب بر سطوح مختلف، فوق آبگریزی سطوحمورد بررسی قرار گرفت. همچنین تغییرات میزان ترشوندگی سطوح نهایی، با در معرض قرارگرفتن در محیط های اسیدی، بازی و حرارت بالا بررسی شد. درنهایت به بررسی خواص ضدرسوب زیستی پوشش پلیمری فوق آبگریز پرداختهشد. نتایج آزمون TGA حضور حدود 8 و15 درصد سینامیک و میرستیکاسید پیوندزده شده [2] به سطح نانولیف های سپیولیت راتایید کرد. همچنین آزمون XPS حضور کربن به عنوان عنصر اصلی عوامل اصلاح بر سطح سپیولیت را تاییدنمود. آزمون XRD مشخصههای ساختار بلورینگی سپیولیت را قبل و بعد از اصلاح شیمیایی سطح تعیین نمود. بررسیریخت شناسی نانولیف قبل و بعد از اصلاح سطحی توسط میکروسکوپ الکترونی نشر میدان انجامشد و ساختار نانولیفی سپیولیت به خوبی نشان داده شد. بررسی ترشوندگی سطوح نهاییتوسط آزمون اندازه گیری زاویه تماس قطره آب نشان داد که زاویه تماس قطره آب برایسطح آلومینیوم پوشش داده شده با مخلوط نانولیف اصلاح شده و کوپلیمر به حدود 160 درجه رسید که تایید کننده فوق آبگریزی سطححاصل است. توسط آنالیز طیف‌سنجی پراش انرژی پرتو ایکس (EDX) وجود فلوئور و کربن در سطح نهایی تایید شد.بر طبق نتایج عناصر Si:Al: Mg: F: O: C به ترتیب با نسبت وزنی 55 / 11 : 54 / 33 : 38/ 9 : 98 / 9 : 49 / 20 : 06/ 15 بر روی سطح فوق آبگریز نهایی وجود داشتند و همچنین نقشه توزیع عنصری فلوئورو کربن به عنوان دو عنصر موثر در آبگریزی نهایی سطح، ارائهشد. همچنین در بررسی خاصیت خودتمیزشوندگی، سطوح فوق آبگریز حاصل به خوبی قادر بهتمیز کردن سطح با حرکت قطره آب شدند در حالیکه برای سطح آلومینیوم بدون پوشش، باقیماندن قطرات آب روی سطح، منجر به عدم تمیزشدن سطح شد. در نهایت آزمون ضد رسوب زیستیبازده 94-87% برای پوششهای فوق آبگریز در برابر رسوب باکتری های اشرشیاکلی (گرممثبت) و استافیلوکوکوس اورئوس (گرم منفی) را تایید کرد. [1] Microorganism [2] Grafted

ارتقاء امنیت وب با وف بومی