具有降解性和抗蛋白性的海洋防污高分子材料的研究

Marine biofouling is a global problem for maritime industries with both economic and enviromental penalties. In this project, we plan to synthesize degradable polymer with protein resistance by hybrid copolymerization of cyclic monomers (ε-caprolactone, lactide or ethylene carbonate) and vinyl monomers (poly(ethylene glycol) methyl ether methacrylate, 2-(dimethylamino)ethyl methacrylate or methyl methacrylate) by using organic catalyst. The polymer is expected to form a self-renewed surface with persistent protein resistance, and the attached marine organisms or inorganics can be detached in the degradation process. We will study the degradation of the polymer and the adsorption of proteins or microorganisms on the surface constructed by the polymer, and examine the anti-biofouling ability of the degradable polymer with protein resistance by marine field tests. Our aim is to develop non-toxic, effective and durable antifouling material.

海洋防污是与能源、环境、国防等国家重大需求有关的重要问题。在本研究计划中，我们将通过己内酯、丙交酯、碳酸乙烯酯等环状单体与甲基丙烯酸聚乙二醇单酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸甲酯等乙烯基单体的杂化共聚，制备含有聚乙二醇或两性离子等抗蛋白因子的降解性聚酯材料。该材料预期在海洋环境下能通过降解作用，形成自更新表面，使材料表面维持其抗蛋白性。同时，材料的降解还将阻止海洋微生物和无机污损物如海泥等的附着。我们将通过研究材料在海水环境下的降解动力学，以及各种蛋白质或海洋微生物在这些高分子材料表面的吸附过程和相互作用，确定影响降解速率以及抗蛋白吸附的关键因素。我们还将结合海洋挂板实验,研究该材料的降解性、抗蛋白性与海洋防污能力的关系，为发展环境友好海洋防污材料提供依据。

海洋防污是有关环境、能源、国防等国家重大需求相关的问题，发展环境友好海洋防污材料是该领域最重要的方向。在本项目中,我们基于对海洋生物污损产生机理的认识, 开展了防污与抗蛋白吸附的关系研究, 在此基础上, 提出“降解防污”的概念, 先后设计和制备了具有降解性和抗蛋白的海洋防污高分子材料、具有优异力学性能和可控降解速率的生物降解型聚氨酯、主链降解-侧链水解型聚氨酯以及具有防污功能的生物降解高分子材料等。尤其是，我们通过杂化共聚或自由基开环聚合在国际上首次制备了主链降解型自抛光防污聚合物，发展了革新传统自抛光材料的有效途径，为加快我国船舶防污技术的发展有着推动作用和重要的经济意义。在项目执行过程中，已在ACS Appl. Mater. Interfaces, J. Mater. Chem., Langmuir等国际权威期刊上发表SCI论文13篇 (第一和通讯作者论文10篇), 授权中国发明专利6项, 新申请3项。培养了博士生2名, 硕士生3名。