CN103319204B - 桥联硅氧烷作为陶质文物加固剂的应用及加固方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种式(Ⅰ)所示的桥联硅氧烷作为陶质文物加固剂的应用。本发明用桥联硅氧烷溶液处理陶质文物，并固化，使得陶质文物表面形成一层有机无机杂化保护薄膜。陶质文物的表面形成的有机无机杂化保护薄膜结构致密具有良好防盐和加固作用。本发明加固陶质文物的方法避免了酸碱催化剂的引入对文物的破坏，与陶质文物相容性好，加固后的陶质文物外观几乎没有变化，机械强度增强，耐盐和耐冻融性能得到大大提高。

Description

桥联硅氧烷作为陶质文物加固剂的应用及加固方法

技术领域

本发明属于考古和文物保护技术领域，具体涉及一种桥联硅氧烷作为陶质文物加固剂的应用及加固方法。

背景技术

陶质文物是我国文化遗产的重要组成部分，其分布可谓上下近万年、纵横逾万里、遍布中华大地，其数量巨大、种类众多。但大多数古陶器中存在盐析、表面酥粉、釉色蜕变、表面片状脱落、磨损等病害，特别是可溶盐的迁徙和结晶对陶质文物的破坏尤其明显，因此采用合适的材料进行对陶质文物进行防盐和加固保护就显得非常重要。目前常用的陶质文物加固剂有丙烯酸、氟树脂、正硅酸乙酯、纳米改性材料等，这些加固剂在一定程度上能够起到加固和保护的作用，但都有一定的不足之处。国内外常用的B-72丙烯酸树脂使用后会造成眩光，改变了文物外观，违背了文物保护中“保持文物原貌、修旧如旧”的原则。正硅酸乙酯的加固效果显著但是耐水耐盐性差；氟树脂具有超疏水性但是渗透性差；纳米改性材料存在不同程度的团聚问题。所以研制不改变文物外观、渗透性好、具有耐水耐盐性的加固材料是很有必要的。

桥联硅氧烷是一种重要的有机无机杂化材料，其反应生成的桥联聚倍半硅氧烷具有独特的有机桥联和无机Si-O-Si结构，可以形成梯型、笼型或者无规则的网状结构，在光学、催化、涂层、介孔材料等方面都显示了广阔的应用前景。若能将其应用于陶质文物的加固方面，并改善目前陶质文物的加固效果，将对文化遗产的保护具有重大意义。

发明内容

本发明针对现有技术中陶质文物加固剂改变文物外观、耐水耐盐性差、渗透性差或具有团聚的技术问题，目的在于提供一种桥联硅氧烷作为陶质文物加固剂的应用。

其中，所述的桥联硅氧烷具有式(Ⅰ)所示的结构通式，

其中，R₁、R₂、R₃独立地为甲基或乙基；R为C₂-C₁₄烷基、芳基、胺基或脲基，优选C₂-C₈烷基。

在本发明中，较佳地是，所述的桥联硅氧烷为双(三乙氧基硅)乙烷、1,8-二(三乙氧基硅烷基)辛烷、3-亚甲基-3,5,5三甲基-1,3-二(三乙氧基硅基丙基脲基)环己烷、1,6-双三甲氧基硅基己烷、双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺、1,4-双(三乙氧基硅基)苯或双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)脲。

本发明的桥联硅氧烷作为陶质文物加固剂，即能防盐害又能起到加固作用，从而保护陶质文物。

本发明的另一目的在于提供一种加固陶质文物的方法。所述加固方法为用式(Ⅰ)所示的桥联硅氧烷溶液处理陶质文物，并固化，使得陶质文物表面形成一层有机无机杂化保护薄膜，该薄膜是在潮气固化过程中陶质文物表面生成的桥联聚硅氧烷，其结构致密具有良好的防盐和加固作用；

其中，R₁、R₂、R₃独立地为甲基或乙基；R为C₂-C₁₄烷基、芳基、胺基、脲基。

在本发明中，较佳地是，所述的桥联硅氧烷为双(三乙氧基硅)乙烷、1,8-二(三乙氧基硅烷基)辛烷、3-亚甲基-3,5,5三甲基-1,3-二(三乙氧基硅基丙基脲基)环己烷、1,6-双三甲氧基硅基己烷、双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺、1,4-双(三乙氧基硅基)苯或双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)脲。

本发明的固化是指自然固化，可以在任何条件下自然固化，较佳地是，在15～35℃优选在20～25℃，RH为55～95%优选RH为70～90%的条件下固化0.5～4周优选1～2周。

所述的桥联硅氧烷溶液的浓度可以为任何的浓度，只要桥联硅氧烷能渗透至陶质文物表面即可，优选为2～40g/mL，更优选5～15g/mL。

在本发明中所述的用桥联硅氧烷溶液处理陶质文物，可以是任意能将桥联硅氧烷应用到陶质文物表面的方法，例如可以是用桥联硅氧烷溶液浸泡、刷涂或敷贴陶质文物。所述浸泡例如浸泡1～56小时，优选浸泡12～36小时，更优选24小时；所述刷涂优选用纱布包覆陶质文物再刷涂。

所述的桥联硅氧烷溶液的溶剂可选自乙醇、丙酮、乙酸乙酯、四氢呋喃和甲苯组中的一种或几种。

较佳地是，陶质文物在处理之前将其表面清理干净。

本发明的积极进步效果在于：本发明的加固剂在潮气中自然固化，避免了酸碱催化剂的引入对陶质文物的破坏，与陶质文物相容性好，加固后的陶质文物外观几乎没有变化，机械强度增强，耐盐和耐冻融性能得到大大提高。

附图说明

图1A和图1B分别为实施例1和对照实施例1的陶胎样品经过盐蚀后的表观形貌照片；

图2为实施例1和对照实施例1的陶胎样品经过盐蚀后的质量损失图；

图3A和图3B分别为实施例1和对照实施例1的陶胎样品经过15次冻融循环后的表观形貌照片；

图4A和图4B分别为实施例2和对照实施例2的陶胎样品经过盐蚀后的表观形貌照片；

图5为实施例2和对照实施例2的陶胎样品经过盐蚀后的质量损失图；

图6A和图6B分别为实施例2和对照实施例2的陶胎样品经过15次冻融循环后的表观形貌照片。

具体实施方式

实施例1～10

加固剂溶液的配制：称取桥联硅氧烷，溶于溶剂中，搅拌分散均匀。

加固处理：清洗需加固的陶胎样品（每一实施例中各2块，尺寸分别为20×20×20mm和15×15×150mm）表面，80℃烘干后自然冷却。用加固剂溶液处理陶胎样品。将处理后的陶胎样品转移至恒温恒湿箱中自然固化。所有的工艺参数如表1所示。

对照实施例1～2

按照实施例1～2的工艺条件处理陶胎样品（每一对照实施例各2块，尺寸分别为20×20×20mm和15×15×150mm），所不同的是溶剂中没有固化

剂。

上述的陶胎样品即为陶质文物。

表1实施例1～10用桥联硅氧烷加固剂处理陶胎的工艺参数

效果实施例

将对照实施例1和2及实施例1～10用桥联硅氧烷处理过的陶胎进行吸水率、色差、抗压强度等数据的测定，并测试它们的耐盐性（针对20×20×20mm的陶胚）和冻融性（针对15×15×150mm的陶胚），数据如表2所示。

表2实施例1～10用桥联硅氧烷加固剂处理陶胎的效果

结论：使用了桥联硅氧烷作为陶质文物的加固剂后，本发明的陶质文物外观几乎没有变化，机械强度增强，耐盐和耐冻融性能得到大大提高。

Claims (9)

1.一种桥联硅氧烷作为陶质文物加固剂的应用，其特征在于：所述的桥联硅氧烷具有式(Ⅰ)所示的结构通式，

其中，R₁、R₂、R₃独立地为甲基或乙基；R为C₂-C₁₄烷基、环己烷基、苯基、胺基或脲基。

2.如权利要求1所述的应用，其特征在于：R为C₂-C₈烷基。

3.如权利要求1所述的应用，其特征在于：所述的桥联硅氧烷为双(三乙氧基硅)乙烷、1,8-二(三乙氧基硅烷基)辛烷、3-亚甲基-3,5,5三甲基-1,3-二(三乙氧基硅基丙基脲基)环己烷、1,6-双三甲氧基硅基己烷、双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺、1,4-双(三乙氧基硅基)苯或双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)脲。

4.一种加固陶质文物的方法，其特征在于用式(Ⅰ)所示的桥联硅氧烷溶液处理陶质文物，并固化，使得陶质文物表面形成一层有机无机杂化保护薄膜；

其中，R₁、R₂、R₃独立地为甲基或乙基；R为C₂-C₁₄烷基、环己烷基、苯基、胺基或脲基；

所述的桥联硅氧烷溶液的浓度为2～40g/mL；

所述固化为在15～35℃，RH为55～95%的条件下自然固化0.5～4周；

所述的用桥联硅氧烷溶液处理陶质文物，是指用桥联硅氧烷溶液浸泡、刷涂或敷贴陶质文物；

所述的桥联硅氧烷溶液的溶剂选自乙醇、丙酮、乙酸乙酯、四氢呋喃和甲苯组中的一种或几种。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：R为C₂-C₈烷基。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于：所述的桥联硅氧烷为双(三乙氧基硅)乙烷、1,8-二(三乙氧基硅烷基)辛烷、3-亚甲基-3,5,5三甲基-1,3-二(三乙氧基硅基丙基脲基)环己烷、1,6-双三甲氧基硅基己烷、双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺、1,4-双(三乙氧基硅基)苯或双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)脲。

7.如权利要求4所述的方法，其特征在于：所述固化为在20～25℃，RH为70～90%的条件下自然固化1～2周。

8.如权利要求4所述的方法，其特征在于：桥联硅氧烷溶液的浓度为5～15g/mL。

9.如权利要求4所述的方法，其特征在于：陶质文物在处理之前将其表面清理干净。

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