CN103773144A - 一种用于石材质文物的水性防护剂 - Google Patents
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Abstract
本发明属于石材质文物保护领域，公开一种用于石材质文物保护与修复的水性防护剂。它具有机硅防水剂和水，其特点在于，所述水性防护剂还含有水性丙烯酸类乳液、成膜助剂、超细无机粉体抗菌剂和防霉剂。在丙烯酸树脂材料的渗透粘接作用下，使超细无机粉体抗菌剂填充到岩石文物的毛细孔中，并达到一定强度，从而修复石质文物表面的毛细孔，同时，超细无机粉体上负载的铜和/或银起到抗菌抑制微生物繁殖的保护作用。本发明的水性防护剂具有良好的抗菌、防霉效果，防水性能好，吸水率比只有15～18%，耐酸碱腐蚀，耐老化，耐人工老化达到800小时以上。
Description
技术领域
本发明属于石材质文物保护领域，具体涉及一种用于石材质文物保护与修复的水性防护剂。
背景技术
我国有着5000年的文明史，许多古建筑是以石材、烧结砖和木材为主要建筑材料，有许多石材质文物古迹。石材质文物古迹主要的材质包括火成岩、沉积岩和变质岩等。
岩石文物的腐蚀主要由环境因素引起，环境因素包括：周边介质环境（空气或土壤）、温度环境、湿度环境、微生物环境、大气环境、光照环境等等。不同岩质（火成岩、沉积岩和变质岩）的文物，在同一环境腐蚀程度不同。文物的岩质，即其组成、微观结构，是文物被腐蚀的内因，环境是文物被腐蚀的外应。文物防护应根据内因选择最为合适的防护技术手段和材料。
文物岩石的腐蚀有着共同的内因：表面存在毛细孔、存在碱金属和碱土金属及一些金属活泼性强的离子。毛细孔的存在使得环境中的水分子易被吸附或水体浸润，碱金属、碱土金属离子及活泼金属离子形成的盐类在水溶性酸性或碱性环境条件下稳定性较差、易分解，产生离子迁移，导致表面材质和微结构变性，出现劣化。
外界环境因素、气候因素在我国南北不同、东西区别大，有的石质文物的材质、材性、微结构也不同。导致建筑文物腐蚀的程度和因素不同，但是整体来说腐蚀的主要因素可以归结为如下：
第一、毛细吸水引起的离子迁移，表面微结构产生变化；
第二、毛细吸水后由冻融现象引起结构酥松；
第三、温差较大时，不同材性的微结构组成的文物表面的蓄热、导热不同及温度梯度引起膨胀率不同，引起的表面微结构损坏；
第四、微生物与低等植物在其微结构表面繁殖生存产生有机酸腐蚀岩质；
第五、大气环境中的酸雨腐蚀；
第六、紫外作用和风蚀作用。
文物防护的主要措施，应从引起文物的腐蚀原因入手。不管是由于吸水引起的离子迁移、冻融现象存在、生物质有机酸以及环境酸雨的影响。在防护中，“防水”和防止“微生物繁殖”至关重要。防护材料的设计应用应从这两个方面入手。
目前市场中，常见的防护材料主要以有机硅、硅烷、硅氧烷为主的防水材料和有机硅改性丙烯酸树脂材料为主，缺乏对文物表面微生物繁殖的控制措施。据文献报道，微生物繁殖产生的有机酸对石质文物的腐蚀达到20～30%，因此，研制既有防水作用又有抑制微生物繁殖作用的防护材料，对石质文物的修复防护将起到重要作用。
发明内容
本发明的目的是克服现有文物防护材料以防水为主的缺陷，提供一种既有防水作用又有抑制微生物繁殖作用的用于石材质文物的水性防护剂。
本发明实现上述目的所采用的技术方案如下：
一种用于石材质文物的水性防护剂，它具有机硅防水剂和水，其特点在于，所述水性防护剂还含有水性丙烯酸类乳液、成膜助剂、超细无机粉体抗菌剂和防霉剂。
进一步，所述水性丙烯酸类乳液为水性丙烯酸树脂乳液和/或有机硅改性水性丙烯酸乳液。
进一步，所述超细无机粉体抗菌剂为负载有铜和/或银的超细无机粉体。
更进一步，所述超细无机粉体抗菌剂的粒径≤20微米。
进一步，所述防霉剂为有机类防霉剂。
更进一步，所述有机类防霉剂为2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮、3-碘-2-炔丙基丁基氨基甲酸酯和/或吡啶硫酮锌。
进一步，所述各组分的质量百分含量如下：水性丙烯酸类乳液20～50%、成膜助剂0.5～3%、超细无机粉体抗菌剂0.5～10%、防霉剂0.5～10%、防水剂1～5%，余量为水。
制备上述用于石材质文物的水性防护剂的方法，将超细无机粉体抗菌剂加入水中在搅拌转速≥1200转/分下高速剪切分散均匀，然后再将其余组分加入搅拌分散均匀。
本发明中超细无机粉体抗菌剂是一种以超细无机粉体为载体，以铜和/或银为抗菌活性成分的抗菌剂。超细无机粉体可以是沸石、玻璃、磷酸锆或者其它等在本领域中常当作载体使用的各种无机粉体。使用时，在丙烯酸树脂材料的渗透粘接作用下，使超细无机粉体抗菌剂填充到岩石文物的毛细孔中，并达到一定强度，从而修复石质文物表面的毛细孔，降低吸水率，防水效果更好，解决了因毛细吸水引起的离子迁移，表面微结构产生变化，以及由冻融现象引起结构酥松等问题，同时，超细无机粉体上负载的铜和/或银起到抗菌抑制微生物繁殖的保护作用，防止微生物与低等植物在其微结构表面的繁殖生存。
本发明的水性防护剂具有良好的抗菌、防霉效果，防水性能好，吸水率比只有15～18%，耐酸碱腐蚀，耐老化，耐人工老化达到800小时以上。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1
保护剂的成分与配比如下：
制备过程：将超细无机粉体抗菌剂加入去离子水中在搅拌转速为1200转/分下高速剪切分散均匀，然后在800转/分下再将其余组分加入搅拌分散均匀，即可。
施工涂刷用量100g/m2，干燥后，外观基本不改变，但略有光泽。经过涂层的耐微生物性能按照《抗菌涂料》HG/T 3590-2007标准检测，防护层的抗菌性能对革兰氏阴性菌大肠杆菌抗菌率达到99.9%、对革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌抗菌率达到98.0，防霉等级达到0级。防水性能按照《建筑表面用有机硅防水剂》JC/T902-2002标准检测，吸水率比17%，酸处理1.46mm和碱处理1.64mm无水迹变色。耐人工老化达到800小时。
实施例2
保护剂的成分与配比如下：
制备过程：将超细无机粉体抗菌剂加入去离子水中在搅拌转速为1200转/分下高速剪切分散均匀，然后在800转/分下再将其余组分加入搅拌分散均匀，即可。
施工涂刷用量100g/m2，干燥后，外观基本不改变，但略有光泽。经过涂层的耐微生物性能按照《抗菌涂料》HG/T 3590-2007标准检测，防护层的抗菌性能对革兰氏阴性菌大肠杆菌抗菌率达到99.9%、对革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌抗菌率达到98.0，防霉等级达到1级。防水性能按照《建筑表面用有机硅防水剂》JC/T902-2002标准检测，吸水率比15%，酸处理1.50mm和碱处理1.66mm无水迹变色。耐人工老化达到1000小时。
实施例3
保护剂的成分与配比如下：
制备过程：将超细无机粉体抗菌剂加入去离子水中在搅拌转速为1200转/分下高速剪切分散均匀，然后在800转/分下再将其余组分加入搅拌分散均匀，即可。
施工涂刷用量100g/m2，干燥后，外观基本不改变，但略有光泽。经过涂层的耐微生物性能按照《抗菌涂料》HG/T 3590-2007标准检测，防护层的抗菌性能对革兰氏阴性菌大肠杆菌抗菌率达到99.0%、对革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌抗菌率达到98.0%，防霉等级达到1级。防水性能按照《建筑表面有机硅防水剂》JC/T902-2002标准检测，吸水率比18%，酸处理1.60mm和碱处理1.66mm无水迹变色。耐人工老化达到1000小时。
实施例4
保护剂的成分与配比如下：
制备过程：将超细无机粉体抗菌剂加入去离子水中在搅拌转速为1200转/分下高速剪切分散均匀，然后在800转/分下再将其余组分加入搅拌分散均匀，即可。
施工涂刷用量100g/m2，干燥后，外观基本不改变，但略有光泽。经过涂层的耐微生物性能按照《抗菌涂料》HG/T 3590-2007标准检测，防护层的抗菌性能对革兰氏阴性菌大肠杆菌抗菌率达到98.0%、对革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌抗菌率达到97.0%，防霉等级达到0级。防水性能按照《建筑表面有机硅防水剂》JC/T902-2002标准检测，吸水率比17%，酸处理1.60mm和碱处理1.88mm无水迹变色。耐人工老化达到1000小时。
实施例5
保护剂的成分与配比如下：
制备过程：将超细无机粉体抗菌剂加入去离子水中在搅拌转速为1200转/分下高速剪切分散均匀，然后在800转/分下再将其余组分加入搅拌分散均匀，即可。
施工涂刷用量100g/m2，干燥后，外观基本不改变，但略有光泽。经过涂层的耐微生物性能按照《抗菌涂料》HG/T 3590-2007标准检测，防护层的抗菌性能对革兰氏阴性菌大肠杆菌抗菌率达到99.9%、对革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌抗菌率达到99.9%，防霉等级达到0级。防水性能按照《建筑表面有机硅防水剂》JC/T902-2002标准检测，吸水率比17%，酸处理1.30mm和碱处理1.58mm无水迹变色。耐人工老化达到1200小时。
实施例6
保护剂的成分与配比如下：
制备过程：将超细无机粉体抗菌剂加入去离子水中在搅拌转速为1200转/分下高速剪切分散均匀，然后在800转/分下再将其余组分加入搅拌分散均匀，即可。
施工涂刷用量100g/m2，干燥后，外观基本不改变，但略有光泽。经过涂层的耐微生物性能按照《抗菌涂料》HG/T 3590-2007标准检测，防护层的抗菌性能对革兰氏阴性菌大肠杆菌抗菌率达到89.9%、对革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌抗菌率达到79.9%，防霉等级达到0级。防水性能按照《建筑表面有机硅防水剂》JC/T902-2002标准检测，吸水率比16%，酸处理1.80mm和碱处理1.98mm无水迹变色。耐人工老化达到800小时。
实施例7
保护剂的成分与配比如下：
。
制备过程：将超细无机粉体抗菌剂加入去离子水中在搅拌转速为1200转/分下高速剪切分散均匀，然后在800转/分下再将其余组分加入搅拌分散均匀，即可。
施工涂刷用量100g/m2，干燥后，外观基本不改变，但略有光泽。经过涂层的耐微生物性能按照《抗菌涂料》HG/T 3590-2007标准检测，防护层的抗菌性能对革兰氏阴性菌大肠杆菌抗菌率达到89.9%、对革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌抗菌率达到79.9%，防霉等级达到0级。防水性能按照《建筑表面有机硅防水剂》JC/T902-2002标准检测，吸水率比16%，酸处理1.80mm和碱处理1.98mm无水迹变色。耐人工老化达到1300小时。
实施例8
保护剂的成分与配比如下：
制备过程：将超细无机粉体抗菌剂加入去离子水中在搅拌转速为1200转/分下高速剪切分散均匀，然后在800转/分下再将其余组分加入搅拌分散均匀，即可。
施工涂刷用量100g/m2，干燥后，外观基本不改变，但略有光泽。经过涂层的耐微生物性能按照《抗菌涂料》HG/T 3590-2007标准检测，防护层的抗菌性能对革兰氏阴性菌大肠杆菌抗菌率达到89.9%、对革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌抗菌率达到79.9%，防霉等级达到0级。防水性能按照《建筑表面有机硅防水剂》JC/T902-2002标准检测，吸水率比16%，酸处理1.80mm和碱处理1.98mm无水迹变色。耐人工老化达到1300小时。
Claims (8)
1.一种用于石材质文物的水性防护剂，具有机硅防水剂和水，其特征在于，所述水性防护剂还含有水性丙烯酸类乳液、成膜助剂、超细无机粉体抗菌剂和防霉剂。
2.根据权利要求1所述用于石材质文物的水性防护剂，其特征在于，所述水性丙烯酸类乳液为水性丙烯酸树脂乳液和/或有机硅改性水性丙烯酸乳液。
3.根据权利要求1所述用于石材质文物的水性防护剂，其特征在于，所述超细无机粉体抗菌剂为负载有铜和/或银的超细无机粉体。
4.根据权利要求1或3所述用于石材质文物的水性防护剂，其特征在于，所述超细无机粉体抗菌剂的粒径≤20微米。
5.根据权利要求1所述用于石材质文物的水性防护剂，其特征在于，所述防霉剂为有机类防霉剂。
6.根据权利要求5所述用于石材质文物的水性防护剂，其特征在于，所述有机类防霉剂为2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮、3-碘-2-炔丙基丁基氨基甲酸酯和/或吡啶硫酮锌。
7.根据权利要求1～6任一所述用于石材质文物的水性防护剂，其特征在于，所述各组分的质量百分含量如下：水性丙烯酸类乳液20～50%、成膜助剂0.5～3%、超细无机粉体抗菌剂0.5～10%、防霉剂0.5～10%、有机硅防水剂1～5%，余量为水。
8.制备权利要求7所述用于石材质文物的水性防护剂的方法，其特征在于，将超细无机粉体抗菌剂加入水中在搅拌转速≥1200转/分下高速剪切分散均匀，然后再将其余组分加入搅拌分散均匀。
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