CN104497651B - 一种用于砖石质文物防护的冻干胶透明涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于砖石质文物防护的冻干胶透明涂料及其制备方法，以所述涂料的总量为基准，组成按质量百分比计为：10‑40％冻干胶粉体分散液、20‑40％成膜物质、0.01‑0.03％流平剂、0.01‑0.05％润湿剂、0.1‑0.5消泡剂，其余为水。本发明与砖石质文物相容性好，不影响对文物的研究及观瞻，既阻挡雨水的渗入，又在风吹日晒时让水蒸气释放出来，从而调节石材内部的湿度，且能防止因温度骤变引起的应力破坏，保持砖石质文物长时间的自清洁功能。此外固有不燃性、耐蚀性、高硬度等，拓宽了冻干胶的使用范围，能够满足砖石质文物保护、古旧建筑修缮、装饰石材护理等领域的技术要求。

Description

一种用于砖石质文物防护的冻干胶透明涂料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及文物防护技术领域，具体涉及一种用于砖石质文物防护的冻干胶透明涂料及其制备方法。
背景技术：
砖石质文物在长期的历史变迁中饱经沧桑，特别是大多数直接暴露在自然环境中的砖石质文物，由于砖石材本身的结构特点和各种外部因素，已出现不同程度的疏松、裂纹、剥落、沙化等风化腐蚀现象。近现代工业化发展所造成的环境污染，如空气中二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)等酸性有害气体形成的酸雨酸雾，更是加速了这些珍贵文物的侵蚀。另外，温湿度骤变也是一个不可忽视的环境因素，因为砖石材都具有吸湿性，在寒冷的冬天，砖石材内部的水会因冰冻而体积膨胀，使得砖石质文物强度降低，甚至会影响其保存寿命。因此，开发和使用砖石质文物防护材料显得十分必要和迫切。
发明内容：
传统的砖石质文物防护材料主要有石灰水，锌和铝的硬脂酸盐、硫酸盐或磷酸盐，硅溶胶，硅烷/硅氧烷，以及环氧树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂、有机氟类等产品。上述材料虽然对砖石质文物起到了一定的保护作用，但其缺点是这些传统无机类防护材料改变了文物的外观原貌，且有机类防护材料又难以弥补易老化这一弱点。更严重的是，这些防护材料往往会对砖石材产生副作用，如阻碍砖石材呼吸，导致内部潮气无法排出。
本发明的目的是提供一种用于砖石质文物防护的冻干胶透明涂料及其制备方法，利用与砖石质文物相容性高的二氧化硅冻干胶作为防护材料，保持砖石材的选择性“呼吸”能力，调节砖石材内部的湿度，减小砖石材温度的变化幅度，并使其具有优异的耐候性、抗菌性与耐污染性。
本发明是通过以下技术方案予以实现的：
一种用于砖石质文物防护的冻干胶透明涂料，以所述涂料的总量为基准，组成按质量百分比计为：10-40％冻干胶粉体分散液、20-40％成膜物质、0.01-0.03％流平剂、0.01-0.05％润湿剂、0.1-0.5消泡剂，其余为水。
所述冻干胶粉体分散液，组成按质量百分比计为：10-40％冻干胶粉体、5-20％偶联剂，其余为水；所述冻干胶粉体含有SiO2冻干胶。
SiO2冻干胶的制备参考专利号：200910037592.3，名称为“一种真空冷冻干燥法制备大比表面积纳米多孔材料的方法”公开的方法制备。
特别地，所述冻干胶粉体还包含TiO2冻干胶、ZnO冻干胶、Al2O3冻干胶中的一种或一种以上。
所述TiO2冻干胶的制备参考专利号200910037592.3实施例3公开的方法。
ZnO冻干胶、Al2O3冻干胶制备也参考专利号200910037592.3实施例3公开的方法，不同点在于作为前驱体的相应的金属醇盐不同。
所述成膜物质是指对可见光和近红外光吸收低的无机粘结剂，选自无机硅酸盐、硅溶胶、磷酸盐、硅铝酸盐或其水性分散液。
所述的砖石质文物防护的冻干胶透明涂料的制备方法，该方法包括以下步骤：
a、在容器内加入冻干胶粉体，超声分散在水中，然后加入偶联剂，采用研磨的方法得到冻干胶粉体分散液；各组分用量按质量百分比配比如下：10-40％的冻干胶粉体、5-20％的偶联剂，其余为水；所述冻干胶粉体含有SiO2冻干胶；
b、将步骤a得到的冻干胶粉体分散液与成膜物质、流平剂、润湿剂、消泡剂充分混合，搅拌均匀制得目标产品；其中，各组分用量按质量百分比配比如下：冻干胶粉体分散液：10-40％，成膜物质：20-40％，流平剂：0.01-0.03％，润湿剂：0.01-0.05％，消泡剂：0.1-0.5％，其余为水。
特别地，步骤a所述冻干胶粉体还包含TiO2冻干胶、ZnO冻干胶、Al2O3冻干胶中的一种或一种以上。
本发明还保护所述用于砖石质文物防护的冻干胶透明涂料的应用，先将砖石质文物表面清洁干燥，采用喷涂或刷涂的方法将所述冻干胶透明涂料均匀涂覆在砖石质文物表面，待完全干燥后完成保护。
本发明具有如下有益效果：
1)高比表面积、高孔隙率的冻干胶粉体被分散成透明溶胶状，以纳米粒子形成涂层，与砖石质文物相容性好，不影响对文物的研究及观瞻。
2)冻干胶纳米粒子内部具有丰富的三维网络孔道，这是一种精确调控的微纳复合结构，既可以阻挡雨水的渗入，又可以在风吹日晒时让水蒸气释放出来，从而保持砖石材选择性的“呼吸”能力，调节石材内部的湿度。
3)通过TiO2、ZnO等与SiO2在纳米尺度复合，在太阳照射时反射紫外线和一部分红外线，减小砖石质文物的温度变化幅度，防止因温度骤变引起的应力破坏。
4)TiO2、ZnO等高度分散，具有高表面活性，能催化分解文物表面吸附的污染物，具有很好的抗紫外老化性能，同时使菌类、苔藓、地衣等难以在表面附着，保持砖石质文物长时间的自清洁功能。
5)另外，冻干胶透明防护涂层也具有无机涂层固有的优势：不燃性、耐蚀性、高硬度等。因而拓宽了冻干胶的使用范围，能够满足砖石质文物保护、古旧建筑修缮、装饰石材护理等领域的技术要求。
附图说明：
图1是实施例1配制的冻干胶透明涂料涂覆在玻璃上测试的紫外、可见光、近红外光透过率曲线；
其中，1#为普通浮法玻璃，2#为按实施例1配制的冻干胶透明涂料涂覆的玻璃。
具体实施方式：
以下是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。
实施例1：
(1)冻干胶粉体分散液的制备：在容器内加入SiO2冻干胶粉体，超声分散在水中，然后加入硅烷偶联剂，采用研磨的方法得到冻干胶粉体分散液；各组分用量按质量百分比配比如下：40％的冻干胶粉体、20％的硅烷偶联剂，其余为水；
(2)冻干胶透明涂料的制备：将步骤(1)得到的冻干胶粉体分散液与成膜物质硅溶胶、流平剂聚醚改性聚二甲基硅氧烷、润湿剂聚醚改性有机硅化合物、消泡剂正丁醇充分混合，搅拌均匀制得目标产品；其中，各组分用量按质量百分比配比如下：冻干胶粉体分散液：10％，成膜物质硅溶胶：20％，流平剂聚醚改性聚二甲基硅氧烷：0.01％，润湿剂聚醚改性有机硅化合物：0.01％，消泡剂正丁醇：0.1％，其余为水。
(3)涂覆：先将砖石质文物表面清洁干燥，采用喷涂或刷涂的方法将步骤(2)得到的冻干胶透明涂料均匀涂覆在砖石质文物表面，待完全干燥后完成保护。
实施例2：
(1)冻干胶粉体分散液的制备：在容器内加入冻干胶粉体，超声分散在水中，然后加入钛酸酯偶联剂，采用研磨的方法得到冻干胶粉体分散液；各组分用量按质量百分比配比如下：10％的冻干胶粉体、5％的钛酸酯偶联剂，其余为水；所述冻干胶粉体的组成配比为：SiO2冻干胶：5％；TiO2冻干胶：5％。
(2)冻干胶透明涂料的制备：将步骤(1)得到的冻干胶粉体分散液与成膜物质硅铝酸盐、流平剂聚醚改性聚二甲基硅氧烷、润湿剂聚醚改性有机硅化合物、消泡剂正丁醇充分混合，搅拌均匀制得目标产品；其中，各组分用量按质量百分比配比如下：冻干胶粉体分散液：40％，成膜物质硅铝酸盐：40％，流平剂聚醚改性聚二甲基硅氧烷：0.03％，润湿剂聚醚改性有机硅化合物：0.05％，消泡剂正丁醇：0.5％，其余为水。
(3)涂覆：先将砖石质文物表面清洁干燥，采用喷涂或刷涂的方法将步骤(2)得到的冻干胶透明涂料均匀涂覆在砖石质文物表面，待完全干燥后完成保护。
实施例3：
(1)冻干胶粉体分散液的制备：在容器内加入冻干胶粉体，超声分散在水中，然后加入硅烷偶联剂，采用研磨的方法得到冻干胶粉体分散液；各组分用量按质量百分比配比如下：25％的冻干胶粉体、10％的硅烷偶联剂，其余为水；所述冻干胶粉体的组成配比为：SiO2冻干胶：15％；TiO2冻干胶：5％；ZnO冻干胶：3％；Al2O3冻干胶：2％。
(2)冻干胶透明涂料的制备：将步骤(1)得到的冻干胶粉体分散液与成膜物质磷酸盐、流平剂聚醚改性聚二甲基硅氧烷、润湿剂聚醚改性有机硅化合物、消泡剂正丁醇充分混合，搅拌均匀制得目标产品；其中，各组分用量按质量百分比配比如下：冻干胶粉体分散液：25％，成膜物质磷酸盐：30％，流平剂聚醚改性聚二甲基硅氧烷：0.02％，润湿剂聚醚改性有机硅化合物：0.03％，消泡剂正丁醇：0.3％，其余为水。
(3)涂覆：先将砖石质文物表面清洁干燥，采用喷涂或刷涂的方法将步骤(2)得到的冻干胶透明涂料均匀涂覆在砖石质文物表面，待完全干燥后完成保护。

Claims (5)

1.一种用于砖石质文物防护的冻干胶透明涂料，其特征在于，以所述涂料的总量为基准，组成按质量百分比计为：10-40％冻干胶粉体分散液、20-40％成膜物质、0.01-0.03％流平剂、0.01-0.05％润湿剂、0.1-0.5％消泡剂，其余为水；所述冻干胶粉体分散液，组成按质量百分比计为：10-40％冻干胶粉体、5-20％偶联剂，其余为水；所述冻干胶粉体含有SiO2冻干胶；所述成膜物质选自无机硅酸盐、硅溶胶、磷酸盐、硅铝酸盐或其水性分散液。
2.根据权利要求1所述的用于砖石质文物防护的冻干胶透明涂料，其特征在于，所述冻干胶粉体还包含TiO2冻干胶、ZnO冻干胶、Al2O3冻干胶中的一种或一种以上。
3.一种权利要求1所述的用于砖石质文物防护的冻干胶透明涂料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
a、在容器内加入冻干胶粉体，超声分散在水中，然后加入偶联剂，采用研磨的方法得到冻干胶粉体分散液；各组分用量按质量百分比配比如下：10-40％的冻干胶粉体、5-20％的偶联剂，其余为水；所述冻干胶粉体含有SiO2冻干胶；
b、将步骤a得到的冻干胶粉体分散液与成膜物质、流平剂、润湿剂、消泡剂充分混合，搅拌均匀制得目标产品；其中，各组分用量按质量百分比配比如下：冻干胶粉体分散液：10-40％，成膜物质：20-40％，流平剂：0.01-0.03％，润湿剂：0.01-0.05％，消泡剂：0.1-0.5％，其余为水。
4.根据权利要求3所述的用于砖石质文物防护的冻干胶透明涂料的制备方法，其特征在于，步骤a所述冻干胶粉体还包含TiO2冻干胶、ZnO冻干胶、Al2O3冻干胶中的一种或一种以上。
5.权利要求1所述的用于砖石质文物防护的冻干胶透明涂料的应用，其特征在于，先将砖石质文物表面清洁干燥，采用喷涂或刷涂的方法将所述冻干胶透明涂料均匀涂覆在砖石质文物表面，待完全干燥后完成保护。
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