CN104893545A - 一种丝绸、纸张书画文物保护涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种丝绸、纸张书画文物保护涂料，由甲乙两种组分按照质量配比为1：1.3配比而成，按质量份数计，所述甲组分包括以下组分和含量：丙烯酸聚氨酯水分散体90～120份，触变剂0.5～1.5份，去离子水5～20份；按质量份数计，所述乙组分包括以下组分和含量：丙二醇甲醚醋酸酯2～8份，分散剂0.5～5份，消泡剂0.2～0.8份，去离子水10～30份，甲基膦酸二甲酯0.8～1.2份，纳米CaCO₃紫外光吸收剂10～20份，植物防蛀剂4～8份；本发明还公开了该涂料的制备方法。本发明的涂料具有防火、防水、防蛀和吸紫外光的特性。

Description

一种丝绸、纸张书画文物保护涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种涂料技术，尤其是一种丝绸、纸张书画文物保护涂料及其制备方法，属于涂料技术领域。

背景技术

古代丝绸和纸张书画是我国的艺术瑰宝，丝绸种类包括锦、绫、罗、绢、缣、纱、绮、绣等，纸张书画主要是绘制在宣纸上，经历上百年甚至几千年，在环境的空气湿度、霉菌、蛀虫、紫外光和酸碱物质作用下很容易受到毁坏，丝绸和纸张中的淀粉浆料是细菌繁殖最适宜的营养源，在空气湿度大且通风不良的条件下容易产生霉斑，特别在长江中下游地区，因为特有的梅雨季节，非常适宜霉菌和蛀虫的生长繁殖，很容易生霉或产生孔洞，以至于破烂不堪，例如，1987年，法门寺塔唐代地宫发掘了皇室供奉的丝锦织品700余件，包括囊括了唐代丝绸的所有品类，采用了印花贴金、描金、捻金、织金等唐代最高水平的丝织工艺，由于长期处于潮湿环境，加上法门寺塔身几经坍塌，地宫中的丝织物屡受砸压大多已褪色老化，另外，光、热作用的影响也是较难摆脱的。

丝绸和纸张在紫外光的长期作用下，容易发生光化学反应，使丝绸和纸张的强度明显下降、变色、发脆，目前，古代丝绸和纸张主要采用熏蒸法杀菌，脆弱的纺织品和书画可用丝网或裱糊法加固，而采用专用的涂料保护较少。涂料是一种重要的功能性防护材料，多功能涂料的研制取得了很大进步，但市场上具有防火、防水、吸紫外光和防蛀的丝绸、纸张书画保护涂料较少。

目前，国内对涂料的研究也较多，如中国专利，申请号：CN93112439.5，专利名称：薰蒸防霉防蛀涂料及其应用，适于涂覆于包装纸、膜、成品袋及各种卡片表层以制成防霉防蛀的卡片、防霉防蛀的袋、纸、膜的涂料，它由熏蒸防霉剂、1，4-二氯苯、填料、连结料、溶剂、增塑剂和消泡剂按一定比例加温、搅拌、融溶制成，解决了现有技术所存在的使用场合小，衣物有时会产生黄斑的问题。再如中国专利，申请号：CN200810159383.1，专利名称：一种光固化丙烯酸聚氨酯涂料及其制备方法，涂料由松香环氧丙烯酸树脂(由(甲基)丙烯酸和松香缩水甘油脂和松香缩水油脂进行酯化反应制得)、异氟尔酮二异氰酸酯、四乙撑二丙烯酸酯(稀释溶液)、氢醌单甲醚(阻聚剂)、丙烯酸2-羟乙酯、季戊四醇三丙烯酸酯、辛酸亚锡、氢醌单甲醚(相对总加量的)组成，该涂料涂膜的柔韧性、耐磨性、耐药性等优异，在工业领域里，除适用涂覆木材外，还广泛用于印刷油墨、纸张罩光、焊料保护层等。但综上两种专利的介绍，目前市场上具有防火、防水、吸紫外光和防蛀的丝绸、纸张书画保护涂料较少。

发明内容

本发明的主要目的是为了解决现有技术中的缺陷，提供一种具有防火、防水、防蛀和吸紫外光的丝绸、纸张书画文物保护涂料及其制备方法。

本发明的目的可以通过采用如下技术方案达到：

一种丝绸、纸张书画文物保护涂料，由甲乙两种组分按照质量配比为1：1.3配比而成，按质量份数计，所述甲组分包括以下组分和含量：

丙烯酸聚氨酯水分散体90～120份；

触变剂0.5～1.5份；

去离子水5～20份；

按质量份数计，所述乙组分包括以下组分和含量：

丙二醇甲醚醋酸酯2～8份；

分散剂0.5～5份；

消泡剂0.2～0.8份；

去离子水10～30份；

甲基膦酸二甲酯0.8～1.2份；

纳米CaCO₃紫外光吸收剂10～20份；

植物防蛀剂4～8份。

进一步的，所述触变剂为聚氨酯缔合型触变剂。

进一步的，所述分散剂为聚丙烯酸铵盐类分散剂。

进一步的，所述消泡剂为有机硅类消泡剂。

进一步的，所述纳米CaCO₃紫外光吸收剂的平均粒度为45nm。

进一步的，所述植物防蛀剂是由香樟树叶、艾叶和薰衣草按质量配比2：2：1进行提取的。

所述一种丝绸、纸张书画文物保护涂料的制备方法，包括以下步骤：

步骤(1)：植物防蛀剂制备，1)采集新鲜香樟树叶、艾叶和薰衣草并干燥脱水至含水率质量分数在10％以下，香樟树叶、艾叶和薰衣草按质量配比2：2：1粉碎至浆状；2)按1g浆料与20ml无水乙醇配比加入烧杯中制成混合液，置于恒温水浴槽在50℃条件下提取1h；3)将混合液在低速大容量离心机中以3000r/min的速度进行离心并过滤植物残渣，然后对余液进行浓缩回收乙醇，得到植物防蛀剂；

步骤(2)：纳米CaCO₃紫外光吸收剂制备：将CaCL₂和Na2CO₃分别配制成浓度为0.4mol/L的溶液，取200mL CaCL₂溶液加入烧杯中，再加入7.0g相对分子质量10000的表面修饰剂聚乙二醇，搅拌充分溶解，在25℃、300r/min的速度下搅拌，将Na₂CO₃溶液滴入CaCL₂溶液中，每2秒滴1滴，CaCL₂与Na₂CO₃的摩尔比为1，滴加完毕后，加入2g相对分子质量300万的分散剂聚丙烯酸钠，搅拌充分溶解，在室温条件下陈化3h，在低速大容量离心机中以3000r/min的速度离心得到水溶性纳米CaCO₃，采用乙醇洗涤3次，在80℃条件下干燥1h，获得纳米CaCO₃紫外光吸收剂；

步骤(3)：按甲组份配方量的触变剂和去离子水加入搅拌器混合，在300r/min的速度搅拌下，再加入丙烯酸聚氨酯水分散体，高速分散30min后，得到甲组分；

步骤(4)：按乙组份配方量将分散剂、消泡剂、丙二醇甲醚醋酸酯和去离子水加入备料锅中均匀混合，在1000r/min的速度下搅拌，加入甲基膦酸二甲酯、纳米CaCO₃紫外光吸收剂、植物防蛀剂，在高速分散机上低速分散，然后高速分散，在高剪切力的作用下，砂磨分散直到细度小于20μm，得到乙组分；

步骤(5)：将所述甲组分、乙组分按配方量质量配比为1：1.3混合，均匀搅拌，熟化10min后即可获得涂料。

本发明的有益技术效果是：

1.本发明研制的一种丝绸、纸张书画文物保护涂料主要成膜物质是由丙烯酸聚氨酯水分散体和丙二醇甲醚醋酸酯在一定工艺条件下分散而成，固化后的漆膜具有高交联密度、附着力强、高硬度、高固含量等特征；利用香樟树叶、艾叶和薰衣草制成的防蛀剂，不仅防蛀效果好而且绿色环保无污染。

2.本发明研制的一种丝绸、纸张书画文物保护涂料中的阻燃剂使用外观装饰性好的非膨胀型甲基膦酸二甲酯，防火效果好适用于丝绸、纸张书画文物保护等领域。

3.本发明通过在涂料中加入纳米CaCO₃紫外光吸收剂，涂料施工后的涂层对紫外光具有很强的吸收作用，优良的耐磨性和热稳定性，该涂料可刷涂在丝绸、纸张书画文物保护等表面防止光化学作用，降低丝绸、纸张书画文物的老化。

4.本发明采用两次施工成膜厚度可达百微米，成本低，生产工艺简单，涂料漆膜厚度100μm以上，黑皮毛蠹17的死亡率接近或达到100％，对蛀虫有明显的致死作用；对波长在290～400nm之间的紫外光的透射率小于0.4，即吸收率高达60～70％；耐水性大于240h通过，木棒垂直燃烧法测得失重率小于1％、炭化高度小于10㎝。

5.本发明通过在防水防火涂料中加入纳米CaCO₃紫外光吸收剂、植物防蛀剂，涂料施工后在丝绸和纸张表面形成具有防火、防水、吸紫外光和防蛀涂层，是一种较新颖的文物保护涂料，本发明在丝绸、纸张书画文物保护等领域有广泛的应用。

具体实施方式

为使本领域技术人员更加清楚和明确本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

一种丝绸、纸张书画文物保护涂料，由甲乙两种组分按照质量配比为1：1.3配比而成，按质量份数计，所述甲组分包括以下组分和含量：

丙烯酸聚氨酯水分散体100份；

触变剂1.0份；

去离子水5份；

按质量份数计，所述乙组分包括以下组分和含量：

丙二醇甲醚醋酸酯3份；

分散剂1份；

去离子水15份；

消泡剂0.5份；

甲基膦酸二甲酯1份；

纳米CaCO₃紫外光吸收剂10份；

植物防蛀剂4份。

进一步的，所述触变剂为聚氨酯缔合型触变剂。

进一步的，所述分散剂为聚丙烯酸铵盐类分散剂。

进一步的，所述消泡剂为有机硅类消泡剂。

进一步的，所述纳米CaCO₃紫外光吸收剂的平均粒度为45nm。

进一步的，所述植物防蛀剂是由香樟树叶、艾叶和薰衣草按质量配比2：2：1进行提取的。

本发明提供的一种丝绸、纸张书画文物保护涂料的制备方法，包括以下步骤：

步骤(1)：植物防蛀剂制备，1)采集新鲜香樟树叶、艾叶和薰衣草并干燥脱水至含水率质量分数在10％以下，香樟树叶、艾叶和薰衣草按质量配比2：2：1粉碎至浆状；2)按1g浆料与20ml无水乙醇配比加入烧杯中制成混合液，置于恒温水浴槽在50℃条件下提取1h；3)将混合液在低速大容量离心机中以3000r/min的速度进行离心并过滤植物残渣，然后对余液进行浓缩回收乙醇，得到植物防蛀剂；

步骤(2)：纳米CaCO₃紫外光吸收剂制备：将CaCL₂和Na2CO₃分别配制成浓度为0.4mol/L的溶液，取200mL CaCL₂溶液加入烧杯中，再加入7.0g相对分子质量10000的表面修饰剂聚乙二醇，搅拌充分溶解，在25℃、300r/min的速度下搅拌，将Na₂CO₃溶液滴入CaCL₂溶液中，每2秒滴1滴，CaCL₂与Na₂CO₃的摩尔比为1，滴加完毕后，加入2g相对分子质量300万的分散剂聚丙烯酸钠，搅拌充分溶解，在室温条件下陈化3h，在低速大容量离心机中以3000r/min的速度离心得到水溶性纳米CaCO₃，采用乙醇洗涤3次，在80℃条件下干燥1h，获得纳米CaCO₃紫外光吸收剂；

步骤(3)：按甲组份配方量的触变剂和去离子水加入搅拌器混合，在300r/min的速度搅拌下，再加入丙烯酸聚氨酯水分散体，高速分散30min后，得到甲组分；

步骤(4)：按乙组份配方量将分散剂、消泡剂、丙二醇甲醚醋酸酯和去离子水加入备料锅中均匀混合，在1000r/min的速度下搅拌，加入甲基膦酸二甲酯、纳米CaCO₃紫外光吸收剂、植物防蛀剂，在高速分散机上低速分散，然后高速分散，在高剪切力的作用下，砂磨分散直到细度小于20μm，得到乙组分；

步骤(5)：将所述甲组分、乙组分按配方量质量配比为1：1.3混合，均匀搅拌，熟化10min后即可获得涂料。

性能测试：

耐水性：将涂漆样板面积的2/3浸泡到蒸馏水中，242h后取出涂层无起泡、无失光、无变色和无脱落等破坏现象。

防火性：将涂好该涂料的木棒试件放在燃烧柜内盛酒精的燃烧盘上，点火燃烧100秒钟熄火，测得失重率0.91％、炭化高度9.5㎝。

防蛀：按照国家标准FZ/T 20004-91并参考IWSTM25标准，采用熏蒸法测试，黑皮毛蠹17d的死亡率接近或达到100％。

抗紫外线性能：以线棒(8号)涂布于PET膜上，PET膜尺寸为30×30cm，膜厚100μm，涂布后置于烘箱中，以80℃的温度烘1分钟使树脂硬化成膜，采用紫外光加速耐气候试验机QUV进行测试，测试的环境条件：温度60℃，相对湿度60％，紫外光波长400nm照射8h，之后再降至50℃，照射4小时，一个循环为12小时，QUV总测试时间为500小时，紫外光穿透度4.4％。

实施例2：

本实施例2所提供的一种丝绸、纸张书画文物保护涂料，由甲乙两种组分按照质量配比为1：1.3配比而成，按质量份数计，所述甲组分包括以下组分和含量：

丙烯酸聚氨酯水分散体110份；

触变剂1.0份；

去离子水5份；

按质量份数计，乙组分包括以下组分和含量：

丙二醇甲醚醋酸酯3份；

分散剂1份；

去离子水15份；

消泡剂0.5份；

超细滑石粉20份；

高岭土15份；

甲基膦酸二甲酯1.2份；

钛白粉15份；

纳米CaCO₃紫外光吸收剂15份；

植物防蛀剂6份。

其中，所述触变剂为聚氨酯缔合型触变剂，所述分散剂为聚丙烯酸铵盐类分散剂，所述消泡剂为有机硅类消泡剂，所述纳米CaCO₃紫外光吸收剂的平均粒度为45nm，所述植物防蛀剂是由香樟树叶、艾叶和薰衣草按质量配比2：2：1进行提取的。

所述一种丝绸、纸张书画文物保护涂料，其制备方法同实施例1，这里不再赘述。

性能测试：

耐水性：将涂漆样板面积的2/3浸泡到蒸馏水中，273h后取出涂层无起泡、无失光、无变色和无脱落等破坏现象。

防火性：将涂好该涂料的木棒试件放在燃烧柜内盛酒精的燃烧盘上，点火燃烧100秒钟熄火，测得失重率0.89％、炭化高度9.1㎝。

防蛀：按照国家标准FZ/T 20004-91并参考IWSTM25标准，采用熏蒸法测试，黑皮毛蠹15d的死亡率接近或达到100％。

抗紫外线性能：以线棒(8号)涂布于PET膜上，PET膜尺寸为30×30cm，膜厚100μm，涂布后置于烘箱中，以80℃的温度烘1分钟使树脂硬化成膜，采用紫外光加速耐气候试验机QUV进行测试，测试的环境条件：温度60℃，相对湿度60％，紫外光波长400nm照射8h，之后再降至50℃，照射4小时，一个循环为12小时，QUV总测试时间为500小时，紫外光穿透度4.1％。

实施例3：

本实施例3所提供的一种丝绸、纸张书画文物保护涂料，由甲乙两种组分按照质量配比为1：1.3配比而成，按质量份数计，所述甲组分包括以下组分和含量：

丙烯酸聚氨酯水分散体120份；

触变剂1.0份；

去离子水5份；

按质量份数计，所述乙组分包括以下组分和含量：

丙二醇甲醚醋酸酯3份；

分散剂1份；

去离子水15份；

消泡剂0.5份；

甲基膦酸二甲酯0.8份；

纳米CaCO₃紫外光吸收剂20份；

植物防蛀剂8份。

其中，所述触变剂为聚氨酯缔合型触变剂，所述分散剂为聚丙烯酸铵盐类分散剂，所述消泡剂为有机硅类消泡剂，所述纳米CaCO₃紫外光吸收剂的平均粒度为45nm，所述纳米Al₂O₃耐磨剂的平均粒度为80nm。

所述一种丝绸、纸张书画文物保护涂料，其制备方法同实施例1，这里不再赘述。

性能测试：

耐水性：将涂漆样板面积的2/3浸泡到蒸馏水中，293h后取出涂层无起泡、无失光、无变色和无脱落等破坏现象。

防火性：将涂好该涂料的木棒试件放在燃烧柜内盛酒精的燃烧盘上，点火燃烧100秒钟熄火，测得失重率0.85％、炭化高度8.7㎝。

防蛀：按照国家标准FZ/T 20004-91并参考IWSTM25标准，采用熏蒸法测试，黑皮毛蠹13d的死亡率接近或达到100％。

抗紫外线性能：以线棒(8号)涂布于PET膜上，PET膜尺寸为30×30cm，膜厚100μm，涂布后置于烘箱中，以80℃的温度烘1分钟使树脂硬化成膜，采用紫外光加速耐气候试验机QUV进行测试，测试的环境条件：温度60℃，相对湿度60％，紫外光波长400nm照射8h，之后再降至50℃，照射4小时，一个循环为12小时，QUV总测试时间为500小时，紫外光穿透度3.7％。

经过上述3种实施例方法以及多次实验制备的一种丝绸、纸张书画文物保护涂料及其制备方法，通过在防水防火涂料中加入纳米CaCO₃紫外光吸收剂、植物防蛀剂，涂料施工后在丝绸和纸张表面形成具有防火、防水、吸紫外光和防蛀的涂层，是一种较新颖的文物保护涂料，本发明在丝绸、纸张书画文物保护等领域有广泛的应用。

以上所述，仅为本发明专利优选的实施例，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都属于本发明专利的保护范围。

Claims (7)

1.一种丝绸、纸张书画文物保护涂料，其特征在于：由甲乙两种组分按照质量配比为1：1.3配比而成，按质量份数计，所述甲组分包括以下组分和含量：

丙烯酸聚氨酯水分散体90～120份；

触变剂0.5～1.5份；

去离子水5～20份；

按质量份数计，所述乙组分包括以下组分和含量：

丙二醇甲醚醋酸酯2～8份；

分散剂0.5～5份；

消泡剂0.2～0.8份；

去离子水10～30份；

甲基膦酸二甲酯0.8～1.2份；

纳米CaCO₃紫外光吸收剂10～20份；

植物防蛀剂4～8份。

2.根据权利要求1所述的一种丝绸、纸张书画文物保护涂料，其特征在于：所述触变剂为聚氨酯缔合型触变剂。

3.根据权利要求1所述的一种丝绸、纸张书画文物保护涂料，其特征在于：所述分散剂为聚丙烯酸铵盐类分散剂。

4.根据权利要求1所述的一种丝绸、纸张书画文物保护涂料，其特征在于：所述消泡剂为有机硅类消泡剂。

5.根据权利要求1所述的一种丝绸、纸张书画文物保护涂料，其特征在于：所述纳米CaCO₃紫外光吸收剂的平均粒度为45nm。

6.根据权利要求1所述的一种丝绸、纸张书画文物保护涂料，其特征在于：所述植物防蛀剂是由香樟树叶、艾叶和薰衣草按质量配比2：2：1进行提取的。

7.一种制备如权利要求1所述的丝绸、纸张书画文物保护涂料的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤(1)：植物防蛀剂制备，1)采集新鲜香樟树叶、艾叶和薰衣草并干燥脱水至含水率质量分数在10％以下，香樟树叶、艾叶和薰衣草按质量配比2：2：1粉碎至浆状；2)按1g浆料与20ml无水乙醇配比加入烧杯中制成混合液，置于恒温水浴槽在50℃条件下提取1h；3)将混合液在低速大容量离心机中以3000r/min的速度进行离心并过滤植物残渣，然后对余液进行浓缩回收乙醇，得到植物防蛀剂；

步骤(2)：纳米CaCO₃紫外光吸收剂制备：将CaCL₂和Na2CO₃分别配制成浓度为0.4mol/L的溶液，取200mL CaCL₂溶液加入烧杯中，再加入7.0g相对分子质量10000的表面修饰剂聚乙二醇，搅拌充分溶解，在25℃、300r/min的速度下搅拌，将Na₂CO₃溶液滴入CaCL₂溶液中，每2秒滴1滴，CaCL₂与Na₂CO₃的摩尔比为1，滴加完毕后，加入2g相对分子质量300万的分散剂聚丙烯酸钠，搅拌充分溶解，在室温条件下陈化3h，在低速大容量离心机中以3000r/min的速度离心得到水溶性纳米CaCO₃，采用乙醇洗涤3次，在80℃条件下干燥1h，获得纳米CaCO₃紫外光吸收剂；

步骤(3)：按甲组份配方量的触变剂和去离子水加入搅拌器混合，在300r/min的速度搅拌下，再加入丙烯酸聚氨酯水分散体，高速分散30min后，得到甲组分；

步骤(4)：按乙组份配方量将分散剂、消泡剂、丙二醇甲醚醋酸酯和去离子水加入备料锅中均匀混合，在1000r/min的速度下搅拌，加入甲基膦酸二甲酯、纳米CaCO₃紫外光吸收剂、植物防蛀剂，在高速分散机上低速分散，然后高速分散，在高剪切力的作用下，砂磨分散直到细度小于20μm，得到乙组分；

步骤(5)：将所述甲组分、乙组分按配方量质量配比为1：1.3混合，均匀搅拌，熟化10min后即可获得涂料。