CN107136075A - 一种用于古代金属文物双重保护抗菌防腐气雾剂及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于古代金属文物双重保护抗菌防腐剂的制备方法,是在超声波搅拌器中进行均匀混合,通过气雾剂压力填充灌装线后压入压缩气体丙烷液化丁烷气分装罐中密封为成品抗菌喷雾剂,在用同样的方法将防腐剂和成膜剂混合制成成品防腐喷雾剂按规定先后用抗菌和防腐双重喷雾的保护方法,该过程简单而易懂。生产效率高,成本低,由于本方法的实际使用效果显著,在同行业中均具备新颖性创造性和实用性的特点。
Description
技术领域
本发明属于保护古代金属文物抗菌防腐剂的制备方法,特别是铁质文物,基本宗旨是保护古代历史遗留的艺术珍品,防止文物因自然力作用所造成的破坏。
背景技术
传统的文物保护方法,多半是修复和涂抹缓蚀剂等方法,前者追求的是视觉效果,着意恢复美观外形,这种讲究远看浑然一体,近来得以区别,失去了历史价值与意义。后者尽管能起到缓蚀作用,但时间有限,短期内就会变质,逐渐失去缓蚀作用,近年来有人提出利用硫酸锌、钨酸钠、葡萄糖酸钠的沉淀膜特点制成硫酸盐膜型缓蚀剂,覆盖在金属表面起到缓蚀作用,如200910080914公开了一种用于铁质文物保护的复配硅酸盐缓蚀剂,采用硅酸钠为主剂,实质上硅酸钠本身没有缓蚀作用,其抑制腐蚀的机理是由于硅酸钠在水中提高了pH值,降低了腐蚀速率,而硅酸钠所形成的沉积保护膜又是多孔性的,在pH值高或低时不宜使用,所以其保护效果不理想,配方中还选用葡萄糖酸钠做防腐,其实,葡萄糖酸钠是一种金属表面处理以及防水处理等行业作高效螯合剂。和钢铁表面清洗剂(如制造马口铁,镀锌板,表面镀铬(电镀)等)其钢胚表面需经过严格清洗,使镀层物与钢铁表面牢固结合,这时清洗剂中添加葡萄糖酸钠是用作电镀镀层防腐。而铁质文物的腐蚀因素很多,也很复杂,出土和存放的自然环境不同。周围的介质也不同,加上古文物铁质本身结构的原因,所以其缓蚀效果不理想,配方中还加入另一种物料“钨酸钠”,一样用做电镀镀层防腐,其组合非但没有优化,反倒会给古代文物铁质造成新的点状腐蚀,而具有无法弥补的损失。还有人提出用葡萄糖酸钠,苯甲酸钠,锌盐,镧盐组成铸铁文物保护的缓蚀剂,葡萄糖酸钠的作用已经阐明,不必重复,而苯甲酸钠是食品防腐剂,在碱性介质中无法抗菌和抑菌作用,防腐最佳pH值2.5~4.0,国外已停止生产,试想被淘汰了的食品防腐剂用来作铁质防腐剂,可想而知。而锌盐类如硫酸锌,其成膜可以,但不耐久,是低效的缓蚀剂,镧盐,如氯化镧在空气中稳定,但极易吸水并潮解,而硝酸镧对人体,环境,物质均有害,这种组合完全失去文物保护的基本原则,没有新颖性和创造性。
当前,古代文物保护工作已迫在眉睫,然而有些文物工作者缺乏正确的科学的文物保护观,对文物腐蚀的根源缺少足够的认识,造成历史文明的物证可能永远遗失的被动局面。
经深入研究发现,无论是金属或纸,木制等文物,人们所忽略的关键问题是:微生物才是真正导致文物腐蚀发生的主要根源,微生物包括:细菌,病毒,真菌以及一些小型原生物等在内的一大类生物群体,由这些细小的生命活动参与发生的腐蚀过程统称微生物。
凡是出土文物,包括铁质器具均有腐蚀层,在腐蚀层中极易存在微生物,把Fe转化为不溶水的Fe2O3化合物,并能利用此氧化过程中产生的能量同化CO2进行生长,其中最具代表性的有硫酸盐还原细菌,它能利用金属表面有机物作为碳源并利用细菌生物膜内的氢,将硫酸盐还原成硫化氢,从还原反应中获得生存的能量,常见的有硫杆菌,嘉化铁杆菌,鞘铁细菌,氧化铁杆菌,氧化亚铁硫杆菌,氢化硫杆菌这几类细菌从各自的氧化过程中获得生长所需的能量,以上各细菌会加速铁质文物的腐蚀。
发明内容
本发明的目的,在于提供一种古代金属文物保护抗菌防腐喷雾剂,
为实现上述目的,本发明提供的用于文物双重保护抗菌防腐喷雾剂。采用先杀后防的处理方式,即先将含有杀消药剂的丙烷液化丁烷气均匀的喷在文物表面,待5分钟后,再用含有防腐剂和成膜剂的丙烷液化丁烷气重新均匀地喷在文物表面,快速形成一种防腐保护膜,该方法较为合理,全面系统的做到对古代文物的可持续性防腐保护,效果相当显著。
一种用于古代金属文物双重保护抗菌防腐气雾剂,包括:
抗菌气雾剂1:以抗菌剂为主要原料,C1-C4的低碳醇、或C1-C4低碳醇和高分子材料共同为溶剂,原料溶剂混合后填充入装有压缩气体的罐体内形成抗菌气雾剂1;
成膜气雾剂2:以防腐剂、成膜材料和助成膜剂为主要原料,高分子材料、或C1-C4低碳醇和高分子材料共同为溶剂,原料溶剂混合后填充入装有压缩气体的罐体内形成成膜气雾剂2。
所述抗菌气雾剂1罐体中:抗菌剂的重量含量为0.05~4%(优选0.1~0.5%),压缩气体的重量含量为20~22%,其余为溶剂;抗菌气雾剂1中高分子材料的重量含量56%(优选56%);
所述成膜气雾剂2罐体中:防腐剂的重量含量为0.01~2%(优选0.1~1.2%),成膜材料的重量含量为3.5~16%(优选4.5~12.7%),助成膜剂的重量含量为1.0~3%(优选1.2~2%),压缩气体的重量含量为20~22%,其余为溶剂;成膜气雾剂2中高分子材料的重量含量大于等于50%(优选大于等于54%)。
所述的抗菌剂包括:2,2-二溴川丙酰胺,纳米氧化锌,8-羟基喹啉酸酮、SAP抗菌剂或2-萘酚中的一种或二种以上;
防腐剂包括环烷酸酮、乌洛托品、苯甲酸或甲基异噻唑啉酮苯并三氮唑中的一种或二种以上;
成膜材料包括:重均分子量MW:113600~127800的聚乙烯醇缩丁醛,以及重均分子量MW:18500~44400的聚乙酸乙烯酯;数均分子量MN:48000~682000的聚甲基丙烯酸正丁酯;重均分子量MW:8000~170万的聚维酮;数均分子量MN:48000~682000的聚甲基丙烯酸异丁酯中的一种或二种以上;成膜材料中聚乙烯醇缩丁醛的重量含量为45~95%(优选55~72%);
助成膜剂为:醇酯十二
C1-C4低碳醇为无水乙醇;
高分子材料为乙酸乙酯;
压缩气体为丁烷或重量比1:1~1:9(优选1:3~1:7)丙烷和丁烷混合物(丙烷液化丁烷气)。
所述的气雾剂制备过程包括如下步骤:
以抗菌剂为主要原料,低碳醇、或低碳醇和高分子材料共同为溶剂,经过超声波搅拌器搅拌混合均匀后,通过气雾剂压力填充罐装线压入带压缩气体的分装罐中,密封,得抗菌气雾剂1;
以防腐剂为主要原材料,高分子材料、或低碳醇和高分子材料共同为溶剂,经超声波搅拌器搅拌混合均匀后,加入成膜材料和助成膜剂均匀搅拌后,通过气雾剂压力填充罐装线压入压缩气体的分装罐中封密,即防腐成膜气雾剂2。
所述双重保护抗菌防腐剂在金属文物防腐中的应用。
1)先用抗菌气雾剂1对金属文物表面进行喷雾消杀;
2)成膜气雾剂2应在抗菌喷雾5分钟后使用,采用防腐成膜喷雾剂对金属文物表面进行喷雾包膜。
对金属文物的杀菌防腐包膜保护前,需要对金属文物表面进行喷砂净化处理。
本发明所选用的成膜剂(一)是聚乙酸乙烯酯其重均分子量MW:18500~44400,该产品无臭无味,有韧性和型性,耐稀酸稀碱,在阳光下及125℃下稳定,耐候性强,耐光耐热,机械强度高,能溶解多种溶剂,不能与脂肪酸和水互溶,它用于制造无色透明薄膜。
成膜剂(二)聚甲基丙烯酸正丁酯,其数均分子量MN:48000~682000,该产品无色具有甜味和酯气味的液体,不溶水,可混溶乙醇等多数有机溶剂,微毒性,具有良好的弹性和较高的粘结性,可制作食品和制药工业用包膜。
成膜剂(三)聚乙烯醇缩丁醛,其重均分子量MW:113600~127800,用作无色透明薄膜,织物涂层,可溶大多数有机溶剂,不溶于碳羟类溶剂,如汽油等石油溶剂,防锈能力强,附着力强,耐水性好的金属层涂料和防寒漆,还具有优良对抗盐雾性,能耐大气作用,还耐日光暴晒,耐低温性能可达零下60℃,有优良的透明度,还具有较好的粘结性,成膜性,优越的耐腐蚀性和良好的耐水性。
成膜剂(四)聚维酮,其重均分子量MW:8000~170万,该产品具有粘合,增稠成膜等特性,是一种白色无臭味粉能溶水和乙醇,成为粘稠胶状液体,能与许多化合物配合,生成的化合物具有一定的物理化学稳定性,pH值平衡,优良的成膜性,增溶性,络合性,生物相容性,表面活性和化学稳定性。
成膜剂(五)聚甲基丙烯酸异丁酯,数均分子量MN:48000~682000,不溶水,易溶于乙醇,用于合成树脂,涂料,胶粘剂,具有优良的透明性,耐候性,互溶性良好,可作塑料涂层,气雾漆油墨粘合剂,低温涂饰剂,是无色透明液体。
成膜助剂:分子量216.3(醇酯十二,化学名称为2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯;商品名为十二碳醇酯或醇酯-12)无色透明液体,是强溶剂无不溶物,可改善均匀性和稳定性,无论低温及常温得光泽均一良好成膜,还可改善耐候性,良好的水解稳定性,抑制泡沫作用,是极好的成膜助剂。
抗菌剂(一)2,2-二溴-3-氮川丙酰胺,分子量241.87,是一种广谱高效的工业杀菌剂,溶乙醇,不污染环境,能够在较长时间内抑制细菌繁衍,杀菌效率高,白色结晶粉末,略溶水,由于它的分子能选择性的溴化或氧化微生物体内的特殊的酶代谢物,最终导致微生物死亡,同时他的分子还能迅速穿透微生物细胞膜,并作用于一定的蛋白基团,使细胞正常氧化-还原中止,从而引起细胞死亡。
抗菌剂(二)纳米氧化锌粉末,直径30~50nm,纯度限为99.9%该产品不溶水,乙醇,白色粉末或六角晶系结晶体,无臭无味受热变黄,冷却后重又变为白色,溶于酸,浓氢氧化碱,氨水和铵盐溶液,纳米氧化锌是稳定的化合物,可以提供广谱的紫外保护,同时还有抗菌作用,还用于漆布,化妆品,搪瓷,纸张,皮革,工业,电缆等,也用于玻璃工业,制药工业,该产品在阳光尤其在紫外线的照射下,在水中和空气中能自行分解自由移动的带负电子(e-)同时留下带正电的空穴(h+),这种空穴可以激活空气中的氧变为活性氧,有极强的化学活性,能与多种有机物发生氧化反应(包括细菌内的有机物)从而把大多数细菌和真菌杀死,5分钟内纳米氧化锌的浓度为1%时,金黄色葡萄球菌杀菌率为98.86%,大肠杆菌的杀菌率为99.93%。
抗菌剂(三)8-羟基喹啉酸酮
白色或淡黄色结晶性粉末,分子量145.16、不溶水,溶于乙醇,由邻氨基苯酚经环合反应制得,其中硫酸盐和铜盐是优良的消毒剂和防腐剂,对疣孢漆斑菌及绿色木霉菌具有杀菌抑制作用,主要用作消毒,杀菌剂。其防霉作用强。
抗菌剂(四)SAP抗菌剂
SAP属天然的有机抗菌剂,以大豆萃取液作为主要成分,高度安全,对禽流感病毒(H5N3)、霉菌以及多种多样的菌均有很好的灭活效果,对SARS也有很好的灭杀作用,抗菌效果显著,无色无味,能长时间保持抗菌效果,有效期五年以上,SAP含有界面活性剂,对微生物酵素产生障碍,使其自身发生技能抑制,从而起到杀菌目的。
抗菌剂(五)2-萘酚白色有光泽的碎薄片或白色粉末。分子量:144.17,不溶水,易溶于乙醇,用95%硫酸与精萘经多种工序而制得,过程复杂,主要用作杀菌、防霉剂、防止寄生虫,广泛用于化工,医药等工业
防腐剂:(一)乌洛托品分子量限为:144.2158,白色晶体和无色有光泽的菱形,有限可溶于水,易溶大多数有机溶剂,用途广泛,可用作有机合成原料,分析化学试剂,抗生素,燃料,是一个与金刚烷结构类似的多环杂环化合物,具有杀菌、收敛、无臭、该品易燃,用于减缓金属材料的腐蚀。
防腐剂:(二)苯并三氮唑,分子量限为:119.12,白色或褐色针状结晶片状、颗粒状、粉状,在空气中氧化而逐渐变红,无臭无味,微溶水,溶于乙醇,苯等。主要用作金属防蚀剂和缓蚀剂。可与多种缓蚀剂配合,提高缓蚀效果,也可与杀菌灭藻剂配合使用,其本身具有较好的紫外光吸收剂,对紫外光敏感的制品起到稳定作用。除此之外,还具有与铜原子形成共价键和配位键,相互交替成铰链状聚合物,在铜表面组成多层保护膜,使铜的表面不起氧化还原反应,不产生氢气,起防蚀作用,对铅,铸铁,镍,锌等金属也有同样效果。
防腐剂(三)苯甲酸,分子量限为:122.13,微溶水,易溶乙醇等有机物,是一种羧基直接与苯环碳原子相连接的最简单的芳香酸,具有羟酸的性质应用于钢铁设备的防锈剂,农业化学品,在酸性条件下,对霉菌,酵母和细菌等有抑制作用,苯甲酸分子态的抑菌活性较离子态高,故pH值小于4时抑菌活性高,一般用于pH值4.5~5为宜,形状白色单斜片状或针状结晶,质轻,无气味,或微有类似安息香或苯甲醛的气味。
防腐剂(四)环烷酸铜,分子量限在405.89,外观深绿色均匀液体,粘稠状,微溶乙醇,不溶于水,限含铜7.5%,是杀虫剂和杀菌剂,也是制药原料,作为船舶防污漆中使用,海底电缆防污漆,也用于制造船舶造船底漆等。
防腐剂(五)甲基异噻唑啉酮,分子量限在115.15,外观淡黄色或无色透明液体,是一种高效杀菌剂,耐热的水性防腐剂,可以抑制细菌,真菌,霉菌及霉菌的生长,限作防腐剂使用,对于抑制微生物的生长有很好的作用,无毒无污染,适用的pH值范围2~12,与水混溶,可以在任何工序下操作。
溶剂:乙酸乙酯,分子量限88.11无色透明液体,低毒性有甜味,浓度较高时有刺激性气味,易挥发,对空气敏感,能吸水分,使其缓慢水解,而成酸性反应,能与乙醇混溶,溶于水,易燃,具有优异的溶解性,快干性。用于制药,印刷,香料,燃料,促成膜迅速。
助溶剂:无水乙醇,分子量限46.07,无色澄清液体,有灼烧味,易流动,可以从空气中吸收水分,能与水和氯仿,乙醚等多种有机溶剂的以任意比例互溶,易燃,易挥发,纯度高达99.5%无水乙醇在浓硫酸的条件下加热至140℃,生成乙醚和水,广泛用于医药,涂料,卫生用品,化妆品,75%的乙醇水溶液具有强杀菌能力,是常用的消毒剂。
抛射剂(压缩气体):丁烷或丙烷液化丁烷气,其中丙烷分子量限为44,微溶于水,溶于乙醇化学性质同其他烷烃一样,比空气重,便携式炉灶和机动车的燃料,是生产丙醇的原料,热气球的主要燃料,是可燃气体。丁烷气分子量限为58,无色,容易被液化的气体,不溶于水,易溶于乙醇,乙醚和其他烃,用于制取多种有机合成原料。可做为马达燃料掺和物以控制挥发分,它们不与酸碱反应,亦可直接用作燃料和冷冻剂,丙烷与丁烷气在本发明中混合为抛射剂的比例(重量百分比可以)1:1~1:9。
实践证明,使用双重方法,使古代文物在不失原状的情况下稳定地延续着,使得历史珍贵文物得到可持续性安全存藏,为后人观赏和研究具有重大意义。
本发明制备的文物双重保护抗菌防腐喷雾剂的制备方法,是以抗菌剂,防腐剂,为主要原料,以低碳醇和高分子材料为助溶剂和溶剂,包括如下步骤:首先将低碳醇和抗菌剂混合搅拌均匀,即取低碳醇适量置入超声波搅拌器内搅拌下,缓缓加入抗菌剂,它全部溶解均匀后,通过气雾剂压力填充罐装线,按规定压入分装罐中。(即为成品抗菌剂喷雾剂成品)
成膜防腐剂的制备方法、首先将防腐剂,高分子材料和成膜剂聚乙烯醇缩丁醛置入超声波搅拌器中均匀搅拌后,在加入低碳醇和其它成膜剂,均匀搅拌后通过气雾剂压力填充罐装线,按规定压入装有抛射剂分装罐中(即为成膜防腐剂喷雾剂成品)
其中抗菌剂有:1)2,2-二溴-3氮川丙酰胺、2)SAP、3)纳米氧化锌、4)8-羟基喹啉酸酮、5)2-萘酚;
防腐剂为1)环烷酸酮、2)苯甲酸、3)乌洛托品、4)甲基异噻唑啉酮、5)苯并三氮唑。
抗菌剂与低碳醇(重量百分比)优选0.5~0.8:21.5~77
防腐剂与低碳醇(重量百分比)优选0.2~1.2:6.9~7.5
成膜剂用量(重量百分比)优选12.7%
抗菌的溶剂用量(重量百分比)优选56%
抗菌的助溶剂用量(重量百分比)优选77%
防腐剂的溶剂用量(重量百分比)优选56%
防腐剂的助溶剂用量(重量百分比)优选6.9%
所述的抗菌剂优选纳米氧化锌或SAP
所述的防腐剂优选苯甲酸或乌洛托品
所述的成膜剂优选聚乙烯醇缩丁醛,或聚维酮
所述的成膜助剂优选酯醇十二
所述的溶剂优选乙酸乙酯
所述的助溶剂优选无水乙醇
所述的超声波搅拌器优选JY—Y202G
本发明的特点:选用含有强抗菌剂的压缩气体丙烷液化丁烷气雾剂,按要求在金属文物表面均匀的喷雾一遍,目的是消杀各种微生物(菌类)因为微生物易对防腐剂产生耐药性,所以必须做到对文物首先要抗菌消杀。
然后再进行防腐包膜,成膜剂选用三合一的方法,因为通常一种成膜剂不具备成膜所要求具备的所有性质,故本发明选择三合一混合使用,取长补短,可最大程度满足成膜的要求,包膜后完全隔绝空气和水。防阳光,防酸碱防低高温的情况下得到安全防护。持久储藏,实现了双赢,对文物的保护效果十分显著,同时包膜材料还具备耐125℃高温。并且能紧密地附着文物表面,除此之外,本发明还在成膜材料中添加了成膜助剂醇酯十二,其特征在于能改善成膜均匀性和稳定性,无论低温还是常温都会得到极好的光泽均一;还能抑制泡沫作用,是强溶剂,无不溶物,是极好的成膜助剂。促使包膜能长效持久的对文物进行无菌保护,正因为这些特点使得古文物得到了实质性可持续的保护。该方法是目前为止保护古代文物免受因自然力作用所造成的破坏最为有效的方法。
具体实施方式
以下实施例中采用的成膜材料包括:重均分子量MW:117000~124000的聚乙烯醇缩丁醛,以及重均分子量MW:27400~36300的聚乙酸乙烯酯;数均分子量MN:53000~61400的聚甲基丙烯酸正丁酯;重均分子量MW:2万~20万的聚维酮;数均分子量MN:53000~61400的聚甲基丙烯酸异丁酯;
以下实施例中采用百分含量均为重量含量。
实施例1
常温将无水乙醇77.65%,置入超声波搅拌器中搅拌,同时缓缓加入抗菌剂2,2-二溴川丙酰胺0.25%,2-萘酚0.1%(均为重量百分比)搅拌均匀后,通过气雾剂压力填充罐装线压入含有22%的压缩气体丙烷液化丁烷气的分装罐中密封(抗菌喷雾剂成品);
常温将溶剂乙酸乙酯56%置入超声波搅拌器中搅拌,同时缓缓先加入防腐剂环烷酸铜0.2%,加入聚乙烯醇缩丁醛7.5%,待分散膨润后再加入无水乙醇6.8%,聚乙酸乙烯酯4.5%,聚甲基丙烯酸正丁酯1.5%。助膜剂:醇酯十二1.5%(全部重量百分比)搅拌30分钟均匀后通过气雾剂压力灌装线压入含有22%的压缩气体丙烷液化丁烷气分装罐中封装(即防腐包膜剂成品)。
实施例2
常温将溶剂乙酸乙酯56%置入超声波搅拌器中搅拌,缓缓加入纳米氧化锌0.5%,搅拌均匀后加入无水乙醇21.5%,搅拌30分钟均匀后通过气雾剂压力灌装线,压入含有22%的压缩气体丙烷液化丁烷气分装罐中,密封(即抗菌喷雾剂产品)
常温将溶剂乙酸乙酯56%置入超声波搅拌器中搅拌,缓缓先加入苯甲酸0.6%,聚乙烯醇缩丁醛7%,待分散膨润后先后加入无水乙醇6.9%,聚乙酸乙烯酯4.1%,聚维酮2%,成膜助剂:醇酯十二1.4%(重量百分比)总计78%,搅拌均匀后通过气雾剂压力灌装线,压入含有22%的压缩气体丙烷液化丁烷气分装罐中密封(即防腐包膜剂产品)
实施例3
常温将无水乙醇75%,置入超声波搅拌器中搅拌,缓缓先加入抗菌剂8羟基喹啉酸酮和2,2-二溴川丙酰胺(重量百分比)2:1,搅拌均匀后,通过气雾剂压力填充罐装线压入含有22%的压缩气体丙烷液化丁烷气的装罐中密封(抗菌喷雾剂成品)
常温将溶剂乙酸乙酯54%置入超声波搅拌器中搅拌,缓慢加入乌洛托品1.5%,聚乙烯醇缩丁醛8%,均匀搅拌30分钟,先后加入无水乙醇8.5%,聚维酮3.7%,聚甲基丙烯酸正丁酯1%,成膜助剂:醇酯十二1.3%总计78%,搅拌均匀后通过气雾剂压力灌装线,压入含有22%的压缩气体丙烷液化丁烷气分装罐中密封(即防腐包膜剂产品)
实施例4
常温将无水乙醇77%,置入超声波搅拌器中搅拌,缓缓加入SAP和2-萘酚(重量百分比)0.5:0.5,搅拌均匀后,通过气雾剂压力填充罐装线压入含有22%的压缩气体丙烷液化丁烷气的分装罐中密封(抗菌喷雾剂成品)
常温将溶剂乙酸乙酯56%置入超声波搅拌器中搅拌,缓缓加入甲基异噻唑啉酮0.1%,聚乙烯醇缩丁醛9%,搅拌均匀然后先后加入无水乙醇8%,聚甲基丙烯酸正丁酯2.2%,聚甲基丙烯酸异丁酯1.6%,成膜助剂:醇酯十二1.1%,(重量百分比合计为)总计78%,搅拌均匀后通过气雾剂压力灌装线,压入含有22%的压缩气体丙烷液化丁烷气分装罐中密封(即防腐包膜剂产品)
实施例5
常温将无水乙醇77%,置入超声波搅拌器中搅拌,缓缓加入SAP和8-羟基喹啉酸酮(重量百分比)0.7:0.3,搅拌均匀后,通过气雾剂压力填充罐装线压入含有22%的压缩气体丙烷液化丁烷气的分装罐中密封(即:抗菌喷雾剂成品)
常温将溶剂乙酸乙酯50%置入超声波搅拌器中搅拌,缓缓加入苯并三氮唑1%,聚乙烯醇缩丁醛8.5%,均匀搅拌后,先后加入无水乙醇11%,聚乙酸乙烯酯4.5%,聚甲基丙烯酸异丁酯2%,成膜助剂:醇酯十二1%,(重量百分比合计)总计78%,搅拌均匀后通过气雾剂压力灌装线,压入含有22%的压缩气体丙烷液化丁烷气分装罐中密封(即:防腐包膜剂产品)
其中压缩气体丙烷液化丁烷气C3和C4之比可以是1:5,其配量为20~22%,C3分子量:44,C4分子量58。
本发明特点:先使用抗菌,后使用防腐包膜。原因是文物表面的微生物是导致腐蚀发生的源头,如不事先对微生物抗菌消杀,对文物的保护会功亏一篑,抗菌剂即可降低微生物的活性又能破坏微生物中的酶,减弱了腐蚀发生,从而抑制微生物的繁殖。而防腐剂能破坏其正常的新陈代谢,使微生物蛋白质凝固和变性,在不同的情况下抑制最易发生的腐败作用。特别在灭菌作用不充分时仍具有持续性的效果,已达到抗菌防腐的双赢效益。实践证明,抗菌防腐这两种药剂前后双重作用,具有取长补短,达到了文物保护的要求。
除以上特征,还有文物包膜后,形成无氧,无水份,无有害气体的保护空间,这样可以使金属文物保持在一个相对稳定的微环境中,从而可防止文物发生氧化、裂化、虫害、霉变,锈蚀等问题。达到长期,安全保存的目的。
应用例1
采用实施例1抗菌防腐气雾剂组方;
将汉代青铜剑固定摆正后,在室温20℃以上,用手动喷砂机(赛特斯)牌,直接喷射青铜剑表面和难以触及地方,清除铜锈,氧化皮,用清洁海绵擦净粉尘,然后用本发明的金属抗菌剂的丙烷液化丁烷气雾剂,从上开始至左往右均匀的喷雾一遍,由于丙烷液化丁烷气挥发极快,待5分钟后,在用含有防腐剂和成膜剂的丙烷液化丁烷气雾剂在距物体表面10~20cm距离,喷雾口垂直对着物体表面,从上开始,至左往右均匀喷雾二遍后在很短的时间内(十几秒至几十秒)就可以形成一层柔软均匀,而且具有弹性能持久紧密地附着青铜剑表面,不透气不透水,防酸碱,防阳光耐高温还能保护文物不会被摩擦的防腐保护膜,厚度0.07~0.09mm然后将包膜的青铜剑放到特定的房间,限控冬季温度18~25℃,湿度30%~80%,夏季温度23~28℃,湿度30%~60%,用冷色光T5节能管灯,色温4000K的照明,每隔30天测检一次,采用(徕卡)牌偏光显微镜以及扫描电镜进行观察,至今已有400天左右,保护膜依然附着紧密,无裂纹。透明度无明显变化,无老化,无起皱,而且文物本身也没有发现新的腐蚀痕迹,基本与喷砂后包膜前一致,实践证明,该方法对古代青铜器防腐效果显著,防腐效率达到100%从而达到了金属文物保护的要求。
应用例1的对比例
将汉代青铜剑固定摆正后,在室温20℃以上,用手动喷砂机(赛特斯)牌,直接喷射青铜剑表面和难以触及地方,清除铜锈,氧化皮,用清洁海绵擦净粉尘,然后将喷砂后的青铜剑放到特定的房间。限控冬季温度18~25℃湿度30%~80%,夏季温度23~28℃,湿度30%~60%,用冷色光T5节能管灯,色温4000K的照明,每隔30天测检一次,采用(徕卡)牌偏光显微镜以及扫描电镜进行观察,至今已有400天左右(与应用例1同时进行),发现青铜剑表面长有鲜艳的绿色粉状锈。而且每天在扩散。用工具轻轻剃开粉状锈。立即看到其下是绿色的锈层,再往下是红褐色锈层,延续往下还是绿色锈层,最里面是一层灰白色蜡状氯化亚铜,Cu2Cl2,实践证明:为维护古代文物青铜器的原貌,务必选择应用例1那样,对古文物要进行消杀,灭菌,然后再进行防腐包膜,这种方法简单,而且防腐效果明显,防腐效率达到百分之百,理想的文物保护得以实现。
应用例2
采用实施例2抗菌防腐气雾剂组方;
将清代铁质佛像固定摆正后,在室温25℃以上,用手动喷砂机,直接喷射佛像表面和难以触及地方,清除铁锈,氧化皮,污垢后,用清洁海绵擦净粉尘,然后用本发明的抗菌丙烷液化丁烷气雾剂,从上开始至左往右均匀喷雾一遍,由于气雾剂挥发极快,待5分钟后,在用含有防腐剂和成膜剂的丙烷液化丁烷气雾剂在距物体表面10~20cm距离,喷雾口垂直对着物体表面,从上开始,至左往右均匀喷雾二遍后在很短的时间内(十几秒至几十秒)就可以形成一层均匀柔软,而且具有弹性能持久紧密地附着铁器文物表面,无透气无透水,防空气,防水,防酸碱,防阳光还能保护文物不会被摩擦的防腐保护膜,厚度0.07~0.09mm然后将包膜的铁质佛像放到特定的房间,限控冬季温度18~25℃,湿度30%~80%,夏季温度23~28℃,湿度30%~60%,用冷色光T5节能管灯,色温4000K的照明,每隔30天测检一次,采用(徕卡)牌偏光显微镜以及扫描电镜进行观察,至今已有370天左右,保护膜依然附着紧密,无裂纹,无老化,无起皱,而且文物本身也没有发现新的腐蚀痕迹,基本与喷砂后包膜前一致,无明显变化,实践证明,该方法对古代铁器文物防腐效果显著,防腐效率达到100%从而满足了金属文物保护的要求。
应用例2的对比例
将清代铁质佛像固定摆正后,在室温25℃以上,用手动喷砂机,直接喷射佛像表面和难以触及地方,清除铁锈,氧化皮,污垢后,用清洁海绵擦净粉尘,然后将喷砂后的“铁质佛像”放到特定的房间,限控冬季温度18~25℃湿度30%~80%,夏季温度23~28℃,湿度30%~60%,用冷色光T5节能管灯,色温4000K的照明,每隔30天测检一次,采用(徕卡)牌偏光显微镜以及扫描电镜进行观察,至今已有370天左右(与应用例2同时进行),发现铁质佛像表面有联片的黑褐色和红褐色锈斑,而且每天都在扩散。甚至有些地方出现腐蚀开裂,片状脱落等现象。还有因脱水变成疏松的铁锈FeOOH。鲜明的对比,不难看出抗菌防腐包膜势在必行,否则老祖宗留给我们的宝贵遗产将被我们这一代人给败坏。所以保护文物,功在当代,利在千秋。
对比例1(抗菌防腐混合使用实例)
常温将乙酸乙酯56%,置入超声波搅拌器中搅拌,缓慢加入纳米氧化锌0.2%,防腐剂乌洛托品0.8%,聚乙烯醇缩丁醛8%,搅拌均匀后,分别加入无水乙醇8.4%、聚乙酸乙烯酯3%,聚甲基丙烯酸正丁酯1%,成膜助剂:醇酯十二0.6%,合计78%,搅拌均匀后,通过气雾剂压力填充罐装线压入含有22%的压缩气体丙烷液化丁烷气的分装罐中密封(即:抗菌防腐混合喷雾剂成品)
然后将“古代将士铁帽”固定摆正后,在室温25℃以上用手动喷砂机直接喷射“铁帽子”表面和难以触及的地方,清除铁锈、氧化皮等污垢后,用清洁海绵擦净尘埃,然后用抗菌防腐混合喷雾剂在距物体表面10~20cm距离,喷雾口垂直对着物体表面,从上面开始至左往右均匀喷雾两遍后,在很短时间内(十几秒至几十秒)形成一层透明柔软而具有弹性,持久紧密的附着文物“铁帽子”表面,不透气,不透水,防酸碱,防阳光。均匀且能保护文物不被摩擦防护腐蚀膜,厚度:0.07~0.09mm,然后将包膜后“将士铁帽”置放在房间内,冬季室内温度18~25℃,湿度30%~80%,夏天温度23~28℃,湿度30%~60%用冷色光T5节能关灯,色温4000K照明,每隔30天则测检一次。用仪器深入观察研究发现抗菌剂纳米氧化锌和防腐剂乌洛托品混合使用后,乌洛托品在纳米氧化锌的氧化作用下,其分子被断裂产生亚胺离子,然后进行分子内氧化为亚苄基亚胺离子,其产物不具备防腐作用,而纳米氧化锌的抗菌作用也因此被削弱,仅在30天内“古代将士铁帽”表面出现新的腐蚀斑点,尽管不是很严重,但事实证明,抗菌剂和防腐剂混用相互易发生反应,结论:不能混用。
对比例2(不经抗菌的实施例)
常温将乙酸乙酯54%,置入超声波搅拌器中搅拌,缓慢加入防腐剂环烷酸酮0.2%,聚乙烯醇缩丁醛7%,搅拌均匀后,先后加入无水乙醇9.3%,聚乙酸乙烯酯4.1%,聚维酮2%,成膜助剂:醇酯十二1.4%,总计78%,搅拌均匀后,通过气雾剂压力填充罐装线压入含有22%的压缩气体丙烷液化丁烷气的装罐中(即:防腐包膜喷雾剂成品)
将辽金古代铁质锅固定摆正后,在室温20%以上用手动喷砂机直接喷射铁锅表面和难以触及的地方,清除铁锈,氧化皮,污垢后,用不经抗菌的防腐喷雾剂在金属物表面10~20cm距离喷雾,喷雾垂直对着物体表面,从上开始,至右往左均匀喷雾二遍后,在很短的时间内(十几秒至几十秒)均匀形成一层透明柔软而且有弹性持久紧密地附着文物表面,不透气,不透水,防酸碱防阳光能保护文物不被摩擦的防腐膜,厚度0.07~0.09mm然后将包膜后的铁锅置放在特定的房间内,冬季室内控制温度18~25℃湿度30%~80%,夏天控制温度23℃~28℃,湿度30%~60%,用冷光T5节能管灯,色温4000K做照明,每隔30天测检一次,研究发现,包膜后的文物60天前未见异常,60~90天之间,观察发现铁锅表面竟然出现片状锈斑,颜色:黑褐色,尽管为数不多,而腐蚀速度不显著,但实验警示我们,对文物表面的微生物不进行抗菌消杀,只做防腐包膜,对微生物并无大碍,因为微生物对防腐剂会产生耐药性,所以微生物是金属腐蚀的重要原因,绝不能忽视,实践证明,抗菌杀消势在必行,否则会给古代文物造成不可估量的损失。
对比例3(加入其他溶剂)
将无水乙醇77.65%,置于超声波搅拌器中搅拌,同时缓慢加入抗菌剂2,2-二溴川丙酰胺0.25%,2-萘酚0.1%(重量百分比),搅拌均匀后,通过气雾剂压力填充罐装线压入含有22%的压缩气体丙烷液化丁烷气的装罐中密封(抗菌成品)
将溶剂丙酮56%置入超声波搅拌器中搅拌,同时缓慢加入防腐剂环烷酸酮0.2%,聚乙烯醇缩丁醛7.5%,搅拌均匀后再先后加入无水乙醇6.8%,聚磺酸乙烯酯4.5%,聚甲基丙烯酸正丁酯(重量百分比)3%搅拌均匀后通过气雾剂压力灌装线,压入含有22%的压缩气体丙烷液化丁烷气分装罐中密封(即防腐包膜剂产品)
将汉代铁质博山香炉固定摆正后,在室温20℃以上,用手动喷砂机,直接喷射“香炉”表面和难以触及地方,清除铁锈,氧化皮,污垢后,用本发明的抗菌喷雾剂,在距“香炉”表面10~20cm距离,喷雾口垂直对着香炉表面,从上开始,至左往右均匀喷一遍后,由于丙烷液化丁烷气挥发极快,待5分钟后,再用加入(其他)溶剂的防腐成膜喷雾剂在距表面10~20cm距离,喷雾口垂直对着“香炉”表面,从上开始,至左往右均匀喷雾二遍由于溶剂的原因,45~56秒才形成一层透明柔软而具有弹性的保护膜厚度0.07~0.09mm,由于本方法所用的溶剂为丙酮,尽管丙酮挥发性快而好,相比之下,促成膜慢,而且膜层起皱,由此而导致附着力差,防酸碱防空气防水的作用可想而知,因此,丙酮不适宜做文物保护膜的溶剂,研究还发现,丙酮对金属有腐蚀性,可能与丙酮的储存时间久有关,因为储存久了的丙酮会含有酸性杂质的存在。
对比例4(不加防腐剂比较例)
将无水乙醇77%,置于超声波搅拌器中搅拌,同时缓慢加入SAP和8-羟基喹啉酸酮(重量百分比)0.7:0.3,搅拌均匀后,通过气雾剂压力填充罐装线压入含有22%的压缩气体丙烷液化丁烷气的分装罐中密封(即抗菌剂成品)
将乙酸乙酯50%置入超声波搅拌器中搅拌,然后先后加入聚乙烯醇缩丁醛8%,搅拌均匀后加入无水乙醇14%,聚乙酸乙烯酯和聚维酮(重量百分比)4:2,总计78%,搅拌均匀后通过气雾剂压力灌装线,压入含有22%的压缩气体丙烷液化丁烷气分装罐中密封(即无防腐剂的成膜喷剂)
将金代香炉(铁质)固定摆正后,在室温20℃以上,用手动喷砂机,直接喷射“香炉”表面和难以触及地方,清除铁锈,氧化皮,污垢后,用本发明的抗菌喷雾剂,在距“香炉”表面10~20cm距离,喷雾口垂直对着香炉表面,从上开始,至左往右均匀喷一遍后,由于丙烷液化丁烷气挥发极快,待5分钟后,再用不加防腐剂的成膜喷雾剂在距表面10~20cm距离,喷雾口垂直对着“香炉”表面,从上开始,至左往右均匀喷雾二遍,在很短的时间内(十几秒至几十秒)就可形成一层透明柔软均匀而具有弹性能持久紧密地附着“香炉”表面的无透气,无透水,防酸碱,防阳光还能保护文物不被摩擦的保护膜,厚度0.07~0.09mm,由于本方法只做了抗菌,即消杀各种菌(微生物)没有加防腐剂,在室温20℃~22℃普通日光灯给光下将“香炉”置于光防护罩(有机玻璃罩)环境中,经过三十天(即一个月)在使用放大台灯(卢索)光照下,用(徕卡)偏光显微镜以及扫描电镜观察到金代铁质香炉表面有少量的黑褐色针状锈斑,发明人将护膜剥开,用刀具将锈斑刮掉,将刮下来的粉末在台式火花光电直读光谱仪下进行分辨,发现锈粉中除含有大部分氧化亚铁FeO,还有少量的氧化铁Fe2O3,实验进一步证明保护古文物,防腐是必不可少的重要工序之一,否则文物保护只是空谈。
对比例5(只用一种膜材)
将无水乙醇77%,置于超声波搅拌器中搅拌,缓慢加入SAP和2-萘酚(重量百分比)0.5:0.5,搅拌均匀后,通过气雾剂压力填充罐装线压入含有22%的压缩气体丙烷液化丁烷气的装罐中密封(即抗菌剂成品)
将无水乙醇14.9%置入超声波搅拌器中搅拌,缓缓加入甲基异噻唑啉酮,0.1%,然后加入乙酸乙酯56%,聚甲基丙烯酸正丁酯7%,合计78%,搅拌均匀后通过气雾剂压力灌装线,压入含有22%的压缩气体丙烷液化丁烷气分装罐中密封(即防腐剂成膜剂成品)
将西周古代甲片(铜质)固定摆正后,在室温20℃以上,用手动喷砂机,直接喷射“铜甲片”表面和难以触及地方,清除铜锈,氧化皮,污垢后,用本发明的抗菌喷雾剂,在距“青铜甲片”表面10~20cm距离,喷雾口垂直对着“青铜甲片”表面,从上面开始,至左往右均匀喷一遍后,由于丙烷液化丁烷气挥发极快,待5分钟后,再用只用一种成膜剂的防腐喷雾剂在距表面10~20cm距离,喷雾口垂直对着“青铜甲片”表面,从上开始,至左往右均匀喷雾二遍;
由于采用一种成膜材,
该膜材实干较慢,几分钟才形成一层较透明柔软的保护膜,由于该膜材低温易脆裂,高温易发黏,而且流平差(成膜),在受热、阳光和紫外线的作用下,易发生聚合,室温25℃以上逐渐软化,导致包膜脱胎起皱,使得“青铜甲片”完全失去防腐作用,仅用肉眼就可观察到青铜甲片表面上出现新的绿色粉状锈,而且每天都在缓慢的扩散。实践充分验证——包膜剂单用一种膜材无法满足成膜要求具备的所有性质,多种成膜材混合使用,取长补短,而且具备黏着力强、透明、耐光、耐热、机械强度高、耐酸碱、防空气、防水,成膜后稳定,防腐效果显著。
尽管本发明通过实施例和应用例进行了详细地描述,但本领域普通技术人员应当理解的是上述实施例仅仅是对本发明的说明,在不(违背)本发明的精神的前提下所做出的所有改变和改造均包括在本发明的范围内,本发明的保护范围以所附的权利要求为准。
表格中实施例操作过程同实施例1,与实施例1不同之处在于,抗菌气雾剂1和成膜气雾剂2的余量分别为含有22%的丙烷液化丁烷气;
以上实施例与其中实施例2和应用例2相比较,无论抗菌防腐和保护膜、其效果与应用例2类似,均达到文物保护的要求。
Claims (7)
1.一种用于古代金属文物双重保护抗菌防腐气雾剂,其特征在于:
包括:
抗菌气雾剂1:以抗菌剂为主要原料,C1-C4的低碳醇、或C1-C4低碳醇和高分子材料共同为溶剂,原料溶剂混合后填充入装有压缩气体的罐体内形成抗菌气雾剂1;
成膜气雾剂2:以防腐剂、成膜材料和助成膜剂为主要原料,高分子材料、或C1-C4低碳醇和高分子材料共同为溶剂,原料溶剂混合后填充入装有压缩气体的罐体内形成成膜气雾剂2。
2.按照权利要求1所述的气雾剂,其特征在于:
所述抗菌气雾剂1罐体中:抗菌剂的重量含量为0.05~4%(优选0.1~0.5%),压缩气体的重量含量为20~22%,其余为溶剂;抗菌气雾剂1中高分子材料的重量含量56%(优选56%);
所述成膜气雾剂2罐体中:防腐剂的重量含量为0.01~2%(优选0.1~1.2%),成膜材料的重量含量为3.5~16%(优选4.5~12.7%),助成膜剂的重量含量为1.0~3%(优选1.2~2%),压缩气体的重量含量为20~22%,其余为溶剂;成膜气雾剂2中高分子材料的重量含量大于等于50%(优选大于等于54%)。
3.按照权利要求1或2所述的气雾剂,其特征在于:
所述的抗菌剂包括:2,2-二溴川丙酰胺,纳米氧化锌,8-羟基喹啉酸酮、SAP抗菌剂或2-萘酚中的一种或二种以上;
防腐剂包括环烷酸酮、乌洛托品、苯甲酸或甲基异噻唑啉酮苯并三氮唑中的一种或二种以上;
成膜材料包括:重均分子量MW:113600~127800的聚乙烯醇缩丁醛,以及重均分子量MW:18500~44400的聚乙酸乙烯酯;数均分子量MN:48000~682000的聚甲基丙烯酸正丁酯;重均分子量MW:8000~170万的聚维酮;数均分子量MN:48000~682000的聚甲基丙烯酸异丁酯中的一种或二种以上;成膜材料中聚乙烯醇缩丁醛的重量含量为45~95%(优选55~72%);
助成膜剂为:醇酯十二
C1-C4低碳醇为无水乙醇;
高分子材料为乙酸乙酯;
压缩气体为丁烷或重量比1:1~1:9(优选1:3~1:7)丙烷和丁烷混合物(丙烷液化丁烷气)。
4.如权利要求1、2或3所述的气雾剂,其特征在于,其制备过程包括如下步骤:
以抗菌剂为主要原料,低碳醇或低碳醇和高分子材料共同为溶剂,经过超声波搅拌器搅拌混合均匀后,通过气雾剂压力填充罐装线压入带压缩气体的分装罐中,密封,得抗菌气雾剂1;
以防腐剂为主要原材料,高分子材料、低碳醇和高分子材料共同为溶剂,经超声波搅拌器搅拌混合均匀后,加入成膜材料和助成膜剂均匀搅拌后,通过气雾剂压力填充罐装线压入压缩气体的分装罐中封密,即防腐成膜气雾剂2。
5.一种权利要求1-4任一所述双重保护抗菌防腐剂在金属文物防腐中的应用。
6.如权利要求5所述应用,其特征在于:
1)先用抗菌气雾剂1对金属文物表面进行喷雾消杀;
2)成膜气雾剂2应在抗菌喷雾5分钟后使用,采用防腐成膜喷雾剂对金属文物表面进行喷雾包膜。
7.如权利要求5或6所述应用,其特征在于:
对金属文物的杀菌防腐包膜保护前,需要对金属文物表面进行喷砂净化处理。
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