CN109971285A - 一种纳米氢氧化钡/聚丙烯酸树脂复合材料及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种纳米氢氧化钡/聚丙烯酸树脂复合材料及制备方法，将纳米氢氧化钡和聚丙烯酸树脂溶于乙醇溶液中搅拌静止并干燥即合成该复合材料。制备方法极为简单，成本低。在壁画加固实验表明，该复合材料加固壁画后在不到3小时的时间即起到加固作用，且由于纳米氢氧化钡碳化为碳酸钡，聚丙烯酸树脂形成的膜被撑破出现孔隙，因此，不会阻止壁画与环境的水汽交换。总的来说，该复合材料同时克服了单独聚丙烯酸树脂和单独纳米氢氧化钡加固壁画的缺点。另外。其加固强度均高于单独使用二者加固的强度。该复合材料具有极好的工业生产前景。且可推广到其他文物如石质文物的加固中。

Description

一种纳米氢氧化钡/聚丙烯酸树脂复合材料及制备方法

技术领域

本发明属于古代壁画保护材料技术领域，涉及一种纳米氢氧化钡/聚丙烯酸树脂复 合材料及制备方法。

背景技术

聚丙烯酸树脂是一种良好的粘结剂，具有粘接强度高、效率高、对加固对象无颜色影响、耐老化等诸多的优点。基于以上优点，在从20世纪70年代该材料被引进壁 画等文物的加固修复中。实际应用发现，聚丙烯酸树脂在加固壁画等文物时不仅保留 了以上优点，而且施工工艺简单，加固效果好于聚乙烯脂等有机材料(中原文物,2004, 01,81-86)。目前，聚丙烯酸酯已成为壁画修复的主要材料。然而，该材料加固壁画后 会在壁画中形成不透气膜，从而会阻挡壁画与外界的水汽交换，经过长时间后会导致 壁画膨胀、粉化，对壁画造成难以修复的伤害。

氢氧化钡与二氧化碳反应会碳酸钡。利用这一原理将氢氧化钡施加于壁画、石雕等文物中可以将其加固。氢氧化钡极易溶于水，早起人们用氢氧化钡水溶液对壁画石 质文物等进行加固和脱酸。然而，氢氧化钡水溶液的渗透性差、而且水溶液对这些文 物带来很大副作用，比如对壁画颜色造成影响、使壁画中的有害盐类进一步迁移等。 (Arai,Yasuo.Chemistry of powder production.Vol.6.Springer Science&Business Media,2012)。为了解决上述问题，人们采用适当的方法合成了纳米氢氧化钡是(氢氧 化钡的纳米级固体颗粒)并将其分散于醇溶液中，在文物加固中取得了一定效果的效 果，如PieroBaglioni等将纳米氢氧化钡乙醇溶液施加于玛雅壁画中，取得了良好的加 固效果(Journal of Colloid and Interface Science,2013,392:42-49)。然而，纳米氢氧化 钡加固壁画加固强度低、加固效率低(需要至少一周时间才能起到加固作用)。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种纳米氢氧化钡/聚丙烯酸树脂复合 材料及制备方法。

技术方案

一种纳米氢氧化钡/聚丙烯酸树脂复合材料，其特征在于包括聚丙烯酸树脂和纳米 氢氧化钡，其中聚丙烯酸树脂与纳米氢氧化钡的质量比为1:3-2:1。

一种制备所述纳米氢氧化钡/聚丙烯酸树脂复合材料的方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：将氢氧化钡固体和聚丙烯酸树脂固体混合并溶于乙醇中，其中氢氧化钡、聚丙烯酸树脂、乙醇的质量比为1:3:100-2:1:100；

步骤2：将溶液搅拌1-3小时后静置6-12小时；

步骤3：将静置后的溶液60-80度下干燥即得到纳米氢氧化钡/聚丙烯酸树脂复合材料粉体。

有益效果

本发明提出的一种纳米氢氧化钡/聚丙烯酸树脂复合材料及制备方法，将纳米氢氧 化钡和聚丙烯酸树脂溶于乙醇溶液中搅拌静止并干燥即合成该复合材料。制备方法极为简单，成本低。在壁画加固实验表明，该复合材料加固壁画后在不到3小时的时间 即起到加固作用，且由于纳米氢氧化钡碳化为碳酸钡，聚丙烯酸树脂形成的膜被撑破 出现孔隙，因此，不会阻止壁画与环境的水汽交换。总的来说，该复合材料同时克服 了单独聚丙烯酸树脂和单独纳米氢氧化钡加固壁画的缺点。另外。其加固强度均高于 单独使用二者加固的强度。该复合材料具有极好的工业生产前景。且可推广到其他文 物如石质文物的加固中。

与现有技术相比，本发明提供的纳米氢氧化钡/聚丙烯酸树脂复合材料制备过程极 为简单，可控、成本低。更为重要的是，该材料既克服了聚丙烯酸树脂有机材料加固 壁画后形成不透气的膜从而造成其不能与外界环境进行水汽交换的缺点，又克服了纳 米氢氧化钡加固壁画存在的加固强度低和加固效率低的难题。从实际生产角度来讲， 该材料具有良好的工业生产应用前景。同时，本发明所述的有纳米氢氧化钡/聚丙烯酸 树脂复合材料可以推广到其他文物如石质、纸质等文物的保护中。

具体实施方式

现结合实施例对本发明作进一步描述：

实施例一：

称取市售氢氧化钡固体和聚丙烯酸树脂固体混合并溶于乙醇中，其中氢氧化钡、聚丙烯酸树脂、乙醇的质量比为1:3:100。将上述溶液搅拌1小时后静置6小时。最后 将静置后的溶液60度下干燥即得到纳米氢氧化钡/聚丙烯酸树脂复合材料粉体。

将制备的纳米氢氧化钡/聚丙烯酸树脂复合材料粉体溶于异丙醇溶液中配置成质量分数为3％的溶液。将上述纳米氢氧化钡/聚丙烯酸树脂复合材料的异丙醇溶液涂刷 在从西安某墓室取得的壁画残块上，直至其不再吸收。

测试结果：

水汽透过率：与单独使用聚丙烯酸树脂加固壁画相比，纳米氢氧化钡/聚丙烯酸树脂复合材料加固的壁画的水汽透过率提高60％。抗剥离强度：与单独使用纳米氢氧化 钡加固壁画相比，纳米氢氧化钡/聚丙烯酸树脂复合材料加固的壁画的抗剥离强度在 2.5小时即提高30％，6小时提高80％，说明了其起作用快，加固效率高。

实施例二：

称取市售氢氧化钡固体和聚丙烯酸树脂固体混合并溶于乙醇中，其中氢氧化钡、聚丙烯酸树脂、乙醇的质量比为1:2:100。将上述溶液搅拌2小时后静置7小时。最后 将静置后的溶液70度下干燥即得到纳米氢氧化钡/聚丙烯酸树脂复合材料粉体。

将制备的纳米氢氧化钡/聚丙烯酸树脂复合材料粉体溶于异丙醇溶液中配置成质量分数为3％的溶液。将上述纳米氢氧化钡/聚丙烯酸树脂复合材料的异丙醇溶液涂刷 在从西安某墓室取得的壁画残块上，直至其不再吸收。

测试结果：

水汽透过率：与单独使用聚丙烯酸树脂加固壁画相比，纳米氢氧化钡/聚丙烯酸树脂复合材料加固的壁画的水汽透过率提高65％。抗剥离强度：与单独使用纳米氢氧化 钡加固壁画相比，纳米氢氧化钡/聚丙烯酸树脂复合材料加固的壁画的抗剥离强度在 2.7小时即提高35％，6小时提高75％，说明了其起作用快，加固效率高。

实施例三：

称取市售氢氧化钡固体和聚丙烯酸树脂固体混合并溶于乙醇中，其中氢氧化钡、聚丙烯酸树脂、乙醇的质量比为1:1:100。将上述溶液搅拌3小时后静置8小时。最后 将静置后的溶液80度下干燥即得到纳米氢氧化钡/聚丙烯酸树脂复合材料粉体。

将制备的纳米氢氧化钡/聚丙烯酸树脂复合材料粉体溶于异丙醇溶液中配置成质量分数为3％的溶液。将上述纳米氢氧化钡/聚丙烯酸树脂复合材料的异丙醇溶液涂刷 在从西安某墓室取得的壁画残块上，直至其不再吸收。

测试结果：

水汽透过率：与单独使用聚丙烯酸树脂加固壁画相比，纳米氢氧化钡/聚丙烯酸树脂复合材料加固的壁画的水汽透过率提高62％。抗剥离强度：与单独使用纳米氢氧化 钡加固壁画相比，纳米氢氧化钡/聚丙烯酸树脂复合材料加固的壁画的抗剥离强度在 2.8小时即提高34％，6小时提高78％，说明了其起作用快，加固效率高。

实施例四：

称取市售氢氧化钡固体和聚丙烯酸树脂固体混合并溶于乙醇中，其中氢氧化钡、聚丙烯酸树脂、乙醇的质量比为2:1:100。将上述溶液搅拌3小时后静置12小时。最 后将静置后的溶液80度下干燥即得到纳米氢氧化钡/聚丙烯酸树脂复合材料粉体。

将制备的纳米氢氧化钡/聚丙烯酸树脂复合材料粉体溶于异丙醇溶液中配置成质量分数为3％的溶液。将上述纳米氢氧化钡/聚丙烯酸树脂复合材料的异丙醇溶液涂刷 在从西安某墓室取得的壁画残块上，直至其不再吸收。

测试结果：

水汽透过率：与单独使用聚丙烯酸树脂加固壁画相比，纳米氢氧化钡/聚丙烯酸树脂复合材料加固的壁画的水汽透过率提高63％。抗剥离强度：与单独使用纳米氢氧化 钡加固壁画相比，纳米氢氧化钡/聚丙烯酸树脂复合材料加固的壁画的抗剥离强度在 2.9小时即提高40％，6小时提高79％，说明了其起作用快，加固效率高。

Claims (2)

1.一种纳米氢氧化钡/聚丙烯酸树脂复合材料，其特征在于包括聚丙烯酸树脂和纳米氢氧化钡，其中聚丙烯酸树脂与纳米氢氧化钡的质量比为1:3-2:1。

2.一种制备权利要求1所述纳米氢氧化钡/聚丙烯酸树脂复合材料的方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：将氢氧化钡固体和聚丙烯酸树脂固体混合并溶于乙醇中，其中氢氧化钡、聚丙烯酸树脂、乙醇的质量比为1:3:100-2:1:100；

步骤2：将溶液搅拌1-3小时后静置6-12小时；

步骤3：将静置后的溶液60-80度下干燥即得到纳米氢氧化钡/聚丙烯酸树脂复合材料粉体。