CN114958202A - 一种南方高湿地区古建筑木材涂饰用耐紫外改性桐油配方及制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种南方高湿地区古建筑木材涂饰用耐紫外改性桐油配方及制备方法，属于涂料技术领域。原材料包括国产一级桐油、紫外线吸收剂、丙酮、石油醚；桐油为未经铅丹土籽熬制的精制桐油，符合国标一级桐油标准，平均粘度在500‑700mm2/s(蔡恩粘度计3#杯/25℃)之间。紫外吸收剂为2‑羟基‑4‑正辛氧基二苯甲酮(商品名UV‑531)，稀释剂为分析纯石油醚与丙酮。本发明主要采用桐油用于解决南方古建中木结构上传统涂饰材料桐油在高湿度环境中的紫外老化问题、变黄问题。
Description
技术领域
本申请属于涂料技术领域，尤其涉及一种南方高湿地区古建筑木材涂饰用耐紫外改性桐油配方及制备方法。
背景技术
桐油是中国传统古代建筑常用材料，广泛用于表面涂饰、灰浆调配等工序中。固化后的桐油膜质地坚硬、耐水、耐酸、耐碱，但做为一种有机高分子材料，对紫外线耐受性较差，长时间曝晒后颜色变黄变深，影响古建筑风貌。现有桐油改性技术多用于制造桐油乳液以便利用桐油为其他高分子涂料改性。由于在现代建筑中桐油极少作为外部构件涂料使用，因此缺少针对桐油这一传统木建筑涂饰材料不耐紫外线、容易老化变色的缺点进行改性的技术。
我国南方古代传统木构建筑常采用聚合度较低的生桐油进行表面涂饰，在为木材提供保护的同时通过哑光表面形成古朴的外观。
但桐油聚合度低时，成膜需要较长时间，导致工期延宕。在长时间成膜过程中更容易受到高湿度影响出现成膜质量下降，涂层变色等问题，造成施工效果不佳。在古建修缮领域通常使用经土籽铅丹熬制过的桐油(俗称熟桐油)改善材料聚合效果，提高成膜质量和成膜速度，但熬制后的桐油施工后通常产生光面效果，与南方古建所需哑光表面不同，并不能满足文物建筑修缮工程中不改变文物原状的基本要求。
桐油经过熬煮，脱水缩合后聚合度升高。伴随着聚合度的上升，材料粘度也会逐渐增加，从而导致材料渗透性逐渐降低。当桐油粘度过高、涂层较厚时，高湿度环境容易导致桐油固化时表面出现晶膜，内外成膜速度不一而导致皱缩开裂，对桐油膜固化保存不利。可见桐油聚合度过高过低都无法在高湿条件下达到良好的成膜和耐湿效果。
传统工艺上熟桐油中常添加松节油作为稀释剂和催干剂，降低粘度，改善成膜性能。但松节油有明显气味，且容易导致桐油颜色变深发黄，效果也不尽人意。
因此亟需开发一种适用于南方高湿环境中的古建筑木材涂饰的改性桐油材料，在湿度较高的环境中、保证桐油哑光效果、成膜良好的条件下改善材料耐紫外性能。
由于中国古代建筑的文物属性，古建筑修缮中对材料和工艺的要求有别于现代建筑和仿古建筑，通常要求使用原材料原工艺，不改变建筑原貌，尊重和延续传统做法和材料。因此要求修缮材料的改性配方应在保证基本使用性能的情况下尽量使用原种类材料，引入尽量少的新成分以保证其符合“最小干预”“不改变文物原状”的基本要求。
南方高湿环境古建筑代表黄山八面厅所处的义乌地区气候是亚热带季风气候，四季分明，气候温和，雨量充沛，日照多，空气湿润，冬夏季长，春秋季短。全年平均气温18.4℃,各月气温，7月最高，1月最低。全年各月雨量，5、6月最多，11月最少；黄山年平均气温在16.7℃—17.0℃,年平均降雨量在1370mm左右。各月平均相对湿度均在73—82％之间，年平均湿度为77％。
表1黄山八面厅木雕保护工程现场实测值：(2017年11月—2018年5月)
本发明主要采用桐油用于解决南方古建中木结构上传统涂饰材料桐油在高湿度环境中的紫外老化问题、变黄问题，同时通过提高渗透性保证桐油涂饰层的哑光外观和成膜质量。固化后的样品经高湿环境紫外光照老化后，色差改变量最大值由未改性样品的ΔE＝50.68降至改性样品的ΔE＝9.81，同时大大改善材料黄变问题，黄变值Δb从45.22降至8.67。通过合适的稀释剂调配合适的稀释浓度范围，使得桐油渗透深度增加，平均渗透深度232μm增加到1000μm以上，同时桐油膜固化时间与纯桐油相比没有明显延长，能保证施工工期。该配方施用于木基材上，能够获得良好的渗透深度和耐老化效果。改配方尤其适用于古建筑柱脚和容易潮湿构件的涂饰与表层加固。
发明内容
本申请改性桐油的基本逻辑在于使用聚合度较高的桐油材料，缩短桐油干燥时间，由于使用聚合度较高的桐油难渗透，同时利用挥发性稀释剂和适当浓度的紫外吸收剂增加渗透度，同时避免桐油膜外观改变且提高耐光性能的作用。该配方适用于南方较高湿地区桐油涂饰的木质古建筑。
一种南方高湿地区古建筑木材涂饰用耐紫外改性桐油配方，原材料包括国产一级桐油、紫外线吸收剂、丙酮、石油醚；桐油为未经铅丹土籽熬制的精制桐油，符合国标一级桐油标准，平均粘度在500-700mm2/s(蔡恩粘度计3#杯/25℃)之间。紫外吸收剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮(商品名UV-531)，稀释剂为分析纯石油醚与丙酮。
配方如下：
表2改性桐油配比(质量比)
| 桐油 | UV-531 | 石油醚 | 丙酮 |
| 100 | 0.3-0.5 | 10-15 | 5-10 |
进一步优选桐油：UV-531：石油醚：丙酮的比例为100：(0.3-0.5)：(10-12)：10。
制备方法如下：
桐油与石油醚搅拌均匀得到桐油-石油醚混合溶液混合，，丙酮与紫外吸收剂UV-531充分混合，待紫外吸收剂溶解后，与桐油-石油醚混合溶液混合均匀即可使用；材料需现配现用。
材料作为表面涂饰材料时直接涂刷多次，涂刷时避免阴雨高湿或高温天气，保证施工环境通风。每次涂刷均需待上一次涂刷层干透后进行，使用时应至少涂刷3遍。
附图说明
图1黄山八面厅现场实验区老化前(上面图)与老化后(下面图)比较。
图2本发明实施例所用粘度纯桐油红外图谱(图2中的字完全看不清)。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。
实施例1：
首先确定桐油和不同配比的稀释剂的性能比较，以桐油使用量为基准，计算不同配比稀释剂的下渗深度，样块为杉木板沿弦切面制成厚1.5cm，10cm见方的样块，每块样块涂刷量(以混合液中桐油的重量计)为0.025g/cm2，涂刷结束后切开样块，测量材料渗透深度见表3。
表3不同溶剂配比下改性材料固化时间与渗透深度对比
在本发明所用溶剂配比范围内，固化时间无明显影响，但改性材料渗透深度与未改性材料相比有大幅增加。
选用与当地建筑材料相似的杉木板分别进行高湿度下的紫外光老化实验，桐油：石油醚：丙酮质量比为100：12：10(实验室条件下不增加固化时间的情况下最大渗透深度)；桐油粘度为672.75mm2/s。以添加常用的苯并三唑类紫外吸收剂UV326的桐油与本改性桐油即添加紫外吸收剂UV-531效果进行比较，见表4。
添加不同浓度紫外吸收剂在相对湿度85％的条件下，紫外老化28天后木板涂膜与老化前比色差变化结果如下：
表4木板涂膜-RH85％紫外老化28天色差变化表
以常用的苯并三唑类紫外吸收剂与UV531效果进行比较，改性桐油在传统木基材上使用时能有效改善桐油变色现象，总色差ΔE明显降低，黄变情况Δb明显改善。紫外吸收剂添加量低，且材料对高湿环境耐受性较好。
Claims (6)
1.一种南方高湿地区古建筑木材涂饰用耐紫外改性桐油配方，其特征在于，原材料包括桐油、紫外线吸收剂、丙酮、石油醚；紫外吸收剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮，稀释剂为分析纯石油醚与丙酮；
配方如下：改性桐油配比(质量比)
。
2.按照权利要求1所述的一种南方高湿地区古建筑木材涂饰用耐紫外改性桐油配方，其特征在于，桐油为未经铅丹土籽熬制的精制桐油，符合国标一级桐油标准，平均粘度在500-700mm2/s(蔡恩粘度计3#杯/25℃)之间。
3.按照权利要求1所述的一种南方高湿地区古建筑木材涂饰用耐紫外改性桐油配方，其特征在于，桐油：UV-531：石油醚：丙酮的比例为100：(0.3-0.5)：(10-12)：10。
4.权利要求1所述的一种南方高湿地区古建筑木材涂饰用耐紫外改性桐油的制备方法，其特征在于，桐油与石油醚搅拌均匀得到桐油-石油醚混合溶液混合，丙酮与紫外吸收剂UV-531充分混合，待紫外吸收剂溶解后，与桐油-石油醚混合溶液混合均匀即可使用；材料需现配现用。
5.权利要求1所述的一种南方高湿地区古建筑木材涂饰用耐紫外改性桐油的应用，材料作为表面涂饰材料时直接涂刷多次，涂刷时避免阴雨高湿或高温天气，保证施工环境通风；每次涂刷均需待上一次涂刷层干透后进行，使用时应至少涂刷3遍。
6.权利要求5所述的一种南方高湿地区古建筑木材涂饰用耐紫外改性桐油的应用，用于古建筑柱脚和容易潮湿构件的涂饰与表层加固。
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