一種石質文物防水材料及其製備方法
2023-07-01 08:46:21 2
專利名稱：一種石質文物防水材料及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種石質文物防水材料及其製備方法，屬於石質文物和石材保護技術領域。
背景技術：
我國眾多的石質文物和石建築長期受到雨雪、潮氣和地下水的侵蝕，風化嚴重，其中不少處於瀕危狀態，常用的保護方法是使用防水劑進行處理。目前，最常用的文物保護防水材料是WD-10 (主體成分十二烷基三甲氧基矽烷)。從上個世紀九十年代起，WD-10就用於陝西乾陵石刻、高句麗將軍墳及折天井墓巖石等多處石質文物的防水保護上。但隨著對石質文物保護材料研究的不斷深入，WD-10的一些缺陷也日漸顯露出來。WD-10的使用使得 石材的透氣性降低，阻礙了水汽的正常運移，嚴重的可能加速石質文物的劣化。同時，發現WD-10在紫外光照射後，防水性能會明顯降低，抵抗可溶鹽的破壞性能也隨之降低，影響到對文物保護的效果。
發明內容
本發明的目的之一在於提供一種具有耐鹽、耐久、透氣的石質文物防水材料。本發明的另一目的在於提供上述文物防水材料的製備方法。為達到上述目的，本發明採用的技術方案為
一種石質文物防水材料，由下述組份製備得到，各組分及其重量份為
二氧化鈦200 3000
WD-105X 105 3X106
聚乙二醇辛基苯基醚I 30
氨丙基三乙氧基矽烷5 90
溶劑7X106 9X106
所述溶劑為乙醇與水的混合溶劑，其重量比為100:1 500:1。優選的組分及其重量份為
二氧化鈦500 2000
WD-108X 105 2X106
聚乙二醇辛基苯基醚I 20
氨丙基三乙氧基矽烷5 50
溶劑7X106 9X106
所述溶劑為乙醇與水的混合溶劑，其重量比為150:1 350:1。上述二氧化鈦優選為納米二氧化鈦，其粒徑為5 IOOnm,如5 IOnm,25nm, 40nm, 60nm 等。上述石質文物防水材料的製備方法，包括以下步驟
(I)溶液A的製備將聚乙二醇辛基苯基醚、氨丙基三乙氧基矽烷和二氧化鈦加至乙醇和水混合溶劑中；
(2)溶液B的製備 將WD-1O溶於乙醇；
(3)將溶液A均勻乳化後與溶液B混合均勻。其中，步驟(3)中，溶液A的乳化採取先用超聲波分散，再進行高剪切乳化分散。上述合成中，聚乙二醇辛基苯基醚(0P-10)和氨丙基三乙氧基矽烷(KH550)的加入是減小TiO2的團聚。上述製備得到的石質文物防水材料為淺白色液體，用於石質文物防水時，採用噴淋、塗刷、浸泡、貼敷等方法進行防水處理。為了提高防水效果，在溶劑揮發後再進行下一次處理，建議防水處理3次。 本發明防水材料除具有常用有機矽防水劑的一般特點外，還具有以下顯著優點(O本發明防水材料含有光屏蔽劑，材料比常用文物防水劑WD-10的壽命更長、穩定性更高，特別是耐鹽能力顯著增加。(2)本發明的防水材料比WD-10的透氣性好，增加了與巖石的相容性。(3)本發明防水材料在使用過程中所具有的優異疏水性能保持更久。(4)本發明製備工藝簡單，操作方便，原料為醇-水液態溶液，性質穩定，綠色環保。
圖1為石材的透氣性實驗結果，1-a為經WD-10保護後的石材；l_b為經本發明方法保護的石材；
圖2為石材安定性試驗結果(2次循環)，2-a為經WD-10保護的石樣；2_b為經本發明方法保護的石樣；
圖3為UVB紫外照射老化過程中石材潤溼角的變化，3-a為經WD-10保護的石樣；3_b為經本發明方法保護的石樣。
具體實施例方式為了更詳細的闡述本發明的優點，下面結合實驗結果對本發明做進一步詳細說明。實驗所用石材樣品為細砂巖，切割成規則的長方體。WD-10，十二烷基三甲氧基矽烷，純度95%，湖北武大有機矽新材料股份有限公司生產。實施例1
(O防水材料製備
稱取1. 35g平均粒徑為25nm的納米TiO2,加入無水乙醇64. 6g、水25 g、氨丙基三乙氧基矽烷O. 0405g和聚乙二醇辛基苯基醚O. 0135g，配製溶液A。取IOmL WD-10，加入90mL無水乙醇,配製溶液B。將溶液A在40°C下，超聲分散20min後，70°C 6000r/min高速分散60 min。取上述經超聲及高速分散後的溶液A ImL加入IOOmL溶液B，常溫下超聲30min，即得到本發明的TiO2-有機矽複合石質文物防水材料。將防水材料均勻塗刷在石材樣品表面，自然乾燥後進行下一次塗刷，防水處理3次，處理後的樣品室溫下放置I周后使用。(2)憎水性能檢測採用JJ-1型潤溼角測量儀測量石材對水的接觸角，測得空白石材樣品為41°，經10%WD-10乙醇溶液處理的石材為137°，經本發明的防水材料處理的石材為143°，說明本發明的防水材料具有良好的憎水性能。(3)透氣性檢測
參照中華人民共和國國家標準GB/T17146-1997建築材料水蒸氣透過性能試驗方法進行檢測，石材大小50mm X50mmX10mm。將空白石材樣品、採用10% WD-10乙醇溶液處理的石材和經本發明的防水材料處理的石材分別放在盛有定量蒸餾水的聚乙烯塑料盒子頂部，並用錫紙、石蠟將石材試樣與杯口之間的空隙密封，使盒子內部的水蒸汽(RH=100%)只能通過石材本身出入。將盒子及石材試樣一同放入盛有NaBr飽和溶液的密閉有機玻璃箱子中，保持箱子溫溼度恆定。每隔一段時間準確稱量箱內試樣的質量，計算出水蒸汽透過石材的量(即透氣性)，常用透溼率Wp表示，其計算公式為
權利要求
1.一種石質文物防水材料，其特徵在於由下述組份製備得到，各組分及其重量份為 二氧化鈦200 3000 WD-1O5X105 3X106 聚乙二醇辛基苯基醚I 30 氨丙基三乙氧基矽烷5 90 溶劑7X106 9X106 所述溶劑為乙醇與水的混合溶劑，其重量比為100:1 500:1。
2.根據權利要求1所述石質文物防水材料，其特徵在於各組分及其重量份為 二氧化鈦500 2000 WD-1O8X105 2X106 聚乙二醇辛基苯基醚I 20 氨丙基三乙氧基矽烷5 50 溶劑7X106 9X106 所述溶劑為乙醇與水的混合溶劑，其重量比為150:1 350:1。
3.根據權利要求1或2所述的石質文物防水材料，其特徵在於所述二氧化鈦為納米二氧化鈦。
4.權利要求1所述石質文物防水材料的製備方法，其特徵在於包括以下步驟 (1)溶液A的製備將聚乙二醇辛基苯基醚、氨丙基三乙氧基矽烷和二氧化鈦加至乙醇和水混合溶劑中； (2)溶液B的製備 將WD-10溶於乙醇； (3)將溶液A均勻乳化後與溶液B混合均勻。
5.根據權利要求4所述石質文物防水材料的製備方法，其特徵在於步驟(3)中，溶液A的乳化採取先用超聲波分散，再進行高剪切乳化分散。
6.權利要求1所述防水材料在石質文物保護中的應用。
全文摘要
本發明公開了一種石質文物防水材料，其由下述組份製備得到，各組分及其重量份為二氧化鈦200～3000，WD-10 5×105～3×106 ，聚乙二醇辛基苯基醚1～30，氨丙基三乙氧基矽烷5～90，溶劑7×106～9×106，所述溶劑為乙醇與水的混合溶劑，其重量比為100:1～500:1。本發明防水材料比常用文物防水劑WD-10的壽命更長、穩定性更高，特別是耐鹽能力顯著增加；本發明製備工藝簡單，操作方便，原料為醇和水液態溶液，性質穩定，綠色環保。
文檔編號C04B41/50GK103011899SQ20121056547
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月23日 優先權日2012年12月23日
發明者王麗琴, 李迎, 韓煒師 申請人:西北大學