纳米改性石质文物封护材料的研究

论文摘要

从石器时代的石刀石犁,到历代的石窟造像、石碑石刻等石质文物是中华民族的灿烂文明,是无价的不可再生的文化遗产和旅游资源。然而随着岁月的流逝,这些暴露于自然界的石质文物,长期遭受日晒夜露,风吹雨打,导致了粉化斑驳酥解,碑文字迹模糊,造像轮廓不清,亟待进行加固保护。石质文物的保护主要有表面清洗、粘结加固和表面封护等步骤,其中表面封护处理是至关重要的一步,它决定了保护的有效性和长久性。本文主要研究了氟-硅-丙封护材料和FEVE氟树脂类两类高分子封护材料。通过自由基聚合法合成了有机氟-有机硅-丙烯酸酯的共聚物——氟-硅-丙封护材料,运用正交试验方法,试验了反应温度、单体用量、引发剂用量等对聚合的影响,得性能最优的氟-硅-丙封护材料,并与FEVE氟树脂进行了性能比较分析。同时通过将三种不同种类的FEVE氟树脂配制成一定浓度的胶液涂刷于石材试样上,进行了附着力、吸水率、憎水性、耐酸碱和盐老化性、防油污性等性能测试和比较。另外,还选择、试验、改性了功能纳米材料,通过原位聚合改善了纳米颗粒的表面性能,分别均匀掺入到氟-硅-丙封护材料和FEVE氟树脂类中进行封护性能比较。通过分析比较,研究的两种材料对石材试样均具有较明显的封护效果,其中纳米填充的氟-硅-丙封护材料性能更佳,对石质文物封护具有良好的实际应用价值和广阔的应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 文物保护的基本原则
• 1.3 石质文物保护过程
• 1.3.1 表面清洗
• 1.3.2 加固保护
• 1.3.3 封护处理
• 1.4 研究内容
• 第二章 石质文物风化原因及封护机理
• 2.1 石质文物风化原因
• 2.1.1 大气的影响
• 2.1.2 动植物及生物侵袭
• 2.1.3 酸雨的影响
• 2.1.4 湿气的影响
• 2.1.5 水的破坏作用
• 2.1.6 可溶盐的风化破坏
• 2.1.7 化学风化的影响
• 2.2 封护材料的要求
• 2.2.1 憎水性
• 2.2.2 透水透气性
• 2.2.3 耐久性
• 2.2.4 渗透性
• 2.2.5 力学性能
• 2.3 国内外现状
• 2.3.1 现有的封护材料
• 2.3.2 正在研究的材料
• 2.3.3 国内外石质文物封护材料产品
• 2.3.4 存在问题
• 第三章 FEVE 氟树脂封护材料试验
• 3.1 氟原子的原子结构及特点
• 3.2 FEVE 树脂
• 3.2.1 FEVE 树脂的结构
• 3.2.2 FEVE 树脂的特点
• 3.3 交联剂的选择
• 3.4 红外光谱分析
• 3.5 DSC 分析
• 3.6 封护性能测试
• 3.6.1 石材试样选择
• 3.6.2 涂刷试验
• 3.6.3 吸水率测试
• 3.6.4 憎水性测试
• 3.6.5 透气性测试
• 3.6.6 酸、碱、盐腐蚀试验
• 3.6.7 加速老化试验
• 3.6.8 防污抗油性试验
• 3.6.9 扫描电镜分析
• 3.7 小结
• 第四章 有机氟-有机硅-丙烯酸酯封护材料试验
• 4.1 研究思路
• 4.1.1 机理分析
• 4.2 氟-硅-丙合成试验
• 4.2.1 原料
• 4.2.2 合成试验
• 4.3 合成结果讨论
• 4.3.1 引发剂用量对氟-硅-丙树脂的影响
• 4.3.2 温度对合成氟-硅-丙树脂的影响
• 4.3.3 单体比对氟-硅-丙材料附着力和憎水性的影响
• 4.3.4 氟-硅-丙共聚物合成正交试验及分析
• 4.4 性能表征
• 4.4.1 共聚物物理性能
• 4.4.2 红外光谱分析
• 4.4.3 交联试验
• 4.5 封护性能测试
• 4.5.1 稳定周期试验
• 4.5.2 接触角测试
• 4.5.3 吸水率测试
• 4.5.4 透气性试验
• 4.5.7 老化试验
• 4.5.8 扫描电镜分析
• 4.6 小结
• 第五章 纳米改性封护材料试验
• 5.1 概述
• 5.1.1 纳米材料的特性
• 5.1.2 在石质文物封护中的特殊优势
• 5.2 材料的选择
• 5.3 纳米材料分散研究
• 5.3.1 分散方法
• 5.3.2 原位乳液聚合试验
• 5.3.3 分散性试验
• 5.3.4 红外光谱分析
• 5.4 纳米改性封护材料性能
• 5.4.1 水力学性质测试
• 5.4.2 防霉抗菌试验
• 5.5 小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 本文的主要工作
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文