[发明专利]一种砂岩文物保护用含氟聚合物的制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚合物的制备及应用，特别涉及一种砂岩文物保护用含氟聚合物的制备方法及应用。

技术背景

砂岩古建筑在我国分布很广，构成了历史文化遗产的重要组成部分。但大多数砂岩古建筑由于长期受自然因素的影响，存在岩体风化、雕像粉化脱落、裂隙高度发育等病害，需要采用合适的材料进行渗透加固保护及必要的表面防护处理。目前常用的保护材料的性能不能满足文物保护的特殊要求。有些聚合物应用后的表面光泽、粘附强度及渗透深度很难达到统一，甚至发生变色、脱粘等现象。严重者，非但没有起到保护作用，反而导致文物表面形成鳞片状的剥落，造成新的破坏。

含氟聚合物具有良好的热稳定性、耐老化性、机械性能、憎水性、低易燃性及低反射系数等，是良好的高性能涂膜材料。近年来，人们已经逐渐的认识到有机氟材料在古建筑砂岩文物保护中的应用。而目前使用的含氟聚合物材料一方面具有结晶度和固化温度高、附着性和溶解性差、成膜薄且易出现针孔及成本较高的缺点，另一方面又具有保护剂利用效率低和保护效果不明显的缺点。因此如何获得预期结构和性能的含氟聚合物保护材料，及采用何种保护工艺对砂岩古建筑实施保护是一个亟待解决的技术问题。

发明内容

为了克服含氟聚合物在砂岩古建筑文物保护应用中的技术缺陷，本发明的目的在于提供一种砂岩文物保护用含氟聚合物的制备方法及应用，由溶液聚合法制备含氟聚合物并采用毛细吸收法对砂岩古建筑类文物实施保护，具有制备工艺简单、成本低，保护效果明显的特点。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种砂岩文物保护用含氟聚合物的制备方法，包括以下步骤：

一、先在反应容器中通入10min～30min纯度为99％的氮气，氮气流速为30ml～50ml/min；

二、在氮气保护作用下加入62～72份二氧六环溶剂和100份丙烯酸丁酯单体；

三、将步骤二中的溶液加热到70～75℃后，加入2～2.2份偶氮二异丁腈，反应0.5h～1h待溶液黏度增大之后，用恒压滴液漏斗滴加单体混合物190～250份，1，4-二氧六环118～178份及偶氮二异丁腈3.8～5.5份，滴加时间为3h～5h，所述的单体混合物为丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸十二氟庚酯C₁₁H₈O₂F₁₂，质量比为1∶2∶0.8～2；

四、滴加完毕之后保温反应1～3h，最后升高温度到80～85℃反应1～2h结束，得到含氟聚合物。

在获得含氟聚合物的单体中，甲基丙烯酸十二氟庚酯C₁₁H₈O₂F₁₂是一种具有高含氟量，氟元素质量含量接近57％wt高支链结构的含氟单体。在成膜过程中，聚合物中有大量的氟原子迁移到膜层表面，从而极大的降低表面自由能。因此，采用本方法获得的含氟聚合物，由于甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFHM，C₁₁H₈O₂F₁₂)的加入，表面自由能可降低到21mN/m～23mN/m，比常用的丙烯酸酯类聚合物的表面自由能(39mN/m)低41％～46％。低的表面能赋予了聚合物材料良好的抗水解性、耐水性、耐油性、耐化学品性及抗紫外线能力。此类含氟聚合物的吸水率为1.01％wt～1.69％wt，在5％wtNaOH中尺寸变化率为-0.5％～0.65％，在5％wtH₂SO₄中尺寸变化率为-0.91％～0.4％。另一方面，作为砂岩文物保护用含氟聚合物，分子量是一个重要的评估参数，聚合物不仅要起到加固作用，而且要有利于渗透。这就要求含氟聚合物的分子量不能太大。本发明由于采用了溶液聚合法，含氟聚合物的分子量可调节到271339～272455，多分散系数可调节到4.2～4.4，低于常用的乳液聚合法制备的含氟聚合物分子量(为1064480～897360)和多分散系数(为6.2～7.5)。

一种砂岩文物保护用含氟聚合物的应用，包括以下步骤：

一、将制备的含氟聚合物溶液直接用二氧六环稀释至固含量为5～10％wt；

二、将滤纸或纱布浸没在含氟聚合物溶液中，使之充分吸收；

三、将饱和的吸收了含氟聚合物的滤纸或纱布直接贴在砂岩文物表面，使保护剂依靠毛细作用从样品表面吸收向内部；

四、在滤纸或纱布未干化之前，重复第二步和第三步操作，使砂岩样品与饱和的滤纸或纱布接触4h～6h；