[发明专利]石质文物用无机-有机超疏水纳米复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种石质文物用无机-有机超疏水纳米复合材料，包含疏水性有机硅液相，其特征在于：所述疏水性有机硅液相中分散有重量分数为0.2～4%的纳米ZnO/SiO₂颗粒，所述纳米ZnO/SiO₂颗粒为ZnO包覆的SiO₂颗粒，其平均粒径为20～200nm，ZnO包覆层的厚度为10～30nm。

2.根据权利要求1所述的石质文物用无机-有机超疏水纳米复合材料，其特征在于：所述纳米ZnO/SiO₂颗粒的平均粒径为160～200nm。

3.根据权利要求1所述的石质文物用无机-有机超疏水纳米复合材料，其特征在于：所述纳米ZnO/SiO₂颗粒所占的重量分数为0.2～2% 。

4.根据权利要求1、2或3所述的石质文物用无机-有机超疏水纳米复合材料，其特征在于：所述疏水性有机硅液相为有机硅树脂、烷基硅氧烷偶联剂与羟基氟硅油反应制得的有机硅类、含硅氟碳树脂或者含氟聚硅氧烷中的一种或几种。

5.一种如权利要求1～4任一项所述的石质文物用无机-有机超疏水纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：

a、单分散SiO₂纳米粉末的制备：首先将正硅酸乙酯与无水乙醇溶剂配成浓度为0.2mol/L～0.8mol/L的溶液A，以无水乙醇为溶剂加入水、氨气配成H₂O、NH₃的浓度分别为5mol/L～15mol/L和0.5mol/L～1.5mol/L的溶液B；然后通过蠕动泵将溶液A滴入溶液B中，在滴加的过程中，混合溶液置于30℃～60℃的水浴锅中搅拌使反应充分进行；滴加完毕后，陈化、离心洗涤、干燥、研磨，得到平均粒径为20～200nm的单分散SiO₂粉末；

b、ZnO包覆SiO₂复合纳米粉末的制备：将步骤a所制备的单分散的SiO₂粉末超声分散于无水乙醇的水溶液中，所述无水乙醇和水的体积比为1：2～3：4；然后将上述超声分散过后的溶液加热到60℃～90℃并保温10～15min后，将三羟乙基胺水溶液和醋酸锌水溶液通过注射泵以0.5mL/min～2mL/min的速度恒速滴入；滴定完毕以后，于60℃～90℃继续搅拌1～2h；将沉淀用无水乙醇离心洗涤，并于50℃～100℃下真空干燥8～12h；最后于650℃～750℃煅烧2～3h，得平均粒径为20～200nm的复合粉末；

c、将步骤b所制得的纳米复合粉末按0.2～4%的重量比与有机溶液混合，将所得混合液装于容器内，并固定在高能行星球磨机的球磨罐中进行球磨，球磨好以后，取出进行超声分散30～60min。

6.根据权利要求5所述的石质文物用无机-有机超疏水纳米复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤b中三羟乙基胺水溶液的浓度为1.0～2.0mol/L，所述醋酸锌水溶液的浓度为0.02～0.05mol/L。

7.根据权利要求5或6所述的石质文物用无机-有机超疏水纳米复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤a中将溶液A滴加到溶液B中的速度为10～15mL/min。

8.根据权利要求5或6所述的石质文物用无机-有机超疏水纳米复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤a中溶液A与溶液B的体积比为1:2～2:1。

9.根据权利要求5或6所述的石质文物用无机-有机超疏水纳米复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤b中，将单分散的SiO₂粉末超声分散于无水乙醇的水溶液中，SiO₂的浓度为5～10g/L。

10.根据权利要求5或6所述的石质文物用无机-有机超疏水纳米复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤c中球磨的条件为：以350～450r/min的转速球磨2～4h。