[发明专利]一种石质文物保护用无机-有机防风化复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于石质文物防风化保护的复合材料的制备方法，尤其是一种用于石质文物的无机-有机防风化保护复合材料的制备方法。

背景技术

石窟寺、摩崖题刻和碑刻等室外不可移动石质文物是中华民族的诸多珍贵历史与文化遗产中的精华。2001年列入《世界遗产名录》的敦煌石窟、云冈石窟、龙门石窟、大足石窟是我国众多石窟石质文物中的杰出代表。但是这类文物普遍存在水患、结构失稳、表面风化等三大问题且日益严重亟待解决。

对石质文物防风化保护用材料的基本要求是：材料的粘度低，渗透性或可灌性好且材料抗老化性能良好，不会分解出对岩石有破坏的新物质，材料与岩石有较好的粘接力和附着力。石质文物防风化材料分为有机防风化材料、无机防风化材料和有机-无机复合防风化材料。目前使用过的无机防风化材料主要包括：石灰水、氢氧化钡、碱土硅酸盐及氟硅酸盐等。

目前在石质文物保护方面应用最为广泛的是有机防风化材料。有机防风化材料分为小分子化合物和聚合物两类。用得最多的小分子化合物是硅酸酯, 其中，德国产的Remmers300在砂岩、砖瓦、黏土类等文物的加固方面都取得了较好的效果。聚合物主要包括丙烯酸树脂、环氧树脂、有机硅树脂等。聚合物在石质文物加固及封护中应用极其普遍。具有良好的化学稳定性、耐热性、耐侯性等特点是聚合物获得广泛应用的原因，但较差的耐水性且过大的树脂溶液黏度限制了丙烯酸树脂在石质文物保护中的应用。目前在文物保护中, 通常使用平均分子量在300～7000的二酚基丙烷环氧树脂。环氧树脂在建筑物和石质文物加固方面应用也极其广泛, 但环氧树脂单独使用时粘度大导致其渗透性差，因此必须综合使用稀释剂和固化剂。

有机硅类防风化保护剂（例如甲基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、硅酸乙酯、四甲氧基硅烷及有机硅玻璃树脂等）由于具有良好的渗透性、憎水性和耐候性而常用作建筑物和石质文物的防水剂和加固剂。但是这些材料普遍存在着旋光效应、老化剥离、变色、二次修复性能差等缺点。此外，由于其高的表面张力而使得渗透进入石头的有机防风化材料易产生裂纹而导致保护效果降低等缺陷。

随着石质文物对保护材料的要求越来越高，既要求有上佳的疏水性，又要求有较好的耐老化、耐紫外线及抗氧化性能等，目前单一组分的材料已经不能满足文物保护的要求。因此添加有纳米无机材料的具有疏水性好、耐老化、杀菌、防紫外线、耐腐蚀抗氧化及自清洁等性能的无机-有机纳米复合材料是非常有前途的石质文物防风化保护材料。目前使用的纳米无机材料均为通过化学反应合成的方法制备，例如化学共沉淀法等。制备的纳米无机粉体包括SiO₂，TiO₂，ZnO等。然而，其制备工艺复杂且成本较高。同时，由于它们在有机物中的含量对包括变色在内的石质文物表面的审美效果较为敏感而不能有效地解决有机防风化材料普遍存在的旋光效应和变色等导致石质文物审美效应的缺点。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种石质文物用无机-有机防风化复合材料的制备方法，本制备方法工艺简单，采用本方法制备的防风化复合材料与石质文物本体具有较好的相容性，其对石质文物的外观不敏感、岩石粉末的加入量不会对石质文物的外观产生变色等审美效果方面的影响。

本发明所采用的技术方案是：一种石质文物保护用无机-有机防风化复合材料的制备方法，所述复合材料包括有机硅类防风化保护剂，所述制备方法包括以下步骤：

a、 取被保护对象石质文物本体所在地岩石，粉碎后经200～300目筛分，将过筛细粉末置于高能球磨机中球磨得到平均粒径为50～150nm的纳米岩石粉末；

b、 按纳米岩石粉末的重量百分比为0.2～4%的比例将纳米岩石粉末与有机硅类防风化保护剂混合得混合液，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以350~450r/min的转速进行球磨2~4h，球磨好以后，取出进行超声分散30～60min，使纳米岩石粉末颗粒均匀地分散在有机硅类防风化保护剂中，得到石质文物保护用无机-有机防风化复合材料。

优选的，所述步骤a中的高能球磨采用球料比为30～40：1，转速为400～550转/分，球磨时间为40～60小时。

制备具有光催化和抗菌杀菌能力的防风化保护无机-有机复合材料的技术方案是：一种石质文物保护用无机-有机防风化复合材料的制备方法，所述复合材料包括有机硅类防风化保护剂，所述制备方法包括以下步骤：