[发明专利]一种具有清洁功能的可剥离水凝胶材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种具有清洁功能的可剥离水凝胶材料及其制备方法和应用，所述可剥离水凝胶材料的原料组成包括：聚乙烯醇5wt%～15wt%、聚乙二醇1wt%～5wt%、交联剂1wt%～10wt%、助溶剂5wt%～20wt%、余量为水。

技术领域

本发明涉及一种具有清洁功能的可剥离水凝胶材料的制备方法以及在石质文物或化石表面清洁方面的应用，属于考古现场石质文物或化石表面清洁保护技术领域。

背景技术

环氧树脂、丙烯酸树脂等有机树脂常用于脆弱性石质文物或化石的加固。这些有机树脂加固材料施加于石质文物或化石后，会严重阻碍石质文物或化石中水汽流通，导致石质文物或化石更易崩解。同时自然老化的树脂也会影响石质文物或化石的外观。

石质文物或化石常用表面清洁方法有物理法、化学法。物理法主要包括机械打磨法、激光清洗法以及粒子喷射清洗法等。这些清洗方法不仅需要特殊工具，而且无法清理石质文物或化石上的渗入性污染物。化学法就是使用各种液态的化学清洗试剂对石质文物或化石表面进行清理。相比于物理方法，化学法操作简单，并可以清除掉深层的污染物。但是化学清洗试剂会由于毛细作用在文物内部大面积扩散，是污染物面积扩大。一些化学清洗剂本身不易挥发去除，造成新的污染。因此，我们需要探索一种能高效去除石质文物或化石表面失效加固涂料且不会产生残留的方法。

凝胶清洗法就是这样一种方法。凝胶自身具有粘附性，可以清除一些粘附性不强的污染物。凝胶法将化学清洗剂和凝胶载体结合，阻止化学清洗剂向石质文物或化石内部扩散，化学清洗剂只能在目标区域发生作用，大大提高对石质文物或化石表面的清洁效率。清洗完成后可以直接揭去水凝胶，不会产生化学残留。目前已开发的清洁凝胶的强度较低、易流动，对垂直、表面不平整的文物的清洁效果不明显，难以适用于立面石质文物或化石的清洁，因此需要开发一种能够适用清洁石质文物或化石表面的清洁凝胶。

发明内容

为此，本发明的目的是提供一种具有清洁功能的可剥离水凝胶材料及其制备方法和应用，以解决石质文物或化石表面有机加固涂料影响外观和后续加固保护的问题。

第一方面，本发明提供了一种具有清洁功能的可剥离水凝胶材料，所述可剥离水凝胶材料的原料组成包括：聚乙烯醇5wt％～15wt％、聚乙二醇1wt％～5wt％、交联剂1wt％～5wt％、助溶剂5wt％～20wt％、余量为水。

本发明中，所使用凝胶清洁材料能够防止清洁溶剂在文物内部扩散造成二次污染，且使用的凝胶体系为水体系，对文物的危害较小。同时，由于聚乙烯醇与硼酸根离子间的交联键存在，所使用的水凝胶的内聚力远大于其附着力，在清洁完成后，可以整体揭取，不影响后续的研究与保护。

较佳的，所述交联剂选自硼砂。

较佳的，所述助溶剂选自丙酮、乙醇、甲醇、四氢呋喃、二甲基亚砜、甘油、吐温80、烷基多苷水溶液、十二烷基苯磺酸钠水溶液中的至少一种；优选地，所述烷基多苷水溶液的浓度为1～3wt％，所述十二烷基苯磺酸钠水溶液的浓度为0.5～2wt％。

第二方面，本发明提供了一种具有清洁功能的可剥离水凝胶材料的制备方法，包括：

(1)将聚乙烯醇、聚乙二醇溶于去离子水中，得到溶液1；

(2)将硼砂溶于去离子水中，得到溶液2；

(3)将溶液1和溶液2在90～95℃下搅拌并保温3～4h，得到充分反应的聚乙烯醇-硼砂水凝胶；

(4)将所得聚乙烯醇-硼砂水凝胶和助溶剂混合，得到具有清洁功能的可剥离水凝胶材料。

第三方面，本发明提供了一种具有清洁功能的可剥离水凝胶材料在清洁石质文物或化石表面中的应用，将具有清洁功能的可剥离水凝胶材料直接涂抹在待清洁文物表面形成水凝胶膜，再经1～2h，揭去水凝胶膜，完成清洁。