[发明专利]一种超支化聚硅氧烷加固硅酸盐质文物的方法和应用

说明书

本发明公开一种超支化聚硅氧烷加固硅酸盐质文物的方法和应用。所述超支化聚硅氧烷以Si‑O‑Si链为骨架，具有式I所述的化学结构：其中，M和H为相同或不同的功能性端基；优选地，M、H独立地选自羟基、氨基、环氧基、甲基、甲氧基中的一种。所述方法和应用使用超支化聚硅氧烷加固后的硅酸盐质文物外观几乎没有变化，相比传统的线性有机硅材料加固具有更好的加固效果，尤其是具有高抗压强度、良好的储存稳定性和优异的透气性。

技术领域

本发明属于硅酸盐质文物保护领域，具体涉及一种超支化聚硅氧烷加固硅酸盐质文物的方法和应用。

背景技术

硅酸盐质文化遗产结构疏松多孔，在年代久远或者长期暴露于自然环境的情况下，容易受到水、盐和风等外界因素的侵蚀。特别是近年来工业化带来的环境污染例如酸雨加速了硅酸盐质文物的破坏。抢救这些不可再生的文化遗产成为我们的当务之急。使用保护材料对文物进行本体渗透加固处理来保护文物是减缓文物破坏和修复文物最直接有效的方法。

目前用于硅酸盐质文物保护的加固材料主要包括有机加固材料和无机加固材料。按照有效成分无机加固材料分为钙基、钡基和硅基等。无机加固材料的优点是性能稳定、耐候性强，但加固后的机械强度一般，渗透深度有限，甚至可能加剧文化遗产的损坏。有机加固材料包括环氧树脂、丙烯酸树脂和有机硅树脂等。丙烯酸树脂具有良好的耐候性、透明性，但耐水性差，溶液黏度比较大；环氧树脂粘结力强，强度高，但耐候性较差，在紫外线下易变色。有机硅材料包括硅酸乙酯及其低聚物、甲基三甲氧基硅烷、聚硅氧烷、硅树脂等，具有渗透性高、与硅酸盐基质相容性好、紫外线辐射稳定、易化学改性等优点，在文物保护中得到广泛的研究和应用，但其附着力有待提高且易开裂。不仅如此，上述加固材料多数是疏水性的，在加固时疏水的保护材料和亲水的文物由于物理化学性质的差异，在界面处产生水分膨胀应力和盐结晶压力，阻碍了文物中盐水的运输，使盐在文物内部结晶，造成保护性破坏。

高度支化的聚合物由于具有独特的结构和优越的性能，成为近年来高分子材料领域研究的热点。高度支化的聚合物包括完美球型结构的树枝状大分子和结构有缺陷的(不是完美球型)超支化聚合物。高度支化的聚合物具有线型聚合物不具有的特殊性能，这些性能使得超支化聚合物在聚合物共混、薄膜、高分子液晶及药物释放体系等许多方面显示出诱人的应用前景。当前尚未有报道提及具有缺陷的超支化聚合物在文物加固尤其是硅酸盐文物加固中的应用。

发明内容

为解决市面上现有的有机硅加固材料保护硅酸盐质文物时出现的易开裂、耐候性差、疏水性造成保护性破坏等问题，本发明提供一种超支化聚硅氧烷加固硅酸盐质文物的方法和应用，所述方法和应用使用超支化聚硅氧烷加固后的硅酸盐质文物外观几乎没有变化，相比传统的线性有机硅材料加固具有更好的加固效果，尤其是具有高抗压强度、良好的储存稳定性和优异的透气性。

第一方面，本发明提供一种超支化聚硅氧烷加固硅酸盐质文物的应用。所述超支化聚硅氧烷以Si-O-Si链为骨架，具有式I所述的化学结构：

其中，M和H为相同或不同的功能性端基；优选地，M、H独立地选自羟基、氨基、环氧基、甲基、甲氧基中的一种。

上述超支化聚硅氧烷的外围含有许多有机官能团，这使其同时具有无机材料的高强度和有机材料的高柔韧性。另外，所述超支化聚硅氧烷具有支化结构，分子之间无缠结，并且含有大量的官能性端基，因此表现出高溶解度、低黏度、高化学反应活性等特殊性能。上述超支化聚硅氧烷用于硅酸盐质文物的加固，相比传统用于石质文物加固的线性硅氧烷，拥有更高的支化度和更多的官能性端基，能提供更多的交联位点，与文物接触时超支化聚硅氧烷的-Si-O-Si-链键渗透到文物中，固化后会和文物的-Si-O-Si-键结合形成网膜状结构，均匀地分布于文物表面的孔壁上，将已松散或将松散的矿物颗粒连接起来，使文物的内部结构更加细密，从而提高文物的整体(完整)性和强度。因此加固后的硅酸盐质文物表现出更高的抗压强度且透气性好，文物外观基本没有变化，符合文物保护的原则。