專(zhuān)利名稱(chēng)：石材用水基防護(hù)劑及其制備方法與用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種防護(hù)劑，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種石材用水基防護(hù)劑，同時(shí)，本發(fā)明還涉及一種所述石材用水基防護(hù)劑的制備方法和用途。
背景技術(shù)：
風(fēng)化一直以來(lái)是戶(hù)外石材文物保護(hù)工作中最大難題，由于不能像其它文物那樣移到室內(nèi)，這些文物必然要受到自然界各種不利因素的破壞。雖然世界各國(guó)的科學(xué)家們?yōu)楸Ｗo(hù)這些文物做了大量工作，但風(fēng)化問(wèn)題依然十分嚴(yán)重。我國(guó)石窟寺較多，古建筑中石質(zhì)結(jié)構(gòu)也占了相當(dāng)?shù)谋戎?，總的?lái)說(shuō)石材文物的數(shù)量十分龐大。石材(一般包括大理石、花崗巖、砂巖)因受到日照、水浸蝕、地震等自然力的作用和環(huán)境污染、小氣候改變等因素的影響，會(huì) 發(fā)生粉化、變色、生霉、起甲、酥堿、劈裂、蝕空、凝漿、崩塌、傾覆等破壞形態(tài)，而且現(xiàn)在大都風(fēng)化十分嚴(yán)重。風(fēng)化和水蝕是所有這些石材共同遭遇的問(wèn)題，區(qū)別只是程度不同而已。石材防風(fēng)化技術(shù)尚不成熟，因此，解決風(fēng)化問(wèn)題尚需一定時(shí)間。由于自然因素的風(fēng)化作用，許多人類(lèi)珍貴文化遺產(chǎn)頻臨損毀的難題日益增多，有些甚至需要搶救式維修和保護(hù)。文物保護(hù)學(xué)者們深信，依靠傳統(tǒng)工藝與現(xiàn)代科學(xué)方法和材料相結(jié)合實(shí)施文物保護(hù)，可達(dá)到延長(zhǎng)文物壽命的目的。所以，研究出性能良好、適合于石材文物保護(hù)的多功能材料已成為石材文物保護(hù)研究的一個(gè)迫切任務(wù)。石雕、石刻、石窟寺、陶、瓷、玉器、壁畫(huà)、泥塑及土遺址等都屬無(wú)機(jī)非金屬材質(zhì)。其腐蝕形式主要是風(fēng)化、縫隙腐蝕、孔蝕、晶間腐蝕。風(fēng)化指晶體性物在大氣中逐漸失水、變質(zhì)、分解、碎裂?？p隙腐蝕指異物或結(jié)構(gòu)的原因使文物產(chǎn)生縫隙，縫內(nèi)溶液中有關(guān)離子無(wú)法遷移、擴(kuò)散而造成的腐蝕?？孜g與縫隙腐蝕相似，孔內(nèi)或斑點(diǎn)內(nèi)溶液中的離子無(wú)法遷移而致，其結(jié)果小孔不斷推進(jìn)，文物碎裂。晶間腐蝕指不同非金屬材料晶界區(qū)發(fā)生的變化，通常表現(xiàn)為對(duì)濕度、溫度的不同傳導(dǎo)而產(chǎn)生的物理性能變化。我國(guó)南方常年氣候曖、濕，石材表面易生長(zhǎng)地衣苔蘚，加上根的劈裂，發(fā)生化學(xué)腐蝕和生物風(fēng)化；各種不同程度的酸雨和孔隙水、毛細(xì)水、凝結(jié)水中溶解的C02、SO2, 02、NO2等使石材表面剝蝕，表面的紋、圖變成粉、片、粒等小物體脫落。1985年連云港市11次測(cè)酸雨中，有8次酸雨pH< 5. 6，該市孔刻山石雕雖是花崗巖質(zhì)，也出現(xiàn)剝落現(xiàn)象。環(huán)境、生產(chǎn)生活、人為破壞和工程基建是損壞石雕的重要原因。伴隨著工業(yè)化的進(jìn)程，石雕除風(fēng)化嚴(yán)重外，更面臨空氣污染、酸雨浸蝕加劇的損害。一般較完整、風(fēng)化不嚴(yán)重的露天石材文物，應(yīng)改善保護(hù)環(huán)境。對(duì)風(fēng)化嚴(yán)重、不進(jìn)行保護(hù)就無(wú)法保存的文物，則需要使用防護(hù)材料，并要求材料無(wú)色、透明、不反光、不酥堿、化學(xué)穩(wěn)定性好、滲透能力強(qiáng)，具有抗風(fēng)化能力，有一定固結(jié)強(qiáng)度等。目前，用于石材的防護(hù)劑一般采用高分子有機(jī)聚合材料(有機(jī)硅、聚氨酯、甲基丙烯酸酯類(lèi)、硅酮等)及無(wú)機(jī)化學(xué)材料。石雕、石刻等石材文物的表面風(fēng)化應(yīng)用有機(jī)硅類(lèi)的高分子材料封護(hù)。文物修復(fù)中采用的新材料、新工藝必須保證不損害石材文物的歷史價(jià)值，包括石材文物的造型、材質(zhì)、色澤、強(qiáng)度等，同時(shí)還要有可逆性。古建筑構(gòu)件維修時(shí)所用的新材料還應(yīng)遵守只能加強(qiáng)不能代替的原則。適用于石材文物的防護(hù)劑，不僅要有良好的防護(hù)性能，還需具備一定的耐化學(xué)穩(wěn)定性，并與大理石、花崗巖、砂巖有良好的附著力；同時(shí)，考慮到實(shí)際的使用環(huán)境和條件，防護(hù)劑還要能在常溫下快速成膜。目前，石材文物尤其是室外年久的石材文物迫切希望尋找到一種可針對(duì)石材文物進(jìn)行防護(hù)處理的水基防護(hù)劑，其防護(hù)處理成本低、防護(hù)效果好。綜上所述，市售或公開(kāi)報(bào)道的水基防護(hù)劑存在著防護(hù)效果差、耐老化、抗污染能力不佳等缺陷，不能滿(mǎn)足石材文物的防護(hù)要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種石材用水基防護(hù)劑，其組方經(jīng)濟(jì)，防護(hù)效果好，功能持久；同時(shí)提供一種該石材用水基防護(hù)劑的制備方法，該方法工藝簡(jiǎn)單，使用設(shè)備少；同時(shí)也給出了該石材用水基防護(hù)劑的用途，即采用輥涂、刷涂或噴涂這三種傳統(tǒng)方法在石材表面形成防護(hù)膜。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種石材用水基防護(hù)劑，它包括如下組分
羥烷基淀粉(固含量彡90%)50 60 重量份
醋酸酷淀粉(固含量彡90%)40 50 重量份
氟硅樹(shù)脂(固含量多90%)30 35 重量份
水性氟碳乳液(固含量48%)80 100重量份
水300 350 重量份所述羥烷基淀粉(固含量> 90%)為羥乙基淀粉或羥丙基淀粉；氟硅樹(shù)脂(固含量^ 90%)是由氟樹(shù)脂和有機(jī)硅樹(shù)脂混煉而成的合成樹(shù)脂；水性氟碳乳液(固含量48%)為氟乙烯和羥基乙烯基醚共聚物，氟的重量百分比濃度為8 11. 5%，且主鏈含氟原子。該石材用水基防護(hù)劑的制備方法為在50 60重量份的羥烷基淀粉(固含量^ 90%)中加入300 350重量份的水進(jìn)行溶解后，加入40 50重量份的醋酸酯淀粉(固含量> 90%),并加溫至70°C，充分?jǐn)嚢韬螅渲潦覝?，再加?0 35重量份的氟硅樹(shù)脂(固含量> 90%)和80 100重量份的水性氟碳乳液(固含量48%)，充分?jǐn)嚢?；所述羥烷基淀粉(固含量> 90%)為羥乙基淀粉或羥丙基淀粉；氟硅樹(shù)脂(固含量> 90%)是由氟樹(shù)脂和有機(jī)硅樹(shù)脂混煉而成的合成樹(shù)脂；水性氟碳乳液(固含量48%)為氟乙烯和羥基乙烯基醚共聚物，氟的重量百分比濃度為8 11. 5%，且主鏈含氟原子，即可制得所述的石材用水基防護(hù)劑。該石材用水基防護(hù)劑的用途為采用輥涂、刷涂或噴涂這三種傳統(tǒng)方法在石材表面形成防護(hù)膜。為能簡(jiǎn)潔說(shuō)明問(wèn)題起見(jiàn)，以下對(duì)本發(fā)明所述石材用水基防護(hù)劑均簡(jiǎn)稱(chēng)為本防護(hù)劑。
羥烷基淀粉(固含量> 90%)和醋酸酯淀粉(固含量> 90%)均含有極性官能基團(tuán)，可與大理石、花崗巖、砂巖基材發(fā)生一定的交聯(lián)反應(yīng)，使本防護(hù)劑與大理石、花崗巖、砂巖基材的附著力較佳；羥烷基淀粉(固含量> 90%)為醚化淀粉，為成膜劑組分之一；醋酸酯淀粉(固含量>90%)在石材表面的留著性比較好，可促進(jìn)本防護(hù)劑在石材表面成膜，也為成膜劑組分之一，使本防護(hù)劑在石材表面易于附著，所成的膜可對(duì)石材表面起到封閉作用，阻止外界環(huán)境的侵蝕。氟硅樹(shù)脂(固含量>90%)具有優(yōu)異的耐溫性、抗粘性、耐化學(xué)品性、防污性(即可改變水的接觸角、降低表面能、形成荷葉效應(yīng))和裝飾性，可增強(qiáng)本防護(hù)劑的防護(hù)功能、提高裝飾效果，并進(jìn)一步對(duì)石材表面進(jìn)行封閉，增強(qiáng)抗外界環(huán)境侵蝕的能力。水性氟碳乳液(固含量48%)有極佳的機(jī)械穩(wěn)定性、超長(zhǎng)的耐侯性(包括抗紫外老化)、抗堿性、耐酸雨，能承受較大剪切力，且為常溫固化，可調(diào)整本防護(hù)劑的成膜溫度和成膜性(常溫下可快速成膜)，提高膜層的耐老化、抗污染能力。根據(jù)所述防護(hù)劑的用途，使用該防護(hù)劑對(duì)石材進(jìn)行防護(hù)處理后，可在石材表面形 成防護(hù)膜，使石材具有良好的耐腐蝕性，且使石材表面拒水、抗污，從而最大限度地降低了石材的風(fēng)化腐蝕，能滿(mǎn)足石材的防護(hù)要求。因此，本防護(hù)劑組方經(jīng)濟(jì)，防護(hù)效果好，功能持久。作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述防護(hù)劑的組分還包括
聚四氟乙烯乳液55 75 重量份
重量百分比濃度為10%的微米或納米銀水溶液 8 10 重量份
異丙醇40 50 重量份
丙酮20 30 重量傷該防護(hù)劑的制備方法為還包括將8 10重量份的重量百分比濃度為10%的微米或納米銀水溶液加入到40 50重量份的異丙醇和20 30重量份的丙酮所組成的混合溶液中，充分?jǐn)嚢瑁⒊暦稚?0分鐘以形成懸浮液，將懸浮液加入到制得的所述防護(hù)劑中，充分?jǐn)嚢韬螅偌尤?5 75重量份的聚四氟乙烯乳液，并攪拌均勻。該防護(hù)劑的用途為采用輥涂、刷涂或噴涂這三種傳統(tǒng)方法在石材表面形成防護(hù)膜。聚四氟乙烯乳液為功能性添加劑之一，具有良好的耐候性、優(yōu)異的介電性能和耐化學(xué)腐蝕性能，使用溫度范圍寬、摩擦系數(shù)低、不吸水、不粘、不燃、無(wú)毒，且成膜后具有較高的熱穩(wěn)定性，可承受100°C以上的高溫。這樣，一方面可提高膜層的耐溫性，另一方面可降低膜層的表面能，使腐蝕介質(zhì)(如腐蝕性的液體、氣體)不易在石材表面停留或沉積，從而提高本防護(hù)劑的防護(hù)性能。重量百分比濃度為10%的微米或納米銀水溶液也為功能性添加劑之一，微米或納米銀粒因其特殊的結(jié)構(gòu)，使之產(chǎn)生小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)，從而具有傳統(tǒng)材料所不具備的物理、化學(xué)性質(zhì)。微米或納米銀粒在表面增強(qiáng)拉曼光譜、表面增強(qiáng)共振散射光譜、分子生物學(xué)、超分子體系等領(lǐng)域占有極為重要的地位，是基礎(chǔ)理論研究的重要材料之一。微米或納米銀粒具有很高的表面活性及催化性能。所述的微米或納米銀水溶液主要起到殺菌作用，防止石材表面出現(xiàn)霉斑、青苔等。異丙醇和丙酮為本防護(hù)劑成膜速度快慢的調(diào)節(jié)劑。兩者的水溶性、分散性較好，因此所述聚四氟乙烯乳液和微米或納米銀水溶液可順利地進(jìn)入本防護(hù)劑中。根據(jù)所述的防護(hù)劑的用途，使用本防護(hù)劑對(duì)石材進(jìn)行防護(hù)處理后，可在石材表面形成一層低表面能防護(hù)膜，基于上述功能性添加劑加入本防護(hù)劑中，使得本防護(hù)劑的防護(hù)
效果進(jìn)一步提聞。綜上所述，本防護(hù)劑其組方經(jīng)濟(jì)，防護(hù)效果好，功能持久；本防護(hù)劑的制備方法，其工藝簡(jiǎn)單，使用設(shè)備少；本防護(hù)劑的用途廣泛，適應(yīng)性強(qiáng)，工業(yè)化使用簡(jiǎn)便易行、沒(méi)有障礙，安全環(huán)保，便于推廣和實(shí)施。在國(guó)內(nèi)開(kāi)創(chuàng)了對(duì)石材進(jìn)行防護(hù)處理、使石材具有良好耐腐蝕性的先河。
經(jīng)檢測(cè)，本防護(hù)劑在30 50°C即可成膜，且與大理石、花崗巖、砂巖的附著力較佳、防霉性?xún)?yōu)良；在正常存放環(huán)境下，石材的防護(hù)期可達(dá)12個(gè)月以上。本防護(hù)劑的物理化學(xué)性質(zhì)為
外觀白色均勻乳液略顯微藍(lán)
沸點(diǎn)100°c
蒸汽壓760Pa(100°C)
比重I. lg/cm3(25°C)
溶解度可任意比與水互溶
pH7.0
粘度50 IOOmPa. S(25°C)
存儲(chǔ)通風(fēng)陰涼干燥處，5°C以上保存，避免日光直曬本防護(hù)劑中的羥烷基淀粉(固含量> 90%)、醋酸酯淀粉(固含量> 90%)、氟硅樹(shù)脂(固含量彡90%)、水性氟碳乳液(固含量48%)、聚四氟乙烯乳液、重量百分比濃度為10%的微
米或納米銀水溶液、異丙醇、丙酮均為市售品，具體信息如下
權(quán)利要求
1.石材用水基防護(hù)劑，其特征在于它包括如下組分羥烷基淀粉(固含量^90%)50 60重量份醋酸酯淀粉(固含量^90%)40 50重量份 氟娃樹(shù)脂(固含量多90%)30 35重量份 水性氟碳乳液(固含量48%) 80 100重量份水3()() :b()重量份 所述羥烷基淀粉(固含量> 90%)為羥乙基淀粉或羥丙基淀粉；氟硅樹(shù)脂(固含量^ 90%)是由氟樹(shù)脂和有機(jī)硅樹(shù)脂混煉而成的合成樹(shù)脂；水性氟碳乳液(固含量48%)為氟乙烯和羥基乙烯基醚共聚物，氟的重量百分比濃度為8 11. 5%，且主鏈含氟原子。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的石材用水基防護(hù)劑，其特征在于它的組分還包括聚四氟乙烯乳液55 75重量份重量百分比濃度為10%的微米或納米銀水溶液8 10重量份異丙醇40 50重量份丙酮20 30重量份。
3.權(quán)利要求I所述的石材用水基防護(hù)劑的制備方法，其特征在于在50 60重量份的羥烷基淀粉(固含量> 90%)中加入300 350重量份的水進(jìn)行溶解后，加入40 50重量份的醋酸酯淀粉(固含量> 90%)，并加溫至70°C，充分?jǐn)嚢韬螅渲潦覝?，再加?0 35重量份的氟娃樹(shù)脂(固含量> 90%)和80 100重量份的水性氟碳乳液(固含量48%),充分?jǐn)嚢瑁凰隽u烷基淀粉(固含量> 90%)為羥乙基淀粉或羥丙基淀粉；氟硅樹(shù)脂(固含量> 90%)是由氟樹(shù)脂和有機(jī)硅樹(shù)脂混煉而成的合成樹(shù)脂；水性氟碳乳液(固含量48%)為氟乙烯和羥基乙烯基醚共聚物，氟的重量百分比濃度為8 11. 5%，且主鏈含氟原子，即可制得所述的石材用水基防護(hù)劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的石材用水基防護(hù)劑的制備方法，其特征在于還包括將8 10重量份的重量百分比濃度為10%的微米或納米銀水溶液加入到40 50重量份的異丙醇和20 30重量份的丙酮所組成的混合溶液中，充分?jǐn)嚢?，并超聲分?0分鐘以形成懸浮液，將懸浮液加入到制得的所述石材用水基防護(hù)劑中，充分?jǐn)嚢韬?，再加?5 75重量份的聚四氟乙烯乳液，并攪拌均勻。
5.權(quán)利要求I或2所述的石材用水基防護(hù)劑的用途，其特征在于采用輥涂、刷涂或噴涂這三種傳統(tǒng)方法在石材表面形成防護(hù)膜。
全文摘要
石材用水基防護(hù)劑及其制備方法與用途。它包括如下重量份的組分羥烷基淀粉(固含量≥90%)50～60、醋酸酯淀粉(固含量≥90%)40～50、氟硅樹(shù)脂(固含量≥90%)30～35、水性氟碳乳液(固含量48%)80～100、水300～350，羥烷基淀粉為羥乙基淀粉或羥丙基淀粉；氟硅樹(shù)脂是氟樹(shù)脂和有機(jī)硅樹(shù)脂混煉而成的合成樹(shù)脂；水性氟碳乳液為氟乙烯和羥基乙烯基醚共聚物，氟的重量百分比濃度為8～11.5%，且主鏈含氟原子。它組方經(jīng)濟(jì)，防護(hù)效果好，功能持久。制備方法為混合攪拌、超聲分散方法。工藝簡(jiǎn)單，使用設(shè)備少。用途為采用輥涂、刷涂或噴涂這三種方法在石材表面形成防護(hù)膜。此膜使石材具有良好的耐腐蝕性。
文檔編號(hào)C04B41/49GK102701786SQ20121019972
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月17日
發(fā)明者吳昊, 吳駿, 葛金龍, 鄒宜哲 申請(qǐng)人:吳駿