有机硅改性丙烯酸树脂非水分散体的制备及在土遗址保护中的试用.doc

有机硅改性丙烯酸树脂非水分散体的制备及在土遗址保护中的试用 第l6卷第4期 2004年l1月 文物保护与考古科学 SCIENCESOFCONSERVATIONANDARCHAE0L0GY VoI.16.No.4 NOV,2004 文章编号:1005—1538(2004有机硅改性丙烯酸树脂非水分散体的 制备及在土遗址保护中的试用 周双林,原思训 (北京大学考占文博学院,北京100871) 摘要:为找到耐候性良好并对土遗址有良好保护效果的材料,以工业品的有机硅改性丙烯酸树脂乳液为原料,采 用转化法制备了有机硅改性丙烯酸树脂非水分散体材料对形成的非水分散体进行了外观检验和老化性能榆验: 通过对土样的加固试验和实地应用发现,浓度为0.8%的加固剂251M具有良好的固结效果,表颜色基本不变,证 明这种材料是一种有应用前景的土遗址防风化加固保护材料. 关键词:有机硅改性丙烯酸树脂;非水分散体;土遗址;防风化 中图分类号:G264文献标识码:A 1前言 采用化学材料对土遗址表面进行加固是防止土 遗址风化的一种重要方法,国内外使用的保护材料 有多种类型,包括无机材料,有机材料等.无机材料 有氢氧化钙,氢氧化钡溶液,钾,钠水玻璃等;有机材 料包括有机树脂溶液,各种具有反应性基团的树脂 体系如聚氨酯,聚酯,有机硅等.在实际工作中还可 以采用多种材料进行复配以达到最佳保护效果_J. 根据土遗址保护的要求,我们开发了丙烯酸树 脂非水分散体材料[,称为Bu系列土遗址加固剂, 这类材料经过在多个土遗址如陕西秦兵马俑一号 坑,秦陵铠甲坑,汉阳陵,北京法源寺等的试用和应 用,证明该材料具有好的防风化加固保护效果,基本 符合文物保护的要求. 丙烯酸树脂非水分散体材料是高分子量的丙烯 酸树脂微粒在有机溶剂中的胶态分散体,当有机载 体挥发后可形成丙烯酸树脂的膜状物.由于丙烯酸 树脂具有良好的耐候性,可以基本满足文物保护材 料的需要.但是文物保护的要求是尽量延长文物的 寿命,对优良耐候性材料有永恒的需求. 根据目前材料研究的动向,有机硅改性丙烯酸 树脂乳液是一种耐候性更好的材料,其耐候性超过 了丙烯酸树脂乳液,并且开发已经进入成熟阶段,有 不同的品种可以商品的形式提供,将有机硅改性丙 烯酸树脂乳液转化为非水分散体,预期较丙烯酸树 脂乳液有更为良好的性能.因此以工业品的有机硅 改性丙烯酸树脂乳液为原料,采用转化法制备了有 机硅改性丙烯酸树脂非水分散体,并对其应用性能 进行了初步检验和实地应用试验,证明这种材料具 有好的保护效果. 为了方便起见,我们将有机硅改性的丙烯酸树 脂非水分散体类加固剂称为BW系列土遗址防风化 加固剂. 2有机硅改性非水分散体的制备 2.1原料 2.1.1有机硅改性丙烯酸树脂乳液目前国内生 产的有机硅改性丙烯酸树脂乳液很多,并且性能各 有特点,选择了其中的5种:①BC251M硅丙乳液, 北京东方化工厂生产;②GHS一98A高光泽硅丙乳 液,江苏江阴国联化工有限公司生产;③ASE310 硅丙乳液,江苏吴江合力树脂厂生产;④KX2002 硅丙建筑乳液,北京科信工贸有限公司生产;⑤TD一 1丙烯酸硅乳液,江苏日出集团公司生产. 2.1.2阳离子表面活性剂根据文献,许多阳离子 表面活性剂都可以起到聚沉阴离子表面活性剂稳定 的有机树脂乳液的作用.在美国专利3j中提到的这 些表面活性剂为季铵盐,伯胺,仲胺,叔胺.推荐的 材料有甲基三辛酰基氯化铵(methyltricaprylyla/nlTlO一 收稿日期:2003O8—04;修【nJ日期:2004—06O8 作者简介:周双林(1965一),男,2000年毕业f-It京大学,文物保护专业,博士,北京市海淀区白颐路5号100871 E—mail;zslin@pku.edu.ca 第4期周双林等:有机硅改性丙烯酸树脂非水分散体的制备及在土遗址保护中的试用5l niumchloride),月桂胺(1aurylamine),肉豆寇胺 (myristylamine),双十二烷基二甲基氯化铵(dilauryl dimethylammoniumchloride),三辛基胺(triocty— lamine),Cl8一脂肪胺(primaryCI8aliphaticamine)等,类 似的胺和季铵盐,甚至一些其它类型的阳离子表面 活性剂都有可能使用. 阳离子表面活性剂是否最适合于进行水性乳液 向非水分散体的转变,需要进行选择,选择合适的阳 离子表面活性剂的方法是用一系列乳液对所选的阳 离子表面活性剂进行聚沉反应,观察记录聚沉一定 量乳液的用量.一般用量少者为好,这样可以尽量 少地改变聚合物的特性. 通过初步选择,我们发现阳离子表面活性剂 NTll和NT一8比较适合.其中NTll在进行转 化中的用量较大,而N