專利名稱：一種石質(zhì)文物防水材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種石質(zhì)文物防水材料及其制備方法，屬于石質(zhì)文物和石材保護技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國眾多的石質(zhì)文物和石建筑長期受到雨雪、潮氣和地下水的侵蝕，風化嚴重，其中不少處于瀕危狀態(tài)，常用的保護方法是使用防水劑進行處理。目前，最常用的文物保護防水材料是WD-10 (主體成分十二烷基三甲氧基硅烷)。從上個世紀九十年代起，WD-10就用于陜西乾陵石刻、高句麗將軍墳及折天井墓巖石等多處石質(zhì)文物的防水保護上。但隨著對石質(zhì)文物保護材料研究的不斷深入，WD-10的一些缺陷也日漸顯露出來。WD-10的使用使得 石材的透氣性降低，阻礙了水汽的正常運移，嚴重的可能加速石質(zhì)文物的劣化。同時，發(fā)現(xiàn)WD-10在紫外光照射后，防水性能會明顯降低，抵抗可溶鹽的破壞性能也隨之降低，影響到對文物保護的效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于提供一種具有耐鹽、耐久、透氣的石質(zhì)文物防水材料。本發(fā)明的另一目的在于提供上述文物防水材料的制備方法。為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為
一種石質(zhì)文物防水材料，由下述組份制備得到，各組分及其重量份為
二氧化鈦200 3000
WD-105X 105 3X106
聚乙二醇辛基苯基醚I 30
氨丙基三乙氧基硅烷5 90
溶劑7X106 9X106
所述溶劑為乙醇與水的混合溶劑，其重量比為100:1 500:1。優(yōu)選的組分及其重量份為
二氧化鈦500 2000
WD-108X 105 2X106
聚乙二醇辛基苯基醚I 20
氨丙基三乙氧基硅烷5 50
溶劑7X106 9X106
所述溶劑為乙醇與水的混合溶劑，其重量比為150:1 350:1。上述二氧化鈦優(yōu)選為納米二氧化鈦，其粒徑為5 IOOnm,如5 IOnm,25nm, 40nm, 60nm 等。上述石質(zhì)文物防水材料的制備方法，包括以下步驟
(I)溶液A的制備將聚乙二醇辛基苯基醚、氨丙基三乙氧基硅烷和二氧化鈦加至乙醇和水混合溶劑中；
(2)溶液B的制備 將WD-1O溶于乙醇；
(3)將溶液A均勻乳化后與溶液B混合均勻。其中，步驟(3)中，溶液A的乳化采取先用超聲波分散，再進行高剪切乳化分散。上述合成中，聚乙二醇辛基苯基醚(0P-10)和氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)的加入是減小TiO2的團聚。上述制備得到的石質(zhì)文物防水材料為淺白色液體，用于石質(zhì)文物防水時，采用噴淋、涂刷、浸泡、貼敷等方法進行防水處理。為了提高防水效果，在溶劑揮發(fā)后再進行下一次處理，建議防水處理3次。 本發(fā)明防水材料除具有常用有機硅防水劑的一般特點外，還具有以下顯著優(yōu)點(O本發(fā)明防水材料含有光屏蔽劑，材料比常用文物防水劑WD-10的壽命更長、穩(wěn)定性更高，特別是耐鹽能力顯著增加。(2)本發(fā)明的防水材料比WD-10的透氣性好，增加了與巖石的相容性。(3)本發(fā)明防水材料在使用過程中所具有的優(yōu)異疏水性能保持更久。(4)本發(fā)明制備工藝簡單，操作方便，原料為醇-水液態(tài)溶液，性質(zhì)穩(wěn)定，綠色環(huán)保。


圖1為石材的透氣性實驗結(jié)果，1-a為經(jīng)WD-10保護后的石材；l_b為經(jīng)本發(fā)明方法保護的石材；
圖2為石材安定性試驗結(jié)果(2次循環(huán))，2-a為經(jīng)WD-10保護的石樣；2_b為經(jīng)本發(fā)明方法保護的石樣；
圖3為UVB紫外照射老化過程中石材潤濕角的變化，3-a為經(jīng)WD-10保護的石樣；3_b為經(jīng)本發(fā)明方法保護的石樣。
具體實施例方式為了更詳細的闡述本發(fā)明的優(yōu)點，下面結(jié)合實驗結(jié)果對本發(fā)明做進一步詳細說明。實驗所用石材樣品為細砂巖，切割成規(guī)則的長方體。WD-10，十二烷基三甲氧基硅烷，純度95%，湖北武大有機硅新材料股份有限公司生產(chǎn)。實施例1
(O防水材料制備
稱取1. 35g平均粒徑為25nm的納米TiO2,加入無水乙醇64. 6g、水25 g、氨丙基三乙氧基硅烷O. 0405g和聚乙二醇辛基苯基醚O. 0135g，配制溶液A。取IOmL WD-10，加入90mL無水乙醇,配制溶液B。將溶液A在40°C下，超聲分散20min后，70°C 6000r/min高速分散60 min。取上述經(jīng)超聲及高速分散后的溶液A ImL加入IOOmL溶液B，常溫下超聲30min，即得到本發(fā)明的TiO2-有機硅復合石質(zhì)文物防水材料。將防水材料均勻涂刷在石材樣品表面，自然干燥后進行下一次涂刷，防水處理3次，處理后的樣品室溫下放置I周后使用。(2)憎水性能檢測采用JJ-1型潤濕角測量儀測量石材對水的接觸角，測得空白石材樣品為41°，經(jīng)10%WD-10乙醇溶液處理的石材為137°，經(jīng)本發(fā)明的防水材料處理的石材為143°，說明本發(fā)明的防水材料具有良好的憎水性能。(3)透氣性檢測
參照中華人民共和國國家標準GB/T17146-1997建筑材料水蒸氣透過性能試驗方法進行檢測，石材大小50mm X50mmX10mm。將空白石材樣品、采用10% WD-10乙醇溶液處理的石材和經(jīng)本發(fā)明的防水材料處理的石材分別放在盛有定量蒸餾水的聚乙烯塑料盒子頂部，并用錫紙、石蠟將石材試樣與杯口之間的空隙密封，使盒子內(nèi)部的水蒸汽(RH=100%)只能通過石材本身出入。將盒子及石材試樣一同放入盛有NaBr飽和溶液的密閉有機玻璃箱子中，保持箱子溫濕度恒定。每隔一段時間準確稱量箱內(nèi)試樣的質(zhì)量，計算出水蒸汽透過石材的量(即透氣性)，常用透濕率Wp表示，其計算公式為
權(quán)利要求
1.一種石質(zhì)文物防水材料，其特征在于由下述組份制備得到，各組分及其重量份為 二氧化鈦200 3000 WD-1O5X105 3X106 聚乙二醇辛基苯基醚I 30 氨丙基三乙氧基硅烷5 90 溶劑7X106 9X106 所述溶劑為乙醇與水的混合溶劑，其重量比為100:1 500:1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述石質(zhì)文物防水材料，其特征在于各組分及其重量份為 二氧化鈦500 2000 WD-1O8X105 2X106 聚乙二醇辛基苯基醚I 20 氨丙基三乙氧基硅烷5 50 溶劑7X106 9X106 所述溶劑為乙醇與水的混合溶劑，其重量比為150:1 350:1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的石質(zhì)文物防水材料，其特征在于所述二氧化鈦為納米二氧化鈦。
4.權(quán)利要求1所述石質(zhì)文物防水材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟 (1)溶液A的制備將聚乙二醇辛基苯基醚、氨丙基三乙氧基硅烷和二氧化鈦加至乙醇和水混合溶劑中； (2)溶液B的制備 將WD-10溶于乙醇； (3)將溶液A均勻乳化后與溶液B混合均勻。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述石質(zhì)文物防水材料的制備方法，其特征在于步驟(3)中，溶液A的乳化采取先用超聲波分散，再進行高剪切乳化分散。
6.權(quán)利要求1所述防水材料在石質(zhì)文物保護中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種石質(zhì)文物防水材料，其由下述組份制備得到，各組分及其重量份為二氧化鈦200～3000，WD-10 5×105～3×106 ，聚乙二醇辛基苯基醚1～30，氨丙基三乙氧基硅烷5～90，溶劑7×106～9×106，所述溶劑為乙醇與水的混合溶劑，其重量比為100:1～500:1。本發(fā)明防水材料比常用文物防水劑WD-10的壽命更長、穩(wěn)定性更高，特別是耐鹽能力顯著增加；本發(fā)明制備工藝簡單，操作方便，原料為醇和水液態(tài)溶液，性質(zhì)穩(wěn)定，綠色環(huán)保。
文檔編號C04B41/50GK103011899SQ20121056547
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月23日
發(fā)明者王麗琴, 李迎, 韓煒師 申請人:西北大學