有机硅在文物保护中应用.ppt

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1、有机硅在文物保护中的应用1我们为什么要对文物进行保护？文物保护是当今一个很重要的课题，在全世界范围内受到越来越多的关注。中国是一个历史文明古国，物质文化遗产种类繁多、数量丰富、地域分布广泛。这些宝贵的文化遗产是古代文明的信息载体，是历史、文化艺术和科学研究中极为重要的实物资料，是科学发明和技术创新的借鉴和源泉，是改善人类物质和精神生活条件的基本资源。2用有机硅进行文物保护有什么优势？因为有机硅材料具有很高的对能量的稳定性；其化学性质介乎于有机与无机之间，有较好的耐候性、耐热性、耐玷污性、耐化学药品性、僧水性及阻燃性，对紫外线、臭氧有良好的稳

2、定性，相比较其他材料更有优异的“呼吸性”，它不损害或基本不损害文物对空气和水蒸气的透过性。3有机硅在文物保护方面的发展国外很早就开始了有机硅用于文物保护方面的探索研究，1861年，德国著名化学家霍夫曼（A.W.Hofmann)就提出，石英和酒精的聚合物可以应用到岩石增强保护中；1956年硅酸乙酯被成功的应用到壁画保护中。1960-1970年，硅酸乙酯研究成熟，进入大规模工业化生产，广泛应用到天然与人造矿物材料的增强保护中。随着工业和民用的需求，开发了多种有机硅材料(有甲基硅醇盐、硅树脂、硅烷、有机硅乳液等等)，此类材料在欧洲被广泛使用于各个

3、领域。目前，在德国、日本、美国己成功研制了数种有机硅材料并应用于文物保护领域。我国将有机硅材料用于文物保护起步较晚，始于二十世纪80年代。八十年代初，故宫博物院和化工部涂料研究所合作开发了有机硅防风化材料SioR-17，在防水性、外观质感方面，通过实验室和现场试验，各项技术指标都达到或超过了曾应用在德国科隆大教堂的美国道康宁公司的防风化材料。1981年化工部涂料所与故宫博物馆共同研制的SioR-31有机硅彩画保护涂料，效果良好。我国上世纪70年代为了保护光学玻璃及其光学膜层而研制并取得成效的长链烷基烷氧机硅烷(其中十二烷基三甲氧基是一个代表

4、)，于1987年移置于文物保护领域，到现在己逐步扩展开来。4机硅材料在文物保护方面的应用出土的文物依其质地大致可以分为三大类：无机文物，有石质文物、土质文物、陶质、砖瓦类和金属制品。有机文物，有丝绸、纸张、木器、皮制品等。复合材料文物，有画、泥塑等。4.1有机硅在无机文物保护领域的应用4.1.1石质文物特点：石质文物的风化机理比较复杂，既有物理作用、化学作用、生物作用，还有人为作用。方法：针对石质文物的特征和风化蚀变的原因，国内外均采用在其表面涂一层保护膜的方法来保护石质材料。主要开发了环氧树脂，丙烯酸树脂，有机硅材料和多种无机材料。其中有

5、机硅材料效果最为显著，其除兼具高分子材料的一般特性外，其结构与石质文物的结构具有相似性。有机硅的憎水性对文物保护的影响：大型石质文物表面的憎水性化学保护在保护剂渗透深度仅几毫米的情况下有可能产生严重的破坏作用。岩石的强度越小,吸水率越高,越容易受到破坏;保护剂的憎水性越强,界面应力越集中,破坏速度将越快。破坏的主要原因是被保护部分的憎水性和岩石基底的亲水性在干湿过程中产生的物理性质的差异和界面应力。通过水在岩石内部的运移和相变过程,盐结晶、加热、冻融将加剧表面保护层的破坏速度,其中盐结晶的影响最大,加热和冻融次之。因此，我们在石质文物的保护

6、中应该谨慎使用憎水性表面化学保护。在必须使用时应注意:应了解水(潮汽)在岩体内外的运移和相交情况,避免干湿循环本身产生和由此引发的应力破坏;应了解可溶盐在岩石内部的运移情况,注意岩体脱盐和隔离盐的来源;避免环境温度和湿度的急剧波动以减缓破坏速度;使化学保护剂渗透岩体达到相当深度以抗衡界面应力,或建立憎水梯度以分散界面应力。4.1.2土质文物特点：主要成分为硅酸盐，Si02含量占40％～60％：面积一般比较大，大多数在室外且直接与大地相连，长期经受风吹日晒雨淋；受冻融、大气污染、微生物侵害、盐的溶解结晶、震动等的影响；绝大多数土遗址都不同程度

7、地损伤，开裂、块状剥落，甚至坍塌，有的已摇摇欲坠、岌岌可危。土遗址保护主要从防水、固化、防尘和防腐等方面考虑。国内外开发了多种类型的保护材料，包括无机材料，有机材料和无机．有机复合材料等。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。无机-有机复合材料有甲基三乙氧基硅烷-PS、聚有机硅-聚丙烯酸酯IPN、硅溶胶-PVA、硅溶胶-硅树脂等。用有机硅树脂加固封护土质文物的优点是：渗透性好，渗透深度可达20～25mm，渗透时间仅需2~4小时；结合力强，渗透液在土质

8、中固化后像一张网，在各空隙之间形成一种以土质为基体、以有机硅树脂为增强剂的复合材料，使内部结构更加致密，因而提高土石质文物的整体强度，抗压强度可提高2倍；耐老化性好，有机硅高聚物