文物保护用材料精要.ppt

第六章 文物保护用无机与高分子材料 第一节．无机材料 一．钙钡体系（Baryta-water） 1．氢氧化钙水溶液 这种材料在英国使用较多。 制备方法为生石灰加水搅拌，然后滤去不溶物，溶液可用来对土质进行加固。 所制得的溶液浓度一般很低0.022mol/l（碳酸钙的溶解度为6.5 ×10-4mol/l，溶度积Ksp=2.9×10-9/18-25℃）。 必须多次喷涂施工，才能有效。 2．氢氧化钡水溶液 氢氧化钡溶液与氢氧化钙相似，氢氧化钡的溶解度为0.23mol/l，大于氢氧化钙（碳酸钡的溶解度10-4mol/l，溶度积Ksp=5.1×10-9/18-25℃）。形成毒性的物质。 它们通过与二氧化碳的作用形成不溶的碳酸盐或形成硫酸盐。 二．水玻璃体系 水玻璃是二氧化硅在氢氧化钠、氢氧化钾水溶液中的非化学计量的分散物。 硅酸钠： 硅酸钾（Potassium silicate）在土遗址加固剂上的使用。 水玻璃体系的缺点： 二氧化硅胶体在使用时很快沉淀，阻止渗透，造成低的渗透能力； 氢氧化钠（钾）与二氧化碳反应形成盐类（作为反应的副产物）； 表面颜色变化； 溶液的高碱性对石质表面有侵蚀作用。 第二节．溶剂型合成树脂 一. 聚乙烯醇缩醛 制备：由聚乙烯醇和醛反应制得。 聚合物如同乙烯醛、乙烯醇、乙酸乙酯的三元共聚物。 分子量和羟基含量决定于反应程度。 常用的品种有： 聚乙烯醇缩甲醛 聚乙烯醇缩乙醛 聚乙烯醇缩丁醛 其中在保护中用最多的是聚乙烯醇缩丁醛。 聚合物的溶解能力由羟基的含量决定： 羟基含量（高）17-21%-溶于具有氢键的溶剂中； 羟基含量（低）9-13%-溶于许多的溶剂，并有低的玻璃化转变温度。 使用混合溶剂可以减小粘度，例如乙醇：甲苯=60：40时。 羟基含量高时，粘接能力差。 用途： 在20世纪30-60年代用做骨和象牙的保护； 做纺织品的加固剂，但是不易再溶解； 多种文物的加固剂，如化石、木材。 这种材料还用做壁画表面的保护层。 用于配制塑模材料：BJK dough/ AJK dough，这种胶泥的成分是：黄麻絮状物（jute flock）、丙酮、甲基化乙醇、甲苯、聚乙烯醇缩丁醛（Butvar）等。这种面团强度大，质轻，易收缩。 可逆性： 在酸性环境、高温条件下易产生交联，变得不溶。 热老化试验证明聚合物的溶解性易受影响，试验的产品包括Mowital B30H和Rhovinal B10-20，后者变得发脆，变黄，不易溶解。 PVB在紫外线作用下引起氧化，极限条件下，一定程度的交联和分解导致不溶的网状结构的产生。 二．Ketone resins（酮树脂） 制备：采用加热环己酮和甲基环己酮的方法获得，需要采用催化剂。 聚合物分子含有羰基、甲氧基、酯基和羟基，容易产生光吸收，并导致氧化。 易氢化去羰基，使树脂减小对水的敏感，并减小发白的趋势。 树脂坚硬，但由于分子量小，非常脆弱，弯折易断裂。 由于分子量小，可以制成高浓度溶液。 老化试验发现吸收氧气，使溶解的溶剂的极性提高。 在黑暗的情况下，发现几年内会变黑。 用途： 主要用做画的面漆和复粘材料。 在溶液涂刷时应加一些丁醇以增加润湿性。 表面的光泽可通过添加微晶蜡或喷涂条件调节。 三. 聚醋酸乙烯酯 制备：通过各种自由基聚合方法制备，包括：本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合等。 聚合物轻微支化，均聚物有各种分子量的提供。重均分子量12.8?103-167?103，数均分子量为1.4?105-1.5?105，玻璃化转变温度16-29?C不等。 溶剂：溶解于甲苯、丙酮、乙酸乙酯和醇类溶剂（有部分水存在）等。 具有较大的吸湿性，在水的作用下可以溶胀，变为乳白色，干燥后重新变为透明。 溶剂型树脂溶液的粘度决定于树脂的分子量，通过选择分子量可以调节加固剂的渗透深度。 膜无色，透明度高，折射率为1.46，耐开裂和黄变能力强，透过水蒸气的能力强，耐磨。是一种非常耐光的聚合物，随着时间的延长，有一定程度的交联。 可做粘接剂、填充剂、加固剂、表面涂层等。 在文物保护上的用途： 做博物馆内文物的胶粘剂，做灰浆涂层和软弱石质的加固剂。 做玻璃的表面涂层，由于良好的透明性和对碱的中和能力。 采用乙酸乙酯的溶液对石灰石进行真空加固处理，发现石灰石的弹性模量和抗压强度都得到提高。 做土遗址的加固材料。 缺点：由于树脂的玻璃化转变温度较低（接近室温），容易粘附灰尘，另外易在室温下发生蠕动，使粘接失效，尤其是受被粘物应力的影响时。 不耐霉菌和地衣的侵蚀。 丙烯酸树脂 定义：指甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯的均聚体聚合物和与其它烯类单体的共聚物。 合成：参加反应的单体包括丙烯酸单体和甲基丙烯酸单体。 虽然二者的结构很相似，但是两者之间也有明显不同，由于甲基的存在，容易造成空间阻碍，因