醇胶体系鸟粪层磷灰石矿化过程模拟及新型石质文物保护材料制备研究

作     者：潘昌初 

作者单位：浙江大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张秉坚

授予年度：2010年

学科分类：070903[理学-古生物学与地层学(含：古人类学)] 0709[理学-地质学] 07[理学] 

主      题：羟基磷灰石 矿化 硅 野外实验 保护材料 

摘      要：本工作根据鸟粪层磷灰石的矿化机理,借鉴溶胶-凝胶法选用高化学活性物质的做法,采用CaO的乙二醇溶液和PO的乙醇溶液作为前驱体,利用岩石表面的活性羟基进行矿化诱导,加速形核速率并使晶体取向生长,得到了一种在常温常压条件下制备羟基磷灰石(HA)的新工艺。 结合鸟粪层磷灰石含硅的特点,在制备时引入少量的正硅酸乙酯,由此使XRD谱的衍射峰变得更加尖锐;SEM-EDAX等分析表明,正硅酸乙酯的引入提高了钙磷酸盐和汉白玉石材之间结合力。 同时,本工作开展劣化石质文物加固模拟实验。经保护溶液主成份作用的120目汉白玉颗粒能耐受pH=3≈4的盐酸的侵蚀;仿制石材样品的抗压强度大大提高,可比空白样品提高8.5倍;石样的接触角保护处理前后亲水-憎水性没有明显变化。本研究也考虑了其他因素对加固强度、渗透性等指标的影响。 最后,为进一步接近实际应用,本工作开展了野外实验。整个保护材料制备过程在常温常压条件下进行,无需调节pH值,操作简单,适合于大面积操作。一年以来的跟踪观察表明,实验涉及的保护材料在碳酸钙岩体表明矿化生成了一层磷酸盐保护膜,并基本能达到文物保护不改变原貌的要求。 本工作首次摸索了乙醇、乙二醇溶胶体系中制备石质基底保护材料的可能,基本解决了无机保护材料的三大不足,即可溶性盐问题、加固强度问题和渗透性问题。同时,本工作独创性地设计了电导测试耐酸性效果的定量评价方法,对改变以往石质文物耐酸性评价中往往依赖主观观察的现状起到一定的积极意义。 总之,本工作为开拓新的石质文物、建筑材料以及山石岩体等的保护材料提供了一种实验室技术和新的思路。