纳米SiO2改性丙烯酸酯类文物保护材料B72研究

作     者：韩炜师 

作者单位：西北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王丽琴

授予年度：2014年

学科分类：07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 0703[理学-化学] 070301[理学-无机化学] 0702[理学-物理学] 

主      题：文物保护材料 Paraloid B72 纳米SiO2 SP1-5702 

摘      要：具有重要历史、艺术及科学价值的彩绘类文物是中国古代常见的艺术表现形式,但由于受到颜料、胶料的老化等自身因素和温湿度、光照度变化等外界环境因素的影响,彩绘类文物出现了起甲、脱落等多种病害。目前,在彩绘文物的保护中常使用现代高分子材料,其性能的好坏将直接影响着文物保护的效果和寿命。在众多的保护材料中,丙烯酸类文物保护材料——Paraloid B72（简称B72）是最常用的材料,但B72薄膜在紫外线等环境因素的影响下,会逐渐发黄、变脆,限制了材料保护性能的发挥。因此,如何根据文物保护的具体实际,最大程度的改善保护材料的使用缺陷,研制出性能更佳的文物保护材料,已成为文物保护工作的重要内容。纳米SiO2是近年来应用较广的改性材料,可显著增强被改性材料的耐腐蚀、抗老化等方面的性能,但目前很少将纳米Si02应用于文物保护工作中,尤其还未就纳米SiO2改性B72展开过研究。本文首次利用纳米Si02类材料——SP1-5702对B72进行改性试验,旨在探讨纳米Si02改性B72的可行性,提高B72材料的防光老化性能,并确定最佳改性条件。论文主要研究内容如下： 第一部分：Si02纳米材料的改性研究。实验选用去离子水与无水乙醇为溶剂,以纳米材料沉淀率、加入溶剂后B72的成膜性两项为衡量标准,进行单因素试验,确定去离子水与无水乙醇的适宜比例。在此基础上利用正交试验、以Si02沉淀率为因素衡量指标,进一步分析偶联剂用量、乳化剂用量、超声波时间和超声波温度四个因素对纳米材料分散性能的影响,L9（34）正交试验结果表明纳米材料的最佳分散条件为：去离子水与无水乙醇体积比为15：85,偶联剂KH550用量为纳米材料质量的1%,乳化剂OP-10用量为纳米材料质量的3%,超声波温度60℃,超声波时间120min。 第二部分：纳米SiO2改性B72研究。实验用2-10%不同质量浓度的Si02纳米材料对B72进行改性,制得改性B72膜材料,并利用254nm紫外灯对改性膜材料进行光老化试验。通过对比B72改性前后的外观变化、润湿角变化,以及紫外老化过程中改性B72成膜的失重率、力学强度、红外光谱分析等指标的分析测试,找出改性B72所需的最佳Si02浓度。经分析SiO2含量为B72质量的8%、8.5%、9%时,改性B72的综合性能优于其他浓度的改性材料。 第三部分：改性B72保护模拟彩绘样品研究。为进一步找出对B72改性的Si02纳米的最佳含量,并考察各改性材料对彩绘文物保护的实际效果,设计模拟彩绘保护及紫外老化试验,通过对模拟彩绘样品保护前后的色度、润湿角变化,以及紫外老化过程中彩绘模拟样块的色度变化等指标,进一步对改性B72材料进行评价。实验结果表明：纳米含量为B72质量的8%时,材料具有良好的抗紫外性能,对模拟样块外观改变较小,是优良的彩绘文物表面保护材料。