有機硅在石質(zhì)文物保護中的研究進展

    韓濤，唐英  有機硅,乳液型有機硅防水劑,有機硅防水劑,防水劑,硅烷防水劑

    (重慶文理學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，重慶402160) 

    摘要：隨著工業(yè)發(fā)展和社會的進步，石質(zhì)文物與遺產(chǎn)遭受著越來越嚴重的破壞。有機硅在石質(zhì)文物的保護中已經(jīng)被研究和應(yīng)用了近百年，本文綜述了有機硅對石質(zhì)文物的加固機理，不同類型的有機硅材料的研究與應(yīng)用，重點討論了近年來烷氧基硅烷及其低聚體、有機硅樹脂及其改性研究方面的新進展；討論了有機硅加固給文物帶來的不利影響，并介紹了有機硅在石質(zhì)文物保護中的發(fā)展前景和趨勢。

    關(guān)鍵詞：有機硅；石質(zhì)文物；保護；加固

    0引言

    石質(zhì)文物是以巖石為原料經(jīng)加工而成，如紀念碑、摩崖石刻、古建筑物和雕塑等，是文化遺產(chǎn)的重要組成部分。由于自然風化和人為破壞，這些寶貴的遺產(chǎn)正在以驚人的速度消失[1]。而工業(yè)發(fā)展和城市化又帶來了大量的化學(xué)副產(chǎn)物，如酸雨、酸霧，加速了文物的風化。巖石原料的組成與結(jié)構(gòu)是影響石質(zhì)文物保存的內(nèi)因，大多數(shù)的石質(zhì)文物是石灰?guī)r或砂巖結(jié)構(gòu)，石灰?guī)r主要成分是碳酸鈣，易受到酸雨的腐蝕，而砂巖由硅酸鹽組成，對酸雨具有耐受力，但結(jié)構(gòu)疏松多孔，易于風化。影響石質(zhì)文物保存的外部因素主要來自風化作用、生物腐蝕、應(yīng)力作用、不相容性和人為破壞等方面[2]，具體見表1。石質(zhì)文物的風化問題難以用數(shù)據(jù)衡量，但同樣的問題也出現(xiàn)在道路、橋梁和其他混凝土結(jié)構(gòu)建筑中，其保護與修復(fù)費用占到國家工業(yè)總產(chǎn)值的3%[3]。根據(jù)最小干預(yù)和不影響文物原貌的原則，改善文物的存放環(huán)境是{zh0}的方式，但對室外不可移動的石質(zhì)文物來說，目前在短期內(nèi)難以完成環(huán)境的變更。簡便的方法是在文物表面形成一層防水的、透明的加固保護膜。石質(zhì)文物保護膜材料包括無機物，如氟硅化合物、堿性硅酸鹽和堿土金屬氫氧化物；有機聚合物，如丙烯酸聚合物及其共聚物、聚乙烯、、石蠟、油類等。有機聚合物具有粘附力大和機械強度強等特點，可以滿足保護膜的部分要求，但在紫外線長期照射下不穩(wěn)定。有機硅類材料，如硅酸乙酯及其低聚物、甲基三甲氧基硅烷、聚硅氧烷、硅樹脂等，具有滲透性高、與石材相容且對紫外線照射穩(wěn)定的優(yōu)點，克服了有機聚合物的缺點。早在20世紀20年代有機硅類材料就被嘗試用于石材加固和修復(fù)，60年代起硅酸乙酯開始在德國廣泛應(yīng)用，到70年代甲基三甲氧基硅烷由英國建筑研究所研制成為商品Brethane，再到近些年的丙烯酸-硅樹脂復(fù)合材料，近一個世紀以來，有機硅類材料在石質(zhì)文物保護中得到了廣泛的研究和應(yīng)用[4-5]。本文致力于分析有機硅對石質(zhì)文物的加固機理，總結(jié)各種硅材料在石質(zhì)文物保護中的研究與應(yīng)用，討論有機硅材料的加固給文物帶來的不利影響。

    表1石質(zhì)文物保存的影響因素

大分子乳液型有機硅防水劑

      本產(chǎn)品為加有高分子量聚硅氧烷的低分子硅氧烷/硅烷混合型防水劑，本防水劑結(jié)合了高分子防水劑和低分子防水劑的優(yōu)點，它既能滲透到建材毛細孔的里面形成拒水網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，又能在毛細孔的表面形成耐水耐久的拒水膜，使雨水不易滲透到毛細孔中，具有雙重防水作用。
　　本防水劑可應(yīng)用于水泥、石膏板、大理石、皮革、紙張、織物等的防水拒水。

【技術(shù)指標】有機硅防水劑
　　外觀：乳白色水溶液
　　有效物含量：≥40%
　　PH值：5.5—7.5
　　存儲期：12個月

【使用方法】硅烷防水劑
　　1、 對于水泥混凝土，石灰墻，石膏板等堿性基材，將此防水劑兌水5-8倍后，直接噴涂刷到基材上，涂2遍即可，干后養(yǎng)護幾天便有很好的表面拒水效果，多放幾天，效果更佳。
　　2、對于tr石材，木材等中性基材，需在兌水稀釋時加入有效物含量0.3—0.5%的有機錫催化劑，噴涂刷二次，放于干燥通風處{yt}以后便有拒水效果，放置時間越長，防水效果更好。
【注意事項】
　　●施工前需將基材表面清潔、干燥、除灰。
　　●本產(chǎn)品使用時需充分攪拌均勻。施工后24小時不得被雨水沖刷。
　　●本產(chǎn)品需在0°C以上進行施工作業(yè)，夏天室外作業(yè)4小時成膜，冬天室外作業(yè)10小時成膜。建議24小時后進行閉水實驗。