[发明专利]一种超疏水氟硅烷复合薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及青铜文物防腐领域，具体涉及到一种超疏水氟硅烷复合薄膜及其制备方法。

背景技术

青铜文物以其精美的纹饰造型和珍贵的铭文，享有很高的艺术价值和收藏价值，是我国历史文化遗产的重要组成部分。然而，由于出土前后腐蚀环境的变化以及大气污染加剧导致的保存环境恶化等因素，青铜文物表面劣化变质严重，濒临损坏。

与接触界面的接触角大于150°的表面称为超疏水表面。其主要特点是防水和自清洁，同时也表现出防腐蚀的特点。超疏水理论研究始于20世纪50年代，繁盛于90年代，具有超疏水的特殊浸润性表面是近年的研究热点。随着超疏水理论的日趋成熟，研究证实了固体的超疏水膜主要是由其材料表面的化学结构、表面形貌和微构造的协同作用所决定的。含氟聚合物，尤其是仅由C和F组成的全氟聚合物，其耐热性、耐化学侵蚀性和耐氧化性能特别好，因此一直被作为低表面能改性材料而进行广泛研究。

现有文献报道的超疏水膜的制备方法是先对基体表面进行粗糙处理然后沉积覆膜，虽然能够获得接触角大于150°的超疏水膜，但往往通过化学刻蚀等方法破坏了基体表面，且溶剂多为对环境及人体毒性较强的苯系物。本发明以博物馆青铜文物为基体，遵循“不改变文物原貌”的处理原则，在缓蚀技术的基础上，提供一种环境友好型的青铜防腐超疏水涂层，发明一种不影响基体表面、操作简单方便的超疏水薄膜的制备方法。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种操作简便、不影响文物原有形貌且透明的环境友好型超疏水复合薄膜。本发明的超疏水复合薄膜是以有机聚合物作为基底层的缓蚀剂，其具体技术方案如下：

一种超疏水氟硅烷复合薄膜，包括基底层以及在基底层上形成的超疏水层；

所述基底层由基底层溶液形成，所述超疏水层由超疏水层溶液形成；

所述基底层溶液选自含有如下(A)、(B)或(C)所示组合物；

(A)按重量份数配比：苯并三氮唑1～10；乙醇90～95；水1～5；

(B)按重量份数配比：乙醇45～55；水45～55；以及摩尔浓度为0.01～0.05mol/L的1-苯基-5-巯基四氮唑；

(C)按重量份数配比：1-苯基-5-巯基四氮唑25～35；2-巯基苯并恶唑10～20；2-巯基苯并咪唑50～60；

所述超疏水层溶液包括如下重量份数的组分：十三氟辛基三乙氧基硅烷1～5；十七氟癸基三乙氧基硅烷1～5；4-甲基-十三氟癸基三乙氧基硅烷1～5；乙醇85～96；水1～5。

当所述基底层溶液为组合物(A)时，制备方法如下：按配比取三种原料，在真空手套箱中将原料乙醇和水充分混合，调节pH值为5～7，再加入苯并三氮唑，并在100～500rpm的搅拌速度下充分搅拌混合1～3小时，控制温度20～35℃；混合均匀后出料密封，避光保存。

当所述基底层溶液为组合物(B)时，制备方法如下：按配比取三种原料，在真空手套箱中将原料乙醇和水充分混合，调节pH值为5～7，再加入原料1-苯基-5-巯基四氮唑并在100～500rpm的搅拌速度下充分搅拌混合1～3小时，控制温度20～30℃；混合均匀后出料密封，避光保存。

当所述基底层溶液为组合物(C)时，制备方法如下：按配比取三种原料加入真空手套箱，调节pH值为1～4，在100～500rpm的搅拌速度下充分搅拌混合1～3小时，控制温度45～50℃；混合均匀后出料密封，避光保存。

所述超疏水层溶液的制备方法如下：按配比取三种原料，在真空手套箱中将原料乙醇和水充分混合，调节pH值为7，控制温度为20～35℃，再加入原料十三氟辛基三乙氧基硅烷/十七氟癸基三乙氧基硅烷/4-甲基-十三氟癸基三乙氧基硅烷，并在100～300rpm的搅拌速度下充分搅拌混合3～5小时，混合均匀后出料密封，避光保存。

所述超疏水氟硅烷复合薄膜的制备方法如下：在气氛箱内将基底层溶液气化，将经过预处理的青铜文物或残片置于其中12～72小时，通入氮气吹脱，然后将超疏水层溶液气化，经过基底液处理的青铜器继续置于气氛箱中24～96小时，通氮气吹脱，重复该步骤1～4次，即得超疏水氟硅烷复合膜。