[发明专利]一种石质文物保护涂料用纳米疏水草酸钙粉体的制备方法

说明书

一种石质文物保护涂料用纳米疏水草酸钙粉体的制备方法，包括制备制备草酸钙的步骤以及对制备的草酸钙进行改性处理的步骤。本发明制备的纳米疏水草酸钙粉体具有仿生性能，疏水性好，耐候性强，耐磨性好，使用寿命长，且失效后不会对石质文物起到破坏作用。同时工艺简单，生产条件好，加工成本低，能有效保护石质文物不受侵蚀。

技术领域

本发明涉及石质文物保护材料技术领域，具体的说是一种石质文物保护涂料用纳米疏水草酸钙粉体的制备方法。

背景技术

文物是一个国家、一个民族历史发展的见证和烙印，其自身不仅蕴涵丰富的文化、艺术和科学价值，而且更因其自身的不可再生性而倍显珍贵。我国历史悠久，在灿烂的历史文化长河中，古人为我们留下了大量珍贵的文物古迹，其中相当一部分为石质文物。这些石质文物多处被联合国教科文组织列入世界文化遗产目录，如敦煌莫高窟、龙门石窟、大足石刻、乐山大佛等。遗存的石质文物饱经历史沧桑，遭受了人为或自然力不同程度的损坏, 石窟开裂倒塌，石刻溶蚀酥粉，彩绘脱落褪色。特别是近年，这种损坏随着现代工业的飞速发展和环境污染的日益加剧而加重。由于遭受风沙、酸雨、雾霾、细菌、微生物或某些低等植物的不断侵蚀, 自然环境中的珍贵石质文物因得不到适当的保护而风化受损的问题已成为一个急待解决的课题。因此，对石质文物采取保护性措施，研发具有延缓老化、防止侵蚀和加固作用的石质文物保护材料已成为迫在眉睫的研究热点。

石质文物保护材料的研究一直在不断发展。按保护材料的主要成分可分为：无机类和有机类。在十九世纪曾广泛运用无机类石质文物保护材料，到今天也依旧可见其应用。例如：英国曾用石灰水加固Wells Cathedrals的雕刻作品；在美国，位于哈特佛得城的康涅狄，格州议会大厦是用氢氧化钡作为加固材料的。但是，这些无机类石质文物保护材料易生成与石头互不相容的硬壳，所以现在已经极少使用了。有机类石质文物保护材料主要是一些具有耐水、耐腐蚀、耐冲击、加工性能优良、能以各种形态予以应用的有机聚合物。这类保护材料包括天然的、人工合成的聚合物等。例如：意大利学者Nardi使用石灰水和丙烯酸乳液成功地保护了公元203年建立的罗马弯门，德国的Wihr博士用丙烯酸酯的预聚物作为保护石质文物的浸渍涂料，也是很成功的。但是有机防护材料的有效寿命往往达不到文物保护的要求，失效后还会对文物起破坏作用，而且石材本身亲水性与有机防护膜憎水性的矛盾也使表面层易受应力破坏和盐结晶破坏。这使得有机防护材料的使用大大受到限制。

寻找新型防护材料已是石质文物表面防护的迫切需要，而纳米材料由于具有超双疏界面、耐老化、抗紫外线及耐腐蚀抗氧化等特殊性能，使其在石质文物保护中已经显示出方兴未艾的应用前景，近年来已成为石质文物保护材料研究的一个崭新领域。北京化工大学的栾晓霞研制了一种采用纳米硅溶胶改性的环氧树脂石质文物保护剂，改性后保护剂的防水、安定性、紫外线屏蔽性和重涂性等方面有明显的提高。南京航空航天大学的朱正柱将纳米TiO₂颗粒掺入到氟-硅-丙封护材料和 FEVE 氟树脂类中制备了石质文物封护材料，石材封护性能研究表明，纳米填充的氟-硅-丙封护材料对石质文物封护性能更佳。此外，浙江大学张秉坚在对一些石质古迹进行考察时发现：尽管长期经历自然风化、生物破坏和酸雨侵蚀，一些含钙岩石表面的某些石刻文字却至今保持完好，研究发现其表面有一层天然形成的以草酸钙为主要成分的致密的生物矿化膜。上述报导均对石质文物保护材料进行了研究，但是如何通过制备工艺的控制制备一种疏水性较好的改性纳米草酸钙粉体，对于制备功能优异的石质文物保护材料的研究和应用实为必要。

发明内容

为解决现有的石质文物保护材料填塞石材微孔隙、寿命短、失效后会对文物本身起到破坏作用等问题，本发明提供了一种石质文物保护涂料用的纳米疏水草酸钙粉体的制备方法，其制备的纳米草酸钙粉体具有仿生性能，疏水性好，耐候性强，耐磨性好，使用寿命长，且失效后不会对石质文物起到破坏作用。同时工艺简单，生产条件好，加工成本低，能有效保护石质文物不受侵蚀。

本发明为解决上述技术问题，所采用的技术方案是：一种石质文物保护涂料用纳米疏水草酸钙粉体的制备方法，包括以下步骤：