[发明专利]一种超疏水复合材料的制备方法及用途

说明书

一种超疏水复合材料的制备方法，包括如下步骤：1)将纳米二氧化硅分散于有机醇溶剂中形成均匀的二氧化硅溶胶，其中纳米二氧化硅含量为8.75mg～37.5mg/ml；2)在制备的纳米二氧化硅溶胶中加入去离子水，得到加水后的二氧化硅溶胶；并用有机酸调节pH至3.5～4.5；3)将异丁基三乙氧基硅氧烷分散于步骤2)制得的二氧化硅溶胶中，异丁基三乙氧基硅氧烷加入量，以有机醇溶剂体积计，为30.5mg～74.6mg/ml；室温下水解反应，得到复合溶胶。本发明制备方法制备的复合溶胶，具有良好的疏水性和透气性。可应用于石质文物防护、自清洁、防风化等领域且易于实现规模化生产。

技术领域

本发明属于涂层领域，涉及一种文物保护用超疏水复合涂层及其制备方法。

背景技术

文物承载灿烂文明，传承历史文化，维系民族精神。泱泱文明古国上下五千年，祖先们留下了浩如烟海的文物遗：古建筑、摩崖造像、石雕石刻等大量石质文物。据国家文物局统计我国现有不可移动文物76.7万处，全国中的该文物保护单位4296处，这些不可移动文物长期暴露在露天环境，直接与外界环境相接触，历经千百年的沧桑，四季更迭、微生物与环境共同作用，造成风化、剥离、空鼓等各类损害。大气、生物、水气圈综合作用对文物进行侵蚀和损害，文物保护迫在眉睫。在加强文物保护利用和文旅融合大背景下，迫切需要能够避免文物风化免受自然环境和生物侵蚀且不影响文物完整性和观赏性的保护策略。

自然界中对文物最具有破坏性的就是水，水也是各类损害的主要因素之一。随着表面技术的发展，受“荷叶效应”启发的超疏水涂层因其优异的性能受到科研人员的广泛关注。通过简易的施工工艺在文物表面形成具有一定固结强度的非连续(多孔)固态涂层(薄膜)，可有效减少环境对文物的损害；可阻止液态水入侵且具有良好的水蒸气透过率，允许文物内部气态水分子散出，而不是形成连续致密的薄膜在环境湿度、温度变化的情况下，引起文物内外水汽压力不平衡，导致文物表面涂层的起鼓、开裂、层状剥离等。

文物保护涂层应该具有良好的稳定性、耐老化性、良好的透光性、不改变文物原貌及表面特征，同时因具备优异的疏水效果以及柔韧性，对基体要求低、不会因材料收缩应力而产生裂纹且具有一定的强度、耐腐蚀、防霉菌苔藓和防风化的功能。

单组分的无机/有机涂层材料因其与基体结合性、透气性、粘附性、堵塞水汽逸出等难以满足实际文物需求，不能有效对文物进行保护。

发明内容

本发明的目的在于提供文物保护用超疏水复合涂层及其制备方法，该方法无需特殊设备，不仅操作简单，适用基材广泛，可有效隔绝外界环境与文物，同时兼顾防水性和透气性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案一种超疏水复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)将纳米二氧化硅分散于有机醇溶剂中形成均匀的二氧化硅溶胶，其中纳米二氧化硅含量为8.75mg～37.5mg/ml；

2)在制备的纳米二氧化硅溶胶中加入去离子水，得到加水后的二氧化硅溶胶；并用有机酸调节pH至3.5～4.5；

3)将异丁基三乙氧基硅氧烷分散于步骤2)制得的二氧化硅溶胶中，异丁基三乙氧基硅氧烷加入量，以有机醇溶剂体积计，为30.5mg～74.6mg/ml；室温下水解反应，得到复合溶胶。

步骤1)中，所述纳米二氧化硅为气相纳米二氧化硅，其粒径为15～20nm。

步骤1)中，有机醇溶剂为乙醇与异丙醇的混合溶剂，其中乙醇与异丁醇体积比1:1。

步骤2)中，以有机醇溶剂与去离子水4:1的体积比，加入去离子水。

步骤2)中，有机酸为冰醋酸。

本发明制备的复合材料可用于文物表面的保护涂层。所述文物基材为砂岩、大理石、陶瓷、玻璃片或木材。