[发明专利]室温自加速固化文物修复磷酸基粘接剂及其制备与应用

说明书

本发明涉及无机质文物修复保护技术领域，尤其是涉及室温自加速固化文物修复磷酸基粘接剂及其制备与应用。本发明的室温自加速固化文物修复磷酸基粘接剂由质量比为0.59‑1.43：1的固体组分和液体组分组成；所述固体组分包括100份的偏高岭土和26‑43份的氢氧化铝；所述液体组分包括100‑160份的磷酸溶液和0‑54份无水乙醇。本发明的粘接剂制备简单，可在室温下快速固化，抗拉强度高于0.4MPa，适用于金属、陶瓷、砖石、混凝土等多种相同或相异无机材料的粘接。

技术领域

本发明涉及无机质文物修复保护技术领域，尤其是涉及室温自加速固化文物修复磷酸基粘接剂及其制备与应用。

背景技术

目前文物修复常用的粘接剂可分为有机粘接剂、有机-无机复合粘接剂、无机粘接剂。有机粘接剂具有良好的黏附性能，在不同基材上可形成牢固的粘接，同时具有一些固有缺陷。窦一村对环氧树脂及丙烯酸树脂应用于陶质文物粘接进行评估，其具有良好粘结型能，耐高温性能差；兰德省等人分析现有多种有机粘接剂，如聚氨酯、环氧树脂、丙烯酸酯、醋酸乙烯共聚物、聚酰亚胺、聚苯乙烯、氯丁橡胶，总结发现有机粘接剂具有较多缺陷，如易老化，固化温度高，固化时间长，透气性差、耐水性差，与无机质文物兼容性差等。有机无机粘接剂包括环氧类改性粘接剂、有机硅粘接剂、硅醇基粘接剂、硅氧烷粘接剂、无机物填充复合材料等，改善了粘接剂的性能。Turkan Dogan等人通过合成硅氧烷改善有机粘接剂耐高温性能，三维多晶硅网络体系的生成使其在350℃下仍保持较强粘结强度；但其成本较高，制备过程复杂，重复性差等缺陷明显。上述两类粘接剂与无机质文物理化性质相差较大，易对文物造成二次伤害。随着无机兼容性概念的提出，无机质材料应用于无机质文物保护领域的呼声越来越大。无机粘接剂包括：硅酸盐类、磷酸盐类、醋酸类、水泥、地聚物类等，具有耐老化、耐腐蚀、透气性高、耐高温、制备简单、与无机质兼容性高等优点。谢丽娜等人应用磷酸铝胶粘剂粘接陶质文物，透气性、透水性、长期稳定性较好；Longxiang Sui发现磷酸铝胶粘剂在高温固化时粘结性能较好，低温固化耐水性较差。王旭东等人使用水泥胶凝材料对岩土质文物进行加固保护，具有较好的力学性能；Joseph Davidovits等人通过研究古代建筑，发现地聚物凝胶材料的粘接特性，主要分为碱基地聚物和酸基地聚物，其中碱基地聚物和水泥类似，由碱基激发前驱体形成胶凝材料，易对文物造成泛碱伤害；磷酸基地聚物采用磷酸或磷酸铝作为激发剂激发硅铝前驱体，形成Si-Al-P三维网络结构，对文物不存在泛碱伤害。M.Zribi等人总结现有磷酸基地聚物，发现其粘接性能较好、耐老化、制备简单、早期力学强度高、与无机质文物所含元素及网络结构相近、耐水性好，成为文物粘接剂的强力候选者之一。

磷酸基地聚物的制备受多种因素影响，需权衡多种工艺条件进行制备。SylvainTome等人提出磷酸基地聚物受磷酸质量浓度影响，当浓度为8M时，抗压强度可达45.5MPa；Teng Dong等人提出，磷酸基地聚物受固化环境影响，在50℃，湿润环境中固化成型，可减少裂纹的产生；JeanYankwa Djobo等人发现当Al/P增大时，固化时间缩短；周伟等人公布了疏水性磷酸基低聚物的制备方法，在专利中添加乙醇、硅凝胶、疏水剂，通过油相添加-去除的过程制备多孔地聚物；崔潮等人提出，磷酸基地聚物固化温度影响磷酸基低聚物力学性能；彭晖等人提出磷酸基地聚物固化温度多在50-80℃，固化温度较低难以固化，固化温度较高易产生裂纹等缺陷。综上，亟需降低磷酸基低聚物固化温度并保证磷酸基地聚物理化性能，改善磷酸基流动性以扩大应用场景。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供室温自加速固化文物修复磷酸基粘接剂及其制备与应用。本发明的室温自加速固化文物修复粘接剂为磷酸基地聚物粘接剂(下述也可简称为“粘接剂”)，通过加入促凝剂，降低固化温度，缩短其室温固化时间；通过溶剂(无水乙醇)添加-挥发过程，改善磷酸基地聚物粘接剂的粘度、流动性、界面接触性、室温固化速度，保证力学性能，达到理想的粘结性能；本发明提供的粘接剂尤其适用于模拟陶质文物样品的粘接。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：