本發明涉及一種鐵質文物防腐蝕用材料，特別是涉及一種可應用于高溫高濕氣候的嶺南地帶的鐵質文物防腐蝕用有機-無機復合材料及其制備方法。
背景技術：
：金屬文物中主要包括青銅器、鐵器、金銀器等，其中鐵質文物占有相當大的比重。鐵器由于具有比青銅器更為堅硬和鋒利的特點，很快取代了青銅器，極大地推動了生產力的發展和社會進步，人類社會也由此跨入了更為先進的鐵器時代。因此，許多鐵器類文物具有重要的歷史價值，為歷史文化研究提供了重要佐證，應該得到有效保護。然而鐵是一種化學性質比較活潑的金屬，尤其是潮濕環境下，更易發生銹蝕。這對于鐵質文物，尤其是表面有字刻和雕飾的鐵質文物的價值保存有很大的影響，因此保護鐵質文物免遭腐蝕是金屬類文物保護工作的重點和難點之一。嶺南是指中國南方五嶺之南的地區，相當于現在廣東、廣西、海南全境，以及湖南、江西等省的部分地區。嶺南屬東亞季風氣候區南部，具有熱帶、亞熱帶季風海洋性氣候特點，炎熱高濕、雨水較多，這樣的氣候特點加快了鐵質文物的銹蝕速度。因此必須因地制宜、針對該環境下的鐵質文物采取科學有效的保護措施。有機硅氟聚合物是具有含氟烷基側鏈的聚硅氧烷，其獨特的分子結構賦予了該聚合物諸多優異的性能，例如優良的憎水性和耐潮性、優良的耐氧化性能、持久的耐候性以及優越的高低溫性能等。有機硅氟聚合物具有低的表面能，賦予該材料很低的表面活性，水蒸氣在其表面的接觸角一般大于110°，獨特的荷葉效應賦予材料優良的憎水性和耐潮性；電負性很強的氟原子與碳原子強烈鍵合，化學穩定的含氟側基起到對有機硅氟聚合物分子中si-o主鏈的“屏蔽作用”，使有機硅氟聚合物的耐化學性能進一步得到改善。因此，含氟聚硅氧烷作為一種新型的有機硅材料，融合了有機硅與有機氟化合物的優點，具有非常獨到的性能以及非常廣闊的應用前景，成為材料領域的一個新的研究熱點。納米二氧化硅宏觀上是一種無定形白色粉末，微觀結構為球形，粒徑處于超細納米級，具有優異的抗紫外線性能，作為一種優異的無機化工原料可以提高主體材料的抗老化、強度和耐化學性能。技術實現要素：本發明的目的在于提供一種可應用于高溫高濕氣候的嶺南地帶鐵質文物防腐蝕用有機-無機復合材料，該材料可封護鐵質文物，尤其是對嶺南地區潮濕環境下的鐵質文物，防腐蝕效果良好、耐候性優異。本發明的另一個目的是提供一種可應用于高溫高濕氣候的嶺南地帶鐵質文物防腐蝕用有機-無機復合材料的制備方法，該方法工藝簡單，適用于絕大部分的鐵質文物，有利于推廣應用和規模生產。本發明提供的一種可應用于高溫高濕氣候的嶺南地帶鐵質文物防腐蝕用有機-無機復合材料，由如下重量份配比的組分制備而成：主劑80~100；助劑10~40；催化劑0.5~2；消光劑4~6；其中，所述主劑為八甲基環四硅氧烷、1,3,5,7-四甲基環四硅氧烷中的一種或者兩種的混合物；所述助劑為十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷、三氟丙基甲基環三硅氧烷、1,3,5-三（甲基三氟丙基）環三硅氧烷中的一種或者幾種的混合物；所述催化劑為koh、naoh或lioh；所述消光劑為納米sio2或超細微白炭黑。本發明提供的一種可應用于高溫高濕氣候的嶺南地帶鐵質文物防腐蝕用有機-無機復合材料的制備方法是：將主劑和催化劑依次加入帶有攪拌裝置的干凈干燥的三口瓶中，抽真空條件下，在30~60分鐘內程序升溫至80~100℃，聚合反應開始，在此溫度下反應2~4小時，可觀察到反應液粘度升高，緩慢滴加助劑，逐漸加熱至120~140℃，恒溫反應8~10小時，待反應結束后，抽真空除去未反應的環體，通過改變單體的比例，合成含氟有機硅聚合物，在含氟有機硅聚合物中加入消光劑，高速攪拌，制得可應用于高溫高濕氣候的嶺南地帶鐵質文物防腐蝕用有機-無機復合材料。上述制備方法中，所述主劑、助劑、催化劑和消光劑的重量份配比是80~100∶10~40∶0.5~2∶4~6；所述高速攪拌的轉速為2000~3000r/min高速攪拌的時間為30~60分鐘。與現有技術相比，本發明具有如下的技術效果：（1）本發明提供的可應用于高溫高濕氣候的嶺南地帶的鐵質文物防腐蝕用有機-無機復合材料，不含揮發性氣體、粘度適中、工藝簡單，適室內戶外大型鐵器的保護，是一種防護鐵質文物的新型環境友好型材料。（2）本發明提供的可應用于高溫高濕氣候的嶺南地帶的鐵質文物防腐蝕用有機-無機復合材料，利用氟原子改性有機硅樹脂，制備的含氟有機硅聚合物綜合了有機硅材料和有機氟涂料的優點，具有極低的表面能和優異的疏水性能，這樣可以將鐵質文物與空氣、水和鹽隔絕開，避免了水蒸氣、污染性氣體以及有害離子對鐵質文物的粘附和侵蝕，具有優異的防腐性能。（3）本發明提供的可應用于高溫高濕氣候的嶺南地帶的鐵質文物防腐蝕用有機-無機復合材料，其含氟有機硅聚合物中的烷氧基與鐵質文物表面的羥基發生脫醇反應，使聚合物和文物之間形成化學鍵，此外，聚合物中的氟基也會與鐵質文物表面上的羥基形成氫鍵，進一步增大了封護材料的附著力。（4）本發明提供的可應用于高溫高濕氣候的嶺南地帶的鐵質文物防腐蝕用有機-無機復合材料，其含氟有機硅聚合物優異的耐紫外光性能和耐老化性能賦予該封護材料優異的耐候性和耐化學藥品性。（5）本發明提供的可應用于高溫高濕氣候的嶺南地帶的鐵質文物防腐蝕用有機-無機復合材料，加入納米二氧化硅填料，特有的消光作用使得涂覆本發明復合材料的鐵質文物表面無色差、無眩光，符合文物保護工作“修舊如舊”的基本原則，可大面積應用于室內外大型鐵質文物的防護工程中。具體實施方式以下實施例僅用于闡述本發明，而本發明的保護范圍并非僅僅局限于以下實施例。所述
技術領域：
的普通技術人員依據以上本發明公開的內容和各參數所取范圍，均可實現本發明的目的。實施例1將100g的八甲基環四硅氧烷和2gkoh依次加入帶有攪拌裝置的干凈干燥的三口瓶中。抽真空條件下，在30分鐘內程序升溫至100℃，聚合反應開始，在此溫度下反應3小時，可觀察到反應液粘度升高，緩慢滴加40g十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷，逐漸加熱至130℃，恒溫反應10小時。待反應結束后，抽真空除去未反應的環體，通過改變單體的比例，合成含氟有機硅聚合物。含氟有機硅聚合物加入4g納米二氧化硅顆粒，在2000r/min的轉速下高速攪拌30分鐘，制得可應用于高溫高濕氣候的嶺南地帶鐵質文物防腐蝕用有機-無機復合材料。實施例2將80g的八甲基環四硅氧烷和1.5gkoh依次加入帶有攪拌裝置的干凈干燥的三口瓶中。抽真空條件下，在30分鐘內程序升溫至90℃，聚合反應開始，在此溫度下反應4小時，可觀察到反應液粘度升高，緩慢滴加20g三氟丙基甲基環三硅氧烷，逐漸加熱至120℃，恒溫反應9小時。待反應結束后，抽真空除去未反應的環體，通過改變單體的比例，合成含氟有機硅聚合物。含氟有機硅聚合物加入5g納米二氧化硅顆粒，在2000r/min的轉速下高速攪拌40分鐘，制得可應用于高溫高濕氣候的嶺南地帶鐵質文物防腐蝕用有機-無機復合材料。實施例3將100g的1,3,5,7-四甲基環四硅氧烷和2.5gnaoh依次加入帶有攪拌裝置的干凈干燥的三口瓶中。抽真空條件下，在40分鐘內程序升溫至90℃，聚合反應開始，在此溫度下反應3小時，可觀察到反應液粘度升高，緩慢滴加30g的1,3,5-三（甲基三氟丙基）環三硅氧烷，逐漸加熱至130℃，恒溫反應9小時。待反應結束后，抽真空除去未反應的環體，通過改變單體的比例，合成含氟有機硅聚合物。含氟有機硅聚合物加入6g納米二氧化硅顆粒，在2500r/min的轉速下高速攪拌30分鐘，制得可應用于高溫高濕氣候的嶺南地帶鐵質文物防腐蝕用有機-無機復合材料。實施例4將90g的1,3,5,7-四甲基環四硅氧烷和2gnaoh依次加入帶有攪拌裝置的干凈干燥的三口瓶中。抽真空條件下，在50分鐘內程序升溫至100℃，聚合反應開始，在此溫度下反應3小時，可觀察到反應液粘度升高，緩慢滴加40g十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷和三氟丙基甲基環三硅氧烷的混合物，逐漸加熱至120℃，恒溫反應10小時。待反應結束后，抽真空除去未反應的環體，通過改變單體的比例，合成含氟有機硅聚合物。含氟有機硅聚合物加入5.5g納米二氧化硅顆粒，在2000r/min的轉速下高速攪拌40分鐘，制得可應用于高溫高濕氣候的嶺南地帶鐵質文物防腐蝕用有機-無機復合材料。實施例5將100g的八甲基環四硅氧烷和1,3,5,7-四甲基環四硅氧烷混合物和1glioh依次加入帶有攪拌裝置的干凈干燥的三口瓶中。抽真空條件下，在50分鐘內程序升溫至100℃，聚合反應開始，在此溫度下反應4小時，可觀察到反應液粘度升高，緩慢滴加10g十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷和三氟丙基甲基環三硅氧烷的混合物，逐漸加熱至140℃，恒溫反應10小時。待反應結束后，抽真空除去未反應的環體，通過改變單體的比例，合成含氟有機硅聚合物。含氟有機硅聚合物加入4.5g納米二氧化硅顆粒，在2000r/min的轉速下高速攪拌40分鐘，制得可應用于高溫高濕氣候的嶺南地帶鐵質文物防腐蝕用有機-無機復合材料。實施例6將90g的1,3,5,7-四甲基環四硅氧烷和1.5gnaoh依次加入帶有攪拌裝置的干凈干燥的三口瓶中。抽真空條件下，在30分鐘內程序升溫至100℃，聚合反應開始，在此溫度下反應3小時，可觀察到反應液粘度升高，緩慢滴加30g的十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷和1,3,5-三（甲基三氟丙基）環三硅氧烷的混合物，逐漸加熱至120℃，恒溫反應9小時。待反應結束后，抽真空除去未反應的環體，通過改變單體的比例，合成含氟有機硅聚合物。在含氟有機硅聚合物加入4g納米二氧化硅顆粒，在3000r/min的轉速下高速攪拌30分鐘，制得可應用于高溫高濕氣候的嶺南地帶鐵質文物防腐蝕用有機-無機復合材料。實施例7將90g的八甲基環四硅氧烷和1.5glioh依次加入帶有攪拌裝置的干凈干燥的三口瓶中。抽真空條件下，在50分鐘內程序升溫至100℃，聚合反應開始，在此溫度下反應3小時，可觀察到反應液粘度升高，緩慢滴加40g的1,3,5-三（甲基三氟丙基）環三硅氧烷，逐漸加熱至120℃，恒溫反應10小時。待反應結束后，抽真空除去未反應的環體，通過改變單體的比例，合成含氟有機硅聚合物。含氟有機硅聚合物加入5g納米二氧化硅顆粒，在2000r/min的轉速下高速攪拌40分鐘，制得可應用于高溫高濕氣候的嶺南地帶鐵質文物防腐蝕用有機-無機復合材料。實施例8將90g的八甲基環四硅氧烷和1,3,5,7-四甲基環四硅氧烷和1gkoh依次加入帶有攪拌裝置的干凈干燥的三口瓶中。抽真空條件下，在30分鐘內程序升溫至100℃，聚合反應開始，在此溫度下反應4小時，可觀察到反應液粘度升高，緩慢滴加40g三氟丙基甲基環三硅氧烷和1,3,5-三（甲基三氟丙基）環三硅氧烷的混合物，逐漸加熱至130℃，恒溫反應8小時。待反應結束后，抽真空除去未反應的環體，通過改變單體的比例，合成含氟有機硅聚合物。含氟有機硅聚合物加入6g納米二氧化硅顆粒，在2000r/min的轉速下高速攪拌40分鐘，制得可應用于高溫高濕氣候的嶺南地帶鐵質文物防腐蝕用有機-無機復合材料。表1上述各實施例的性能參數實施例名稱外觀表面張力（mn/m）接觸角（°）附著力護封前后色差值實施例1透明粘稠狀24.57117一級0.91實施例2透明粘稠狀22.21120一級0.85實施例3透明粘稠狀23.05118一級0.96實施例4透明粘稠狀21.98121一級1.15實施例5透明粘稠狀22.86120一級0.95實施例6透明粘稠狀25.61119一級0.81實施例7透明粘稠狀24.02122一級0.89實施例8透明粘稠狀23.94121一級0.97續表實施例名稱耐紫外光老化前后色差值耐中性鹽霧性能前后色差值護封前后光澤度變化（20°）耐自然老化性（天）實施例10.991.316.7120實施例20.971.123.0150實施例31.161.094.6150實施例41.281.165.8120實施例51.091.043.1120實施例60.931.263.9135實施例71.011.284.4155實施例80.991.107.2160通過這些實施例結果的分析可知：（1）本發明各實施例提供的可應用于高溫高濕氣候的嶺南地帶的鐵質文物防腐蝕用有機-無機復合材料，該復合材料外觀是透明粘稠狀，粘度適中、不含揮發性氣體，是一種環保無污染的環境友好型材料，一般只需涂刷一到兩遍，適用于絕大部分的室內戶外鐵質文物。（2）本發明各實施例提供的可應用于高溫高濕氣候的嶺南地帶的鐵質文物防腐蝕用有機-無機復合材料，含氟有機硅聚合物基底的表面張力賦予材料優異的疏水性能，避免水分子、污染氣體和灰塵附著在鐵質文物表面進而發生腐蝕反應，該材料具有優異的防腐蝕性能，該材料中的烷氧基會與鐵質文物表面上的羥基發生脫醇反應，使聚合物與鐵之間形成化學鍵具有良好的附著力，材料強度高，耐候性優異。（3）本發明各實施例提供的可應用于高溫高濕氣候的嶺南地帶的鐵質文物防腐蝕用有機-無機復合材料，加入納米二氧化硅填料，特有的消光作用使得涂覆本發明復合材料的鐵質文物表面無色差、無眩光，符合文物保護工作“修舊如舊”的基本原則。當前第1頁12