[發明專利]親水性兩性離子封端碳酸鈣寡聚體增強硅氧烷砂巖文物保護材料、其制備方法及應用

有效

• 申請號: 202110826117.5
• 申請日: 2021-07-21
• 公開（公告）號: CN113698834B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 梁軍艷;陳照宇;和玲;盧心愿;史承鈺;潘愛釗
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: C09D143/04
• 分類號: C09D143/04;C09D7/61;C09D7/63
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李鵬威

本發明公開了親水性兩性離子封端碳酸鈣寡聚體增強硅氧烷砂巖文物保護材料、其制備方法及應用，以甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷與甲基丙烯酰氧乙基磷酰膽堿為反應單體，乙醇為溶劑，偶氮二異丁腈為引發劑，加熱攪拌進行自由基聚合，得到第一聚合物溶液；用正己烷對第一聚合物溶液進行沉淀，進行純化干燥后，再溶于乙醇形成第二聚合物溶液；將氯化鈣溶于乙醇，并加入三乙胺后進行攪拌，攪拌的同時通入二氧化碳氣體一定時間后，停止通入二氧化碳氣體，再攪拌一定時間，形成碳酸鈣寡聚體分散液；對分散液進行離心分離，得到碳酸鈣寡聚體凝膠；將凝膠和第二聚合物溶液加入乙醇中，攪拌下加入四甲氧基硅烷，得到保護材料，本發明能長久發揮保護性作用。

技術領域

本發明涉及砂巖保護技術領域，具體涉及親水性兩性離子封端碳酸鈣寡聚體增強硅氧烷砂巖文物保護材料、其制備方法及應用。

背景技術

砂巖文物是悠久中華文明的重要物質載體。長期暴露在自然環境中，室外砂巖文物在溫濕度的劇烈變化下會發生凍融循環破壞、可溶鹽的結晶-溶解循環、微生物的腐蝕等風化破壞行為，使表面文物信息受損，嚴重威脅到人類文明的繼承與發揚。因此，需要針對性的保護材料對室外砂巖文物進行表層加固與修復，使其得到更為有效、持久的保護。

由于砂巖天然具有親水性的潤濕特征，而現有的保護材料多為疏水性的，這種潤濕性能的不匹配將使保護后的砂巖的透水、透氣性急劇變小，改變了砂巖文物自身的特性。這種保護方法雖然能對處理區域產生保護效果，但卻使破壞轉移至未處理區域或更深的區域。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供了一種親水性兩性離子封端碳酸鈣寡聚體增強硅氧烷砂巖文物保護材料、其制備方法及應用，能夠提高保護材料與砂巖文物的兼容性，更易維持文物在自然界的保存行為，能夠長久發揮保護性作用。

為了解決上述技術問題，本發明通過以下技術方案予以實現：

一種親水性兩性離子封端碳酸鈣寡聚體增強硅氧烷砂巖文物保護材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟1：以甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷與甲基丙烯酰氧乙基磷酰膽堿為反應單體，乙醇為溶劑，偶氮二異丁腈為引發劑，混合后加熱攪拌進行自由基聚合，得到第一聚合物溶液；

步驟2：利用正己烷對所述第一聚合物溶液進行沉淀，對沉淀物進行純化干燥后，再溶于乙醇形成第二聚合物溶液；

步驟3：將氯化鈣溶于乙醇，并加入三乙胺后進行攪拌，攪拌的同時通入二氧化碳氣體一定時間后，停止通入二氧化碳氣體，再攪拌一定時間，形成碳酸鈣寡聚體分散液；

步驟4：對所述碳酸鈣寡聚體分散液進行離心分離，得到碳酸鈣寡聚體凝膠；

步驟5：將所述碳酸鈣寡聚體凝膠和所述第二聚合物溶液加入乙醇中，攪拌下加入四甲氧基硅烷，得到親水性兩性離子封端碳酸鈣寡聚體增強硅氧烷砂巖文物保護材料。

進一步地，步驟1中，所述甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷與甲基丙烯酰氧乙基磷酰膽堿的總摩爾濃度為0.5mmol/L～1.5mmol/L；所述甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷的物質的量占所述甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷與甲基丙烯酰氧乙基磷酰膽堿總物質的量的30％～50％。

進一步地，步驟1中，所述偶氮二異丁腈的添加量為0.009mmol/L～0.011mmol/L。

進一步地，步驟1中，加熱溫度為60℃～65℃，攪拌時間為16h～20h。

進一步地，步驟3中，所述氯化鈣的濃度為2.9g/L～3g/L，所述三乙胺的濃度為50g/L～60g/L。

進一步地，步驟3中，通入二氧化碳氣體的時間為25min～35min，停止通入二氧化碳氣體后攪拌時間為20min～40min。