保护硅酸盐质文物的硅基纳米杂化材料的制备方法，一、氮气保护下，在反应瓶中加入含有双羟基硅油HO-PDMS-OH、三乙胺TEA和二甲氨基吡啶DMAP的THF溶液，然后用注射器加入溴代异丁酰溴BiBB，处理后得到大分子引发剂—双溴基硅油Br-PDMS-Br；二、利用第一步得到的大分子引发剂，采用原子基团转移(ATRP)法制备三嵌段聚合物MMA-PDMS-MMA；三、利用第二步产物MMA-PDMS-MMA与甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，MPS反应制备含硅五嵌段共聚物PDMS-b-(PMMA-b-PMPS)2；四、将正硅酸乙酯(TEOS)和乙醇按摩尔比1:10加入到反应瓶中，加入HCl溶液调节PH值再预水解1h；五、溶胶-凝胶法制备所需最终产物硅基纳米杂化材料，本发明专利技术具有过程方法简单快速，制备成本低，且保护效果明显的特点。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，一、氮气保护下，在反应瓶中加入含有双羟基硅油HO-PDMS-OH、三乙胺TEA和二甲氨基吡啶DMAP的THF溶液，然后用注射器加入溴代异丁酰溴BiBB，处理后得到大分子引发剂—双溴基硅油Br-PDMS-Br；二、利用第一步得到的大分子引发剂，采用原子基团转移(ATRP)法制备三嵌段聚合物MMA-PDMS-MMA；三、利用第二步产物MMA-PDMS-MMA与甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，MPS反应制备含硅五嵌段共聚物PDMS-b-(PMMA-b-PMPS)2；四、将正硅酸乙酯(TEOS)和乙醇按摩尔比1:10加入到反应瓶中，加入HCl溶液调节PH值再预水解1h；五、溶胶-凝胶法制备所需最终产物硅基纳米杂化材料，本专利技术具有过程方法简单快速，制备成本低，且保护效果明显的特点。【专利说明】
本专利技术涉及文物表面保护处理，特别涉及保护硅酸盐质文物的硅基纳米杂化材料 的制备方法。 技术背景 硅基有机/无机纳米杂化材料兼具有机和无机材料的综合优点，近年来已引起新 材料科学的广泛关注。由于这类杂化材料能够实现纳米尺度的均相分散，可以解决与基体 之间热膨胀系数匹配的兼容性问题，同时还具有优异的化学稳定性，抗紫外线、抗雾、抗微 生物、耐水、耐刮、耐湿热等性能，因此，硅基杂化纳米涂膜材料对生态、环境以及文物保护 领域具有十分重大的意义。目前在文物保护领域已有相关报道或专利，但是针对于硅酸盐 质文物的相关保护材料却很少。且现有的保护材料存在耐水性差，不耐老化和湿热性，机械 性能差等缺陷，容易造成硅酸盐质文物的表面色泽和结构失真，表层容易脱落以及保护时 间持久性差等问题，因此，制备获得一种硅基纳米杂化材料，对文物的保护以及生态环境的 改善具有重大意义。基于无机纳米二氧化硅具有高硬度、化学稳定性、耐腐蚀、耐高低温、耐 湿热等优点，可作为硅酸盐质文物基体加固材料；而有机硅具有良好的韧性、伸缩性、耐腐 蚀、耐溶剂、耐高低温、低表面能等特性，且硅氧烷类水解可以进一步与硅酸盐质基体进行 交联结合，具有很好的粘接强度和渗透性，可用于加固和粘接保护。因此，硅基有机/无机 纳米杂化材料可以在不改变硅酸盐基体本身原始形态及信息的前提下实现对其进行科学 合理的保护，成为目前硅酸盐类文化遗产保护的杂化纳米材料亟需解决的问题。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供保护硅酸盐质文物的硅基 纳米杂化材料的制备方法，具有过程方法简单快速，制备成本低，且保护效果明显的特点。 为了达到上述目的，本专利技术的技术方案包括以下步骤： ，包括以下步骤： 一、氮气保护下，在反应瓶中加入含有双羟基硅油H0-PDMS-0H、三乙胺TEA和 二甲氨基吡啶DMAP的THF溶液，然后用注射器加入溴代异丁酰溴BiBB，四者摩尔比为 H0-PDMS-0H :TEA :DMAP :BiBB = 1 :2 :3 :2 ;冰浴2-3h后室温反应24h，处理后得到大分子引 发剂一双溴基硅油fc-PDMS-Br ; 二、利用第一步得到的大分子引发剂，采用原子基团转移（ATRP)法制备三嵌段 聚合物MMA-PDMS-MMA :将大分子引发剂Br-PDMS-Br、甲基丙烯酸甲酯MMA、CuCl、TMEDA 按摩尔比1:250:1:2,在氮气保护下加入到含有环己酮的反应茄形瓶中，环己酮与甲基丙 烯酸甲酯MMA的摩尔比为1: 1，80°C条件下持续反应24h，处理后得到白色粉状固体产物 MMA-PDMS-MMA ； 三、利用第二步产物MMA-PDMS-MMA与甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷， MPS反应制备含硅五嵌段共聚物PDMS-b-(PMMA-b-PMPS)2 :在氮气保护下，在含有环己 酮反应茄形瓶中，加入PMMA-b-PDMS-b-PMMA、CuCl、MPS和TMEDA的混合溶液，环己酮、 ?嫌仏-13-?01^-13-?嫌仏、〇1(：1、]\0^和了]\^0六摩尔比为 25:1:1:25:2，在1201：下反应2411，处 理后得到白色粉状固体产物PDMS-b-(PMMA-b-PMPS) 2 ; 四、将正硅酸乙酯（TE0S)和乙醇按摩尔比1:10加入到反应瓶中，加入适量的 0. lmol/L的HC1溶液，调节PH值为4, 50°C下预水解lh ; 五、溶胶-凝胶法制备所需最终产物硅基纳米杂化材料，具体方式为： 步骤5. 1、将步骤三中的得到的干燥粉末状固体产物加入THF溶剂中，配成质量百 分数5 %的THF溶液，移入到反应瓶中，通入N2，加入0. lmol/L的HC1溶液，调节PH值为4， 50°C下预水解30min ; 步骤5. 2、取步骤四中产物加入到步骤5. 1产物中，步骤四中的TE0S与步骤5. 1中 的PDMS-b-(PMMA-b-PMPS) 2两者摩尔比为=1: (2-10)，50°C下反应lh，促进缩合反应的进 行，即得到杂化材料 Si02/PDMS-b-(PMMA-b-PMPS) 2。 所述的步骤五溶胶-凝胶法制备所需最终产物硅基纳米杂化材料，还可以采用以 下步骤制备： 步骤A、将步骤三中的得到的干燥粉末状固体产物加入THF溶剂中，配成质量百分 数5%的THF溶液，移入到反应瓶中，通入N 2，然后加入甲醇后搅拌30min，THF:甲醇摩尔比 =9:1，促进聚合物组装体的形成； 步骤B、在步骤A得到的组装体溶液中，加入0. lmol/L的HC1溶液，调节PH值为 4,50°C下预水解30min ; 步骤C、取步骤四中产物加入到步骤B产物中，步骤四中的TE0S与步骤B中预水 解的聚合物组装体摩尔比为聚合物：TE0S = (2-10) : 1，50°C条件下反应lh，促进缩合反应 的进行，即得到杂化材料PDMS-b-(PMMA-b-PMPS) 2/Si02。 本专利技术所制得的两种硅基有机/无机纳米杂化材料的老化性能分析 - .娃基有机/无机纳米杂化材料的老化性能分析 两种硅基杂化材料 Si02/PDMS-b- (PMMA-b-PMPS) 2 和 PDMS-b- (PMMA-b-PMPS) 2/ Si02的湿热循环后的水接触角和粘接力分析显示，PDMS- (PMMA-b-PMPS) 2/Si02和 Si02/PDMS- (PMMA-b-PMPS) 2膜表面接触角的减小较为缓慢，在湿热老化936h后降 到90°以上，说明这些材料在强湿度环境中也能够在长期保持疏水性能。杂化材料 PDMS-(PMMA-b-PMPS)2/Si02 和 Si02/PDMS-(PMMA-b-PMPS)2 老化前对基体具有非常强的粘 接力，分别达到463. 2N和358. 39N。老化1392小时候后对基体粘接力能达到121. 58N和 138. 17N，且不再随老化时间衰减，说明衰减之后仍然具有较高的粘接力。 硅基有机/无机纳米杂化材料的应用效果评价 利用杂化材料 PDMS- (PMMA-b-PMPS) 2/Si02 或 Si02/PDMS- (PMMA-b-PMPS) 2 进行了砂 岩和陶质硅酸盐样块模拟保护后的紫外光老化和表面色差、接触角、毛细吸水、水蒸气本文档来自技高网...
【技术保护点】
保护硅酸盐质文物的硅基纳米杂化材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：一、氮气保护下，在反应瓶中加入含有双羟基硅油HO‑PDMS‑OH、三乙胺TEA和二甲氨基吡啶DMAP的THF溶液，然后用注射器加入溴代异丁酰溴BiBB，四者摩尔比为HO‑PDMS‑OH：TEA：DMAP：BiBB＝1：2：3：2；冰浴2‑3h后室温反应24h，处理后得到大分子引发剂—双溴基硅油Br‑PDMS‑Br；二、利用第一步得到的大分子引发剂，采用原子基团转移(ATRP)法制备三嵌段聚合物MMA‑PDMS‑MMA：将大分子引发剂Br‑PDMS‑Br、甲基丙烯酸甲酯MMA、CuCl、TMEDA按摩尔比1:250:1:2，在氮气保护下加入到含有环己酮的反应茄形瓶中，环己酮与甲基丙烯酸甲酯MMA的摩尔比为1:1，80℃条件下持续反应24h，处理后得到白色粉状固体产物MMA‑PDMS‑MMA；三、利用第二步产物MMA‑PDMS‑MMA与甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，MPS反应制备含硅五嵌段共聚物PDMS‑b‑(PMMA‑b‑PMPS)2：在氮气保护下，在含有环己酮反应茄形瓶中，加入PMMA‑b‑PDMS‑b‑PMMA、CuCl、MPS和TMEDA的混合溶液，环己酮、PMMA‑b‑PDMS‑b‑PMMA、CuCl、MPS和TMEDA摩尔比为25：1:1:25:2，在120℃下反应24h，处理后得到白色粉状固体产物PDMS‑b‑(PMMA‑b‑PMPS)2；四、将正硅酸乙酯(TEOS)和乙醇按摩尔比1:10加入到反应瓶中，加入适量的0.1mol/L的HCl溶液，调节PH值为4，50℃下预水解1h；五、溶胶‑凝胶法制备所需最终产物硅基纳米杂化材料，具体方式为：步骤5.1、将步骤三中的得到的干燥粉末状固体产物加入THF溶剂中，配成质量百分数5％的THF溶液，移入到反应瓶中，通入N2，加入0.1mol/L的HCl溶液，调节PH值为4，50℃下预水解30min；步骤5.2、取步骤四中产物加入到步骤5.1产物中，步骤四中的TEOS与步骤5.1中的PDMS‑b‑(PMMA‑b‑PMPS)2两者摩尔比为＝1:(2‑10)，50℃下反应1h，促进缩合反应的进行，即得到杂化材料SiO2/PDMS‑b‑(PMMA‑b‑PMPS)2。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：和玲，潘爱钊，刘静，梁军艳，杨梢，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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