壁画加固材料PAAG/Ca(OH)2及其制备方法技术

本发明专利技术壁画加固材料PAAG/Ca(OH)

【技术实现步骤摘要】
壁画加固材料PAAG/Ca(OH)2及其制备方法


[0001]本专利技术涉及壁画保护材料
，具体涉及用于壁画加固材料PAAG/Ca(OH)2及其制备方法。

技术介绍

[0002]壁画加固材料的研究一直是文物保护的重点与难点。国内外在壁画加固修复过程中所使用的材料主要分为无机材料和有机材料两大类，现国内外已做了大量的研究。早期J. E. Dutkiewicz Olkusz使用无机材料石灰水对俄国教堂的壁画进行了加固。P. Ropret等对AC33、B
‑
72有机修复材料进行紫外光老化实验，发现经紫外老化后，成膜颜色未发生明显变化。近年，丙烯乳液和有机硅丙烯酸乳液也广泛地用于各类壁画的保护修复与加固中，由于缺乏对壁画加固材料稳定性的科学研究，材料的选择具有很大的盲目性和片面性。高分子有机材料经过一定的热氧化和紫外线老化试验后，老化明显，并且其机械强度降低。近年来，纳米氢氧化钙也逐步被应用到壁画修复工作中。但是目前合成纳米氢氧化钙一直存在易团聚、难分散的缺点，从而限制了其在文物保护中的应用。所以制备一种兼具有机材料和无机材料优点的新型材料是目前亟需解决的关键问题，文物保护中加固材料应着眼于材料的综合性能，兼顾材料与文物基体的兼容性。
[0003]专利号为：CN201811538875.1，名称为：一种氢氧化钙/石墨烯纳米复合材料的制备方法，提出了一种氢氧化钙/石墨烯纳米复合材料的制备方法，在石墨烯表面原位合成氢氧化钙纳米颗粒，利用石墨烯的分散、承载及隔离作用有效阻止氢氧化钙纳米颗粒的团聚。但是此种方法合成的氢氧化钙/石墨烯纳米复合材料完全属于无机材料，虽然壁画的基底材料大部分属于无机质，但是胶料属于有机质，胶料与壁画大部分基底的理化性质存在差异，会出现老化不同步的现象，文物保护中加固材料应着眼于材料的综合性能，充分结合有机材料和无机材料的优点。
[0004]申请号为：201910262766.X，名称为：用于古代壁画加固的含有AC33/纳米氢氧化钙的有机无机复合材料及加固方法，其缺点在于将AC33和纳米氢氧化钙固体溶于乙酸乙酯溶液中，而且只是简单地将两种材料机械的混合，材料的均一性不能保证，有可能造成“小孔径”效应，反而使壁画与环境的水汽交换形成孔径聚集，造成壁画的二次破坏。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，采用液相法合成聚丙烯酸功能化石墨烯/纳米Ca(OH)2复合材料（PAAG/Ca(OH)2)，通过设计相关模拟试验，进一步探索该类材料在壁画保护中对颜料的安全性，评估该纳米材料的加固性能，该复合材料通过化学键合的方法将有机材料聚丙烯酸与无机材料Ca(OH)2通过石墨烯离域的sp2杂化大π键的化学能结合，合成纳米颗粒尺寸小，分布均匀，表面活性及稳定性大幅增加的聚丙烯酸功能化石墨烯/纳米Ca(OH)2复合材料。
[0006]本专利技术用于壁画加固复合材料为：聚丙烯酸功能化石墨烯/纳米（PAAG/Ca(OH)2)
。
[0007]壁画加固材料PAAG/Ca(OH)2及其制备方法，该方法包括以下步骤：1）氧化石墨烯的制备：通过改进的Hummers方法，以天然石墨粉为原料合成了氧化石墨（GO），为了将氧化石墨剥落成氧化石墨烯，将样品分散于水溶液中，通过超声仪处理30分钟，并在3000 rpm下离心30分钟，制备了浓度为0.4 mg mL
‑
1的均匀氧化石墨（GO）分散液；2）PAAG的制备：将340 mg PAA添加到40 ml制备的剥落的0.4 mg mL
‑1GO分散液中，搅拌20分钟，在水浴温度为90
°
C下搅拌2小时后，将所得稳定的黑色混合物以15000 rpm离心，并用去离子水洗涤数次以除去过量的聚丙烯酸，得到聚丙烯酸功能化石墨烯（PAAG）；3）纳米Ca(OH)2的制备：4.41gCaCl2·
2H2O加入到100ml二次蒸馏水中；另外将2.4gNaOH加入到100ml二次蒸馏水中；分别将两种溶液加热到90℃，混合均匀，将所得产物用饱和石灰水清洗5次，真空干燥；4）PAAG/Ca(OH)2复合物的制备：将150mg PAAG加入到50 mL二甘醇（DEG）和乙二醇（EG）的混合物中，通过超声处理变成均质溶液，再加入2.4gNaOH；将4.41gCaCl2·
2H2O加入到100ml二次蒸馏水中；分别将两种溶液加热到90℃，混合均匀，将所得产物用饱和石灰水清洗，真空干燥，收集白色产物，即可得聚丙烯酸功能化石墨烯/纳米Ca(OH)2（PAAG/Ca(OH)2）。
[0008]所述的步骤1）、步骤4）中超声设备的功率为1000W，振幅为27％。
[0009]所述的步骤4）中二甘醇（DEG）和乙二醇（EG）的体积比为1:9。
[0010]本专利技术的有益效果：应用石墨粉通过Hummers方法合成石墨烯氧化物，并采用液相法，应用石墨烯化学键能合成聚丙烯酸功能化石墨烯/纳米Ca(OH)2（PAAG/Ca(OH)2）复合材料的醇溶液，合成聚丙烯酸功能化石墨烯/纳米Ca(OH)2（PAAG/Ca(OH)2）具有较高的兼容性、耐老化、透气性、易碳化和附着力高等优点，并且对壁画颜料具有强的黏附性；另外，由于石墨烯大的比表面积，该纳米材料更易碳化，同时通过化学键“长上去”的聚丙烯酸功能化石墨烯/纳米Ca(OH)2（PAAG/Ca(OH)2）复合材料弥补了现有纳米氢氧化钙渗透性低、加固强度有限的缺点，同时，该纳米复合材料分散到醇溶液中，有效地减少了水溶液中盐离子的加入，极大的保护了壁画，填补了壁画加固复合材料的制备与应用的短版，对我国壁画加固修复具有重要意义。
附图说明
[0011]图1为：本专利技术聚丙烯酸功能化石墨烯/纳米Ca(OH)2扫描电镜图（SEM）。
[0012]图2为：本专利技术聚丙烯酸功能化石墨烯/纳米Ca(OH)2的HRTEM图像。
[0013]图3为：本专利技术聚丙烯酸功能化石墨烯/纳米Ca(OH)2的SAED图像。
[0014]图4为：本专利技术聚丙烯酸功能化石墨烯/纳米Ca(OH)2的HAADF
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STEM图像。
[0015]图5为：本专利技术聚丙烯酸功能化石墨烯/纳米Ca(OH)2中C元素的元素分布图像。
[0016]图6为：本专利技术聚丙烯酸功能化石墨烯/纳米Ca(OH)2中O元素的元素分布图像。
[0017]图7为：本专利技术聚丙烯酸功能化石墨烯/纳米Ca(OH)2中Ca元素的元素分布图像。
[0018]图8为：本专利技术聚丙烯酸功能化石墨烯/纳米Ca(OH)2中C、O、Ca元素的元素分布图像。
[0019]图9为：本专利技术聚丙烯酸功能化石墨烯/纳米Ca(OH)2在5.00KX倍下的扫描电镜图（SEM）。
[0020]图10为：本专利技术聚丙烯酸功能化石墨烯/纳米Ca(OH)2在20.00KX倍下的扫描电镜图（SEM）。
[0021]图11为：本专利技术聚丙烯酸功能化石墨烯/纳米Ca(OH)2的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.壁画加固材料PAAG/Ca(OH)2及其制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：氧化石墨烯的制备：通过改进的Hummers方法，以天然石墨粉为原料合成了氧化石墨（GO），为了将氧化石墨剥落成氧化石墨烯，将样品分散于水溶液中，通过超声仪处理30分钟，并在3000 rpm下离心30分钟，制备了浓度为0.4 mg mL
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1的均匀氧化石墨（GO）分散液；PAAG的制备：将340 mg PAA添加到40 ml制备的剥落的0.4 mg mL
‑1GO分散液中，搅拌20分钟，在水浴温度为90
°
C下搅拌2小时后，将所得稳定的黑色混合物以15000 rpm离心，并用去离子水洗涤数次以除去过量的聚丙烯酸，得到聚丙烯酸功能化石墨烯（PAAG）；纳米Ca(OH)2的制备：4.41gCaCl2·
2H2O加入到100ml二次蒸馏水中；另外将2.4gNaOH加入...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾文婷，陈国科，魏彦飞，张伟，芦敏，钟磊，蔡苗苗，
申请(专利权)人：甘肃省文物考古研究所，
类型：发明
国别省市：