一种正硅酸乙酯-硅氧烷-表面活性剂杂化材料的制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种正硅酸乙酯

【技术实现步骤摘要】
一种正硅酸乙酯
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硅氧烷
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表面活性剂杂化材料的制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及一种正硅酸乙酯
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硅氧烷
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表面活性剂杂化材料的制备方法与应用，属于陶器保护材料


技术介绍

[0002]由于自然因素(石材老化)、人为因素等原因，陶瓷类文物有可能会遭受到不同程度的破坏。因此，应尽快采取有效措施保护这些历史遗产。在这些措施中应用最广泛使用的是加固材料，加固材料大致可以分为三类：无机材料，有机材料与硅复合材料。无机材料用于填塞石材微孔隙，产生阻挡层或替代层。目前，常用的无机材料有：石灰水、氢氧化钡等。其加固机理相似，即与空气中的二氧化碳反应，生成的碳酸钙(或碳酸钡)填塞在石质文物的孔隙中，起到加固保护的作用。在后来的研究中发现这些加固材料主要作用在表面层，对文物内部的保护作用相对较小。此外水泥、碱土硅酸盐最终会分解生成对文物有害的盐份，所以限制了其在文物加固上的应用。有机材料是目前我国使用最广泛的加固材料。它与固化剂混合后，在特定的条件下即可发生固化，且固化收缩率较低。目前，Paraloid
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72(丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯的共聚物)、PrimalAC33、WD10、Primal SF等商业产品被广泛应用，但有机材料本身存在的耐热性、耐光老化性较差、易变黄发脆等问题，使得保护后的文物不能抵御紫外光的照射。
[0003]由此可以发现，单一有机材料或单一无机材料都不能满足文物加固保护的要求，后来人们发现烷氧基硅烷材料骨架为Si
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O键，侧链为烷基基团的半有机半无机结构，存在粘附性牢固、防水透气性好等优点，并且与被保护的文物同为硅基材料，有很好的兼容性，具有适合作文物保护材料的要求，如正硅酸乙酯(TEOS)，其具有粘度低、化学稳定性高等优点。然而TEOS水解形成的硅胶在干燥条件下容易开裂，这对加固效果起到负面的影响。
[0004]杂化材料是一种特殊的有机
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无机复合材料，其有机和无机组分在分子水平上相互作用，有机和无机组分之间纳米尺度的精细分散导致材料表现为单相，材料结合了两种组分的优点，充分发挥组分各自的优异性能，使杂化材料的力学性能明显优于常规材料。但现有的杂化材料均存在以下不足：制备方法复杂，有机溶剂使用量大，环保性较差，能耗高，稳定性差。
[0005]如中国专利文件CN113717387B(申请号：CN202110826119.4)公开了一种适合于砂岩类文物保护的笼型POSS
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线型硅氧烷杂化材料、其制备方法及应用，将笼型八缩水甘油基POSS溶解到丙酮和无水乙醇的混合溶液中，得到笼型八缩水甘油基POSS分散溶液；后又加入催化型开环剂和线型氨基PDMS，搅拌加热进行开环反应，得到笼型POSS线型硅氧烷杂化材料，赋予杂化材料良好的硬度。又如：中国专利文件CN113354444B(申请号：CN202110728546.9)公开了一种硅酸盐质文物保护用改性膨润土基水凝胶前驱体溶液、制备方法及其使用方法，对文物风化脱落问题进行了保护。
[0006]因此，研究完整性好，性能优良，生态友好，操作便捷并可广泛使用的陶器文物保
护材料在文物保护领域具有重要意义。

技术实现思路

[0007]针对现有技术中存在的技术问题，尤其是现有制备方法复杂，环保性较差，稳定性差的难题，本专利技术提供一种正硅酸乙酯
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硅氧烷
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表面活性剂杂化材料的制备方法与应用。
[0008]本专利技术得到的杂化材料成膜后强度高、韧性好、热稳定性及光学性好，并且具有良好的疏水性，能够满足陶器保护需求。
[0009]术语说明：
[0010]Tyloxapol：是一种高分子非离子表面活性剂，分子中含有苯环，存在π
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π堆积作用，具有荧光现象，平均聚合度为7，相对分子质量为4611。
[0011]本专利技术是通过以下技术方案予以实现：
[0012]一种正硅酸乙酯
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硅氧烷
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表面活性剂杂化材料的制备方法，包括步骤如下：
[0013]1)室温下，将硅氧烷和催化剂加入到正硅酸乙酯(TEOS)中预混合，然后进行超声分散至溶液呈无色透明均匀状态，得到分散溶液a；
[0014]2)将无水乙醇和表面活性剂加入到分散溶液a中，分散均匀，得到正硅酸乙酯
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硅氧烷
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表面活性剂杂化材料。
[0015]根据本专利技术，优选的，步骤1)中，所述硅氧烷为羟基封端聚二甲基硅氧烷(PDMS
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OH)，硅氧烷的质量为分散溶液a质量的0.1～20％。
[0016]根据本专利技术，优选的，步骤1)中，硅氧烷的质量为分散溶液a质量的10～20％。
[0017]最为优选的，步骤1)中，硅氧烷的质量为分散溶液a质量的15～20％。
[0018]根据本专利技术，优选的，步骤1)中，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡(DBTL)，催化剂的质量为分散溶液a质量的0.5～2％。
[0019]根据本专利技术，优选的，步骤1)中，超声分散的超声频率为60～80Hz，超声功率为60W，超声时间为2～2.5h，超声温度为25℃。
[0020]根据本专利技术，优选的，步骤2)中，所述表面活性剂为Tyloxapol，表面活性剂与正硅酸乙酯(TEOS)的摩尔比为0.0005～0.001：1。
[0021]根据本专利技术，优选的，步骤2)中，无水乙醇与正硅酸乙酯(TEOS)的摩尔比为0.5～1：1。
[0022]根据本专利技术，优选的，步骤2)中，所述分散均匀具体为：室温下首先逐滴加入无水乙醇和Tyloxapol后在涡旋振荡器中进行预混合，然后进行超声分散至溶液呈无色透明均匀的状态
[0023]进一步地，优选的，步骤2)中，超声分散的超声频率为60～80Hz，超声功率为60W，超声时间为1～1.5h，超声温度为25℃。
[0024]一种正硅酸乙酯
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硅氧烷
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表面活性剂杂化材料，采用上述方法制得。
[0025]本专利技术还提供上述正硅酸乙酯
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硅氧烷
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表面活性剂杂化材料的应用。
[0026]正硅酸乙酯
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硅氧烷
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表面活性剂杂化材料的应用，用于陶器保护。
[0027]根据本专利技术优选的，具体应用方法如下：
[0028]将正硅酸乙酯
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硅氧烷
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表面活性剂杂化材料涂覆到陶器待保护部位，将其均匀润湿后在室温下进行自然干燥48h，从而在陶器上形成均匀致密的保护膜，实现对陶器的加固
保护。
[0029]本专利技术采用正硅酸乙酯、硅氧烷、表面活性剂为原料制备杂化材料，制备过程中正硅酸乙酯TEOS水解缩合形成了由Si
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O
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正硅酸乙酯
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硅氧烷
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表面活性剂杂化材料的制备方法，包括步骤如下：1)室温下，将硅氧烷和催化剂加入到正硅酸乙酯(TEOS)中预混合，然后进行超声分散至溶液呈无色透明均匀状态，得到分散溶液a；2)将无水乙醇和表面活性剂加入到分散溶液a中，分散均匀，得到正硅酸乙酯
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硅氧烷
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表面活性剂杂化材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硅氧烷为羟基封端聚二甲基硅氧烷(PDMS
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OH)，硅氧烷的质量为分散溶液a质量的0.1～20％。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，硅氧烷的质量为分散溶液a质量的10～20％。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，硅氧烷的质量为分散溶液a质量的15～20％。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡(DBTL)，催化剂的质量为分散溶液a质量的0.5～2％；步骤1)中，超声分散的超声频率为60～80Hz，超声功率为60W，超声时间为2～2.5h，超声温度为25℃。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：苑世领，张志一，辛霞，刘刚，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：