【技术实现步骤摘要】
技术介绍
1、铁质文物的使用推动了农业、手工业和商业的发展，从而使人类社会跨入了先进的铁质文物时代。然而，平常人们所见到的铁质文物的数量却远远少于青铜文物，这是由于在自然环境中，铁的性质比较活拨，化学稳定性较铜、铅等金属差，因此极易被腐烛，遗留下来的数量不多，所以对于出土的铁质文物要视其情况采用不同的方法进行科学的保护，一般包括清洁、除锈、脱盐、缓蚀等方法，但最后表面都要涂一层封护层，以防止铁质文物继续受到水、酸性气体等环境中有害物质的侵蚀而进一步腐蚀。由于铁质文物保护的特殊需求，在铁质文物表面形成的封护膜要为无色透明，涂层材料要有强附着力，能阻止外界环境的腐蚀，且处理工艺要简单等，因此，文物保护的研究工作重要而艰巨，研究一种用于铁质文物保护的双层复合封护材料是必须解决的技术问题。
技术实现思路
1、针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本专利技术之目的是提供一种用于铁质文物保护的双层复合封护材料，既能起到隔绝外部有害物质的作用，使铁质文物有优异的耐水性、防腐性能，同时又不会影响铁质文物的外貌。
2、本专利技术解决的技术方案是，一种用于铁质文物保护的双层复合封护材料，包括底层封护层和面层复合封护层；所述底层封护层为含缓蚀剂的硅烷溶液，所述面层复合封护层为改性六方氮化硼/硅氧烷封端改性的水性聚氨酯(h-bn/wpu-si)；
3、其中，含缓蚀剂的硅烷溶液由以下方法制备：
4、将γ-氨丙基三乙氧基硅烷(kh550):乙醇:去离子水以体积比为5:20:
5、改性六方氮化硼/硅氧烷封端改性的水性聚氨酯(h-bn/wpu-si)由以下方法制备：
6、1)、羟基化硅氧烷(kp)的制备：
7、在氮气保护，磁力搅拌下，分别向烧瓶内加入等摩尔比的γ-氨丙基三乙氧基硅烷(kh550)、碳酸丙烯酯(pc)，调节温度升高至40-100℃，反应4-12h，采用水杨醛-甲醇钠法测定反应物γ-氨丙基三乙氧基硅烷分子结构中伯氨基的含量以监测反应物kh550的反应情况，每隔一小时使用红外监测反应物碳酸丙烯酯1800cm-1处c＝o特征吸收峰，c＝o特征吸收峰消失，终止反应，得到产物，记为kp；
8、2)、硅氧烷封端改性水性聚氨酯乳液(wpu-si)的制备：
9、首先，将聚碳酸酯二醇(pcdl-1000)和蓖麻油(co)在110-130℃下真空除水2～3h，二羟甲基丙酸(dmpa)在80～100℃下干燥2h，丙酮在4a分子筛中除水一周备用，在装有回流冷凝装置和机械搅拌器的三口烧瓶中加入异佛尔酮二异氰酸酯(ipdi)、聚碳酸酯二醇(pcdl-1000)和蓖麻油(co)以及1-2滴催化剂二月桂酸二丁基锡(dbtdl)，在油浴70～90℃下反应2～3h，接着，加入亲水扩链剂二羟甲基丙酸(dmpa)，并将温度降至60～90℃反应1.5～3h，随后加入1，4-丁二醇(bdo)，使最终nco：oh的摩尔比为1.1～1.5，反应1-2h，将温度降至50～60℃，加入kp，逐滴加入丙酮，体系温度降为30～40℃时，称量与dmpa等摩尔的中和剂三乙胺(tea)直接加入烧瓶中，搅拌30～50min，中和反应体系中的羧基，然后在常温下向反应体系中加入去离子水进行高速乳化，使反应物总质量占乳液总质量的30％，最后经过减压抽真空去除体系中丙酮后，得到硅氧烷含量为0-5％的固含量为30wt％的wpu-si乳液，记为wpu-si；
10、所述异佛尔酮二异氰酸酯(ipdi)中的异氰酸酯基(nco)与聚碳酸酯二醇(pcdl-1000)和蓖麻油(co)中的羟基(oh)摩尔比为2～4(其中pcdl-1000与co中羟基摩尔比为7：3)；
11、所述加入丙酮质量为反应物总质量的40％，以降低粘度，方便搅拌，反应充分；
12、所述亲水扩链剂二羟甲基丙酸(dmpa)的加入量为使其质量分数为4.5～6.5wt％，其质量分数为亲水扩链剂二羟甲基丙酸(dmpa)的质量比总反应物的质量；
13、所述kp的加入量为使其质量分数为0～5wt％，其质量分数为kp的质量比总反应物的质量；
14、3)、改性六方氮化硼(h-bn)的制备
15、称取h-bn粉溶于异丙醇中，加入单颈圆底烧瓶中，60℃恒温搅拌24h，用低功率超声清洗机超声处理20h后置于常温下48h，然后3000r/min离心15min，分散性良好的h-bn纳米粒子在离心管的上层形成悬浮液，用滴管取出上层悬浮液体积的2/3，得到h-bn悬浮液；再将h-bn悬浮液高速离心，倒掉上清液，在60℃下干燥12h后，得层数较少的h-bn纳米片，将得到的h-bn纳米片溶于5mol/l的naoh溶液中，在120℃下加热搅拌24h，羟基化h-bn混合物，过滤，去离子水冲洗至中性，在80℃的烘箱中烘干，得羟基化h-bn纳米片，然后，在烧杯中混合羟基化h-bn纳米片、去离子水、kh550和乙醇，超声处理60min后，在60℃下搅拌8h，再将溶液离心10min，用乙醇和去离子水冲洗去除多余的kh550，冷冻干燥24h，得到改性六方氮化硼(h-bn)纳米片；
16、所述h-bn粉、异丙醇、羟基化h-bn纳米片、去离子水、kh550、乙醇的重量体积比为2～3:100：0.5:4:10～20:30～50，所述重量体积比是指重量以g计，体积以ml计。
17、4)、六方氮化硼/硅氧烷封端改性的水性聚氨酯(h-bn/wpu-si)复合材料
18、将改性h-bn加入wpu-si，超声分散30min，使得改性h-bn的质量分数为0～1wt％，得h-bn/wpu-si复合材料。
19、本专利技术采用双层封护，底层封护材料含缓蚀剂的硅烷溶液不仅可以牢固地覆盖在金属表面，使硅烷膜的耐蚀性能得到显著提高，并且还可以增加有机涂层在铁器表面的附着力。h-bn/wpu-si通过羟基化硅氧烷和改性纳米粒子同时引入可以增强水性聚氨酯涂层的力学性能、热稳定性、耐水性和防腐蚀性能。本专利技术科学合理，原料丰富，绿色环保，易生产制备，该双层封护可应用于铁质文物的保护领域，起到隔绝外部有害物质的作用，使铁质文物有优异的耐水性、防腐性能，同时又不会影响铁质文物的外貌，为铁质文物的表面封护提供了新思路。
20、说明书附图
21、图1为本专利技术羟基化硅氧烷(kp)的反应机理图；
22、图2为本专利技术硅氧烷封端改性的水性聚氨酯(wpu-si)的反应机理图。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种用于铁质文物保护的双层复合封护材料，包括底层封护层和面层复合封护层；其特征是：所述底层封护层为含缓蚀剂的硅烷溶液，所述面层复合封护层为改性六方氮化硼/硅氧烷封端改性的水性聚氨酯(h-BN/WPU-Si)；
2.根据权利要求1所述的用于铁质文物保护的双层复合封护材料，其特征是：KP的加入量为KP的质量比总反应物的质量为1wt％，得到硅氧烷含量为1％的固含量为30wt％的WPU-Si乳液，记为WPU-Si1，将改性h-BN加入WPU-Si1，超声分散30min，使得改性h-BN的质量分数为0.2wt％，得h-BN/WPU-Si复合材料。
3.根据权利要求1所述的用于铁质文物保护的双层复合封护材料，其特征是：KP的加入量为KP的质量比总反应物的质量为2wt％，得到硅氧烷含量为2％的固含量为30wt％的WPU-Si乳液，记为WPU-Si2，将改性h-BN加入WPU-Si2，超声分散30min，使得改性h-BN的质量分数为0.4wt％，得h-BN/WPU-Si复合材料。
4.根据权利要求1所述的用于铁质文物保护的双层复合封护材料，其特征是：KP的
...【技术特征摘要】
1.一种用于铁质文物保护的双层复合封护材料，包括底层封护层和面层复合封护层；其特征是：所述底层封护层为含缓蚀剂的硅烷溶液，所述面层复合封护层为改性六方氮化硼/硅氧烷封端改性的水性聚氨酯(h-bn/wpu-si)；
2.根据权利要求1所述的用于铁质文物保护的双层复合封护材料，其特征是：kp的加入量为kp的质量比总反应物的质量为1wt％，得到硅氧烷含量为1％的固含量为30wt％的wpu-si乳液，记为wpu-si1，将改性h-bn加入wpu-si1，超声分散30min，使得改性h-bn的质量分数为0.2wt％，得h-bn/wpu-si复合材料。
3.根据权利要求1所述的用于铁质文物保护的双层复合封护...
【专利技术属性】
技术研发人员：石慧娟，郭强，李慧萍，王政，李丹丹，张自强，李华，沈国鹏，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：
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