超疏水纳米材料在灰岩类石质文物防风化保护中的应用的制作方法

本发明属于石质文物保护，具体涉及一种超疏水纳米材料在灰岩类石质文物防风化保护中的应用。

背景技术：

1、石质文物大多暴露于自然环境中，人类社会发展带来的酸雨、空气污染物和微生物等问题对其造成了难以挽回的破坏，文物保护功在当代，利在千秋，为了长久保存这些宝贵的石质文物，保护行动迫在眉睫。赋存环境与人为作用是影响文物安全的两个重要因素，加强宣传教育、制定规章制度等方式可以减少人为破坏，但赋存环境的改善相对困难，环境对文物的影响往往容易被忽略，但其长期作用在文物上会对其造成严重破坏，同时石质文物因体积较大而难以转移，故在原址保护最为简单有效。其中室外灰岩类石质文物的溶蚀问题已是普遍现象，尤其是酸雨的影响，进一步加速了灰岩类石质文物的溶蚀速度，寻求一种能够阻止水对灰岩类石质文物进一步破坏的方法迫在眉睫。

2、目前石质文物的加固材料分为无机和有机两种，无机材料以石灰水、硅酸盐等成分为主，大多数无机材料保护原理是直接在其表面生成覆盖层隔绝环境中有害物质，或利用溶液中析出的盐分对石质文物表面的空隙进行填补，前者往往伴随着无机材料透气性能差等问题，后者则忽略了析盐填补空隙时盐结晶膨胀产生的应力会对石质文物本身造成二次破坏，反而加剧石材的风化。二十世纪八十年代，敦煌研究院文物保护所研制的ps-c(高模数硅酸钾)在风化砂岩保护方面效果显著，为无机材料在石质文物保护领域的应用打开了新思路。

3、近年来有机材料在文物保护领域大放异彩，其优异的粘接性与耐候性能符合文物保护需求，目前应用于石质文物封护领域中主要为有机氟聚合物、有机硅材料、丙烯酸树脂等。通过改性、聚合、交联等方式将上述材料结合，其效果往往胜过单一材料。朱正柱(纳米改性石质文物封护材料的研究[d].南京航空航天大学,2009.)使用共聚合方法合成了氟-硅-丙共聚物封护材料，该材料兼具有机氟、有机硅、丙烯酸酯三种材料的优点，具有良好的耐腐蚀性能、抗冲击性能和耐侯性能。刘斌等(蒋德强,尹建军,苏伯民.聚硅氧烷低聚体制备及其石质文物封护性能研究[j].敦煌研究,2011,(06):24-28+125.)在聚硅氧烷侧基上引入部分烷基基团，使制成的聚硅氧烷低聚体兼具无机硅酸盐与有机高分子材料双重特性，提高石质文物表面耐水性与耐老化性的同时仍能保证一定的透水性，有利于其长期保存。

4、随着研究的深入与科技的发展，对文物病害的认知也更加深入，张秉坚等(尹海燕,沈忠悦等.草酸钙生物矿化膜的形成机理和化学仿制──一种新型石质文物表面防护材料的开发研究[j].矿物学报,2001(03):319-322.)在野外考察时发现部分未经封护但却保存完好的石质文物表面存在一层天然的亲水性半透明无机膜，经分析检测发现是一种以一水草酸钙为主要成分的致密矿物质，随后我国文物工作者便开始对此类仿生材料进行研究，刘强等(张秉坚.石质文物表面生物矿化保护材料的仿生制备[j].化学学报,2006(15):1601-1605.)以硫酸软骨素作为有机模板，草酸钙的亚稳过饱和溶液作为无机前驱物，使石材表面生成一水草酸钙膜来保护石材本身。此外纳米材料以其优秀的耐候性、超双亲界面特性而被更为广泛的应用在各个行业，侯能(纳米sio2在大足石刻石质文物加固中的应用研究[d].重庆师范大学,2018.)将纳米二氧化硅加入有机溶剂b72中制成纳米复合加固材料，其疏水性较单一有机溶剂有显著提高，同时其在抗酸腐蚀、抗紫外线等方面仍表现优异，但透气性能较差，水分无法从石材中排出，会产生应力对石质文物造成破坏。闫永艳(灰岩类石质文物抗侵蚀保护试验研究[d].河南理工大学,2017.)将纳米草酸钙与氟碳聚合物乳液进行杂化，制备出一种新型纳米草酸钙材料用于对龙门石窟的保护，具有优良的耐酸腐蚀性、疏水性、渗透性、透气性等。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种为超疏水纳米材料——易净星超自洁材料nt004提供一种新的用途。

2、本发明提供了易净星超自洁材料nt004在灰岩类石质文物防风化保护中的应用。具体使用方法为：将所述易净星超自洁材料nt004均匀喷洒于灰岩类石质文物表面，其中喷洒的石质文物表面需干净、无尘土，待石质文物表面干燥后，再均匀喷洒1～2遍。

3、本发明的有益效果如下：

4、本发明采用易净星超自洁材料nt004对灰岩类石质文物进行防风化处理，处理后的灰岩样品吸水率与空白样品比较明显下降，其表面具有较好的疏水性，能够经受9次老化循环，其色差仅为2.5，用肉眼仍然看不出灰岩样品表面有颜色变化，喷涂后在灰岩样品表面未增加光泽，耐老化性能优良；经粗糙度检测可知：该材料处理的灰岩样品，具有较好的防腐蚀性；该材料处理后的灰岩样品还具有良好的抗菌性，可以较好地防止室外灰岩类石质文物被微生物侵蚀；处理后的灰岩样品表面的疏水性可有效防止灰岩类石质文物的进一步溶蚀，起到较好的防风化效果。

技术特征：

1.超疏水纳米材料在灰岩类石质文物防风化保护中的用途，所述超疏水纳米材料为易净星超自洁材料nt004。

2.根据权利要求1所述的超疏水纳米材料在灰岩类石质文物防风化保护中的用途，其特征在于：将所述易净星超自洁材料nt004均匀喷洒于灰岩类石质文物表面，其中喷洒的石质文物表面需干净、无尘土，待石质文物表面干燥后，再均匀喷洒1～2遍。

技术总结
本发明公开了一种超疏水纳米材料在灰岩类石质文物防风化保护中的用途，所述超疏水纳米材料为易净星超自洁材料NT004。将本发明的超疏水纳米材料直接均匀喷洒于干净的灰岩类石质文物表面，待该材料中固有的溶剂挥发后，在石质文物表面形成一层保护薄膜，这层薄膜可以阻止水分对石质文物的侵蚀，进而对灰岩类石质文物起到防风化保护作用。

技术研发人员：徐飞,朱志保,吴从浩,张慧,范陶峰,杨隽永
受保护的技术使用者：扬州中国大运河博物馆
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8