有机硅在石质文物保护中的研究进展

    韩涛，唐英  有机硅,乳液型有机硅防水剂,有机硅防水剂,防水剂,硅烷防水剂

    (重庆文理学院化学与环境工程学院，重庆402160) 

    摘要：随着工业发展和社会的进步，石质文物与遗产遭受着越来越严重的破坏。有机硅在石质文物的保护中已经被研究和应用了近百年，本文综述了有机硅对石质文物的加固机理，不同类型的有机硅材料的研究与应用，重点讨论了近年来烷氧基硅烷及其低聚体、有机硅树脂及其改性研究方面的新进展；讨论了有机硅加固给文物带来的不利影响，并介绍了有机硅在石质文物保护中的发展前景和趋势。

    关键词：有机硅；石质文物；保护；加固

    0引言

    石质文物是以岩石为原料经加工而成，如纪念碑、摩崖石刻、古建筑物和雕塑等，是文化遗产的重要组成部分。由于自然风化和人为破坏，这些宝贵的遗产正在以惊人的速度消失[1]。而工业发展和城市化又带来了大量的化学副产物，如酸雨、酸雾，加速了文物的风化。岩石原料的组成与结构是影响石质文物保存的内因，大多数的石质文物是石灰岩或砂岩结构，石灰岩主要成分是碳酸钙，易受到酸雨的腐蚀，而砂岩由硅酸盐组成，对酸雨具有耐受力，但结构疏松多孔，易于风化。影响石质文物保存的外部因素主要来自风化作用、生物腐蚀、应力作用、不相容性和人为破坏等方面[2]，具体见表1。石质文物的风化问题难以用数据衡量，但同样的问题也出现在道路、桥梁和其他混凝土结构建筑中，其保护与修复费用占到国家工业总产值的3%[3]。根据最小干预和不影响文物原貌的原则，改善文物的存放环境是{zh0}的方式，但对室外不可移动的石质文物来说，目前在短期内难以完成环境的变更。简便的方法是在文物表面形成一层防水的、透明的加固保护膜。石质文物保护膜材料包括无机物，如氟硅化合物、碱性硅酸盐和碱土金属氢氧化物；有机聚合物，如丙烯酸聚合物及其共聚物、聚乙烯、、石蜡、油类等。有机聚合物具有粘附力大和机械强度强等特点，可以满足保护膜的部分要求，但在紫外线长期照射下不稳定。有机硅类材料，如硅酸乙酯及其低聚物、甲基三甲氧基硅烷、聚硅氧烷、硅树脂等，具有渗透性高、与石材相容且对紫外线照射稳定的优点，克服了有机聚合物的缺点。早在20世纪20年代有机硅类材料就被尝试用于石材加固和修复，60年代起硅酸乙酯开始在德国广泛应用，到70年代甲基三甲氧基硅烷由英国建筑研究所研制成为商品Brethane，再到近些年的丙烯酸-硅树脂复合材料，近一个世纪以来，有机硅类材料在石质文物保护中得到了广泛的研究和应用[4-5]。本文致力于分析有机硅对石质文物的加固机理，总结各种硅材料在石质文物保护中的研究与应用，讨论有机硅材料的加固给文物带来的不利影响。

    表1石质文物保存的影响因素

大分子乳液型有机硅防水剂

      本产品为加有高分子量聚硅氧烷的低分子硅氧烷/硅烷混合型防水剂，本防水剂结合了高分子防水剂和低分子防水剂的优点，它既能渗透到建材毛细孔的里面形成拒水网状结构，又能在毛细孔的表面形成耐水耐久的拒水膜，使雨水不易渗透到毛细孔中，具有双重防水作用。
　　本防水剂可应用于水泥、石膏板、大理石、皮革、纸张、织物等的防水拒水。

【技术指标】有机硅防水剂
　　外观：乳白色水溶液
　　有效物含量：≥40%
　　PH值：5.5—7.5
　　存储期：12个月

【使用方法】硅烷防水剂
　　1、 对于水泥混凝土，石灰墙，石膏板等碱性基材，将此防水剂兑水5-8倍后，直接喷涂刷到基材上，涂2遍即可，干后养护几天便有很好的表面拒水效果，多放几天，效果更佳。
　　2、对于xx石材，木材等中性基材，需在兑水稀释时加入有效物含量0.3—0.5%的有机锡催化剂，喷涂刷二次，放于干燥通风处{yt}以后便有拒水效果，放置时间越长，防水效果更好。
【注意事项】
　　●施工前需将基材表面清洁、干燥、除灰。
　　●本产品使用时需充分搅拌均匀。施工后24小时不得被雨水冲刷。
　　●本产品需在0°C以上进行施工作业，夏天室外作业4小时成膜，冬天室外作业10小时成膜。建议24小时后进行闭水实验。