环氧树脂可以用于文物保护

环氧树脂可以用于文物保护

2013-07-15 08:42:03 65

    石质文物是古代人民为我们留下的珍贵历史文物,是中华民族历史源远流长的鉴证。它多数暴露在空气中,随着年代的久远、环境的恶化、人为的破坏,很多珍贵石刻文物的容貌正在渐渐地模糊不清如不及时采取措施,这些见证历史步伐的文化遗产在不久的将来会永远消失,故各种保护方法相继出现并应用于石刻文物中,其中主要分为物理方法和化学方法。

     化学方法主要是通过制备灌浆材料和加固材料对石刻文物进行保护,目前这些材料主要有: 环氧树脂、有机硅树脂、丙烯酸树脂、含氟聚合物和仿生材料等。

      环氧树脂(EP) 与固化剂混合后,环氧树脂末端的环氧基团依靠环氧开环聚合或加成聚合,达到高相对分子质量化后形成一种具有揉性、粘性及耐化学腐蚀的长链网状结构,即固化后成为热固性树脂。环氧树脂具有优异的粘接性、耐磨性、耐化学腐蚀性、机械性、电绝缘性、收缩率低、易加工成型以及成本低廉,且在固化中无副产品产生等优点,在胶粘剂、密封胶、电子电气以及涂料中得到广泛的应用。但环氧树脂存在质脆,耐冲击性、耐开裂性、耐疲劳性差以及抗紫外线能力弱等缺点,故若将其应用于石质文物保护则需对其进行必要的改性。

        环氧树脂的改性方法——橡胶弹性体改性法

        橡胶弹性体改性环氧树脂是一种发展较为成熟的传统的增韧方法。很多橡胶都可用以改性环氧树脂,如: 端羧基丁腈橡胶( CTBN)、端羟基丁腈橡胶( HTPB)、端氨基丁腈橡胶(ATBN )、丙烯酸丁酯橡胶、端羧基聚醚、有机硅弹性体及聚氨酯等。用于改性EP的橡胶必须满足2个条件: 一是橡胶必须与未固化的环氧树脂相容并且分散性好,同时环氧树脂固化时橡胶颗粒又能顺利地析出形成两相结构; 二是橡胶弹性体的官能团与环氧树脂上的环氧基或羟基发生反应产生牢固化学交联点。早在20世纪70年代MCGARRY等就用CTBN来改性环氧树脂而取得了较好的改性效果,但是并没有显著提高树脂的耐热性和力学性能。陈青等在CTBN改性环氧树脂的基础上,采用2-乙基-4-甲基咪唑作固化剂,树脂弯曲强度、弯曲模量降低,拉伸剪切强度升高,耐热性能明显提高。张俊生等利用ATBN和韧性环氧树脂制备了一系列拉伸强度在5.6~11.2Mpa,伸长率在150%~550%之间的密封胶,改性后的密封胶具有优良的耐高低温和耐压缩性能。WEN等研究了用对端异氰酸酯的聚二甲基硅氧烷(PDMS) 改性EP,结果表明PDMS在环氧树脂中发生微相分离,并能较好地分散在其中,同时提高了材料的耐冲击性和耐热性,降低了产物的吸水性。虽然橡胶弹性体改性可以明显提高环氧树脂的耐冲击性、拉伸强度以及耐热性等性能,但这种改性方法的局限性在于若要达到预期的增韧效果,则必须控制固化过程中相分离过程,以保证弹性体形态大小及其在树脂中的分布状态。

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