[发明专利]一种土遗址土体加固用有机－无机复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种土遗址土体加固用材料，本发明同时涉及一种土遗址土体加固用材料的制备方法。

背景技术

土遗址风蚀风化是文物界面临的重要课题，为了采取科学的保护措施使它们得到妥善保护，采取化学材料对其进行表面加固是防止土遗址风化的一种重要手段，因此，研制一种新型、有效的土遗址加固材料，对保护南方潮湿环境下的土遗址有着重要意义。

用于土遗址加固保护用的材料主要有无机材料、有机材料及无机-有机复合材料。无机材料的优点是抗老化性好，价格低，对文物的外观影响不大；缺点是收缩性大，耐水性差，加固效果不显著，只能在土遗址表面形成一层坚硬的保护层，容易形成两张皮而脱落，同时又产生新的可溶性盐，有溶解、交换、迁移和结晶等变化，对文物又会产生结晶破坏。有机材料具有耐水、耐腐蚀、强度高、加工性能好等特点，但也存在一定的缺点：如耐老化性差，价格高等。如采用德国生产的PalaloidB-72用于古瓷、玻璃、砖石等的粘合剂可以修复破碎的文物。该材料渗透性较好，耐老化性好，缺点是表面形成无色透明的膜，并发亮，有损文物的外观。

有机-无机复合材料既具有无机材料的耐老化性和渗透性，又具有有机材料的柔韧性、疏水性及结合力，能形成高度分散的体系，优势互补。在土遗址保护中具有广阔的市场前景。

目前中国发现的具有重要历史意义的土遗址大多分布在宁夏、陕西、甘肃、内蒙古、新疆等西北地区，这些地区是典型的大陆性气候，主要特点是干燥，因此研究较多的土遗址保护材料主要考虑抗风蚀和防雨水冲刷，如PS、含氟聚合物、丙烯酸非水分散体系，对于加固西部干燥环境下的土遗址试验已经取得了一定成效。但对南方地区如广东、四川、福建，终年潮湿，降水量较多，土遗址含水量比较高时加固试验则存在一定问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型土遗址土体加固用有机-无机复合材料，该材料可加固南方潮湿环境下的土遗址，并且加固效果良好。

本发明的另一目的是提供上述土遗址土体加固用有机-无机复合材料的制备方法，该方法工艺简单，有利于推广应用和规模生产。

本发明的目的之一通过以下技术方案予以实现：

一种土遗址土体加固用有机-无机复合材料，其特征在于，该复合材料的主要成分由主剂、固化剂和分散剂组成，其中

所述的主剂成分为有机硅改性无机硅酸钾水基乳液；

所述的固化剂为氟硅酸钙或氟硅酸钠；

所述的分散剂为萘磺酸盐甲醛缩合物；

所述的主剂、固化剂和分散剂的质量比1∶0.01～0.02∶0.001～0.002；

所述的主剂成分有机硅改性无机硅酸钾水基乳液通过如下方法制备获得：首先在反应容器中将无机硅酸钾用水稀释，升温至40～70℃，高速搅拌，然后将硅溶胶水溶液逐渐加入所述的反应器，得到模数为3.5～4的硅酸钾溶液，然后降低搅拌速度，将上述体系的pH值用稀盐酸调节为6～8，在1～4小时内，将正硅酸酯和烷基烷氧基硅烷组成的混合有机硅单体缓慢滴加至制备好的硅酸钾溶液中，然后升温至60～90℃，继续搅拌1～4小时，以稀盐酸调节反应体系的pH值为7.0，过滤反应产物即得到有机硅改性无机硅酸钾水基乳液；其中所述的正硅酸酯的结构式为：Si(OC_nH_2n+1)₄，其中n＝1，2，3，4；所述的烷基烷氧基硅烷的结构式为R-Si(OR′)₃，或其不同结构烷基烷氧基硅烷的混合物，其中R’为甲基或乙基，R为苯基、甲基、乙基或碳原子数大于2小于9的长链烷基；所述反应原料的质量用量比为正硅酸酯∶烷基烷氧基硅烷∶硅溶胶∶硅酸钾＝0.015～0.1∶0.05～0.5∶0.3～0.5∶1。

本发明的目的之二通过以下技术方案予以实现：

一种土遗址土体加固用有机-无机复合材料的制备方法，其特征在于，首先在反应容器中将无机硅酸钾用水稀释，升温至40～70℃，高速搅拌，然后将硅溶胶水溶液逐渐加入所述的反应器，得到模数为3.5～4的硅酸钾溶液，然后降低搅拌速度，将上述体系的pH值用稀盐酸调节为6～8，在1～4小时内，将正硅酸酯和烷基烷氧基硅烷组成的混合有机硅单体缓慢滴加至制备好的硅酸钾溶液中，然后升温至60～90℃，继续搅拌1～4小时，以稀盐酸调节反应体系的pH值为7.0，过滤反应产物即得到有机硅改性无机硅酸钾水基乳液，将所述固化剂和所述分散剂加入水中搅拌均匀后再加入所述的乳液中，即得土遗址土体加固用有机-无机复合材料，其中

所述的无机硅酸钾K₂SiO₃的模数为2.5～3.2；