[发明专利]一种用于文物保护及加固的纳米复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于文物保护及加固的纳米二氧化钛（TiO₂）/热塑性树脂复合材料的制备方法，具体地说，涉及一种用于骨质文物保护及加固的纳米TiO₂/丙烯酸酯类树脂复合材料的制备方法。 

背景技术

聚丙烯酸酯类树脂具有无色、透明及无毒等特性，对塑料、玻璃或金属等基材的良好附着性，被广泛应用于涂料、粘结剂等领域。同时由于聚丙烯酸酯类树脂具有良好的成膜性和成膜可逆性，是目前在骨质、石质、纸质等文物保护中最为常用的材料。然而，由于聚丙烯酸酯类树脂耐光老化性差，特别在紫外光（UV）辐射下，易发生开裂、发黄及变脆等，不利于文物长期保存，使聚丙烯酸酯类树脂在文物保护和修复领域中的推广应用受到一定的局限。 

采用共混方式将TiO₂颗粒分散于聚丙烯酸酯类树脂中（利用TiO₂对UV的屏蔽作用，使聚丙烯酸酯类树脂达到抗UV目的），是目前常采用的、用于改善聚丙烯酸酯类树脂耐光（特别是UV）老化性差的方法之一。然而，由于共混为物理过程，TiO₂颗粒并未与聚丙烯酸酯类树脂发生化学作用。因此，在实际使用中，常常会有TiO₂颗粒析出现象，从而导致经共混改性的聚丙烯酸酯类树脂耐光（特别是UV）老化性差。 

鉴于此，提供一种具有良好耐光（特别是UV）老化性的改性聚丙烯酸酯类树脂，是本发明需要解决的技术问题。 

发明内容

本发明的发明人经广泛及深入的研究发现：将合适类型及合适粒径的纳米TiO₂颗粒（理论上，粒径越小的TiO₂颗粒，其屏蔽UV的性能越好，但随着TiO₂颗粒的粒径减小，其表面能会增高，易出现于团聚现象）进行表面有机化处理（目的在于：在纳米TiO₂颗粒表面引入不饱和基团），再将经表面有机化处理的纳米TiO₂颗粒与丙烯酸酯类化合物进行共聚，可得到具有良好耐光（特别是UV）老化性的改性聚丙烯酸酯类树脂，该改性聚丙烯酸酯类树脂可用作骨质文物保护及加固材料，且不会发生TiO₂颗粒析出现象。 

本发明的目的在于，提供一种制备用于骨质文物保护及加固的纳米TiO₂/丙烯酸酯类树脂复合材料的方法，其包括如下步骤： 

（1）纳米级TiO₂颗粒表面有机化处理的步骤； 

（2）经步骤（1）所述表面有机化处理的纳米级TiO₂颗粒与丙烯酸酯类化合物（单体）进行共聚的步骤； 

其中，所述纳米级TiO₂颗粒是：金红石型、平均粒径为10nm～50nm的二氧化钛（TiO2）颗粒； 

步骤（1）所述表面有机化处理中，所用的表面有机化试剂为含碳碳不饱和键（如碳碳双键或碳碳叁键等）的硅烷偶联剂； 

所述丙烯酸酯类化合物（单体）选自：式Ⅰ所包含的化合物中一种或二种以上混合物（含二种）： 

式Ⅰ中，R₁为C₁～C₄直链或支链的烷基，R₂为H或甲基； 

以所用原料（包括纳米级TiO2颗粒、单体、硅烷偶联剂和引发剂，下同）的总重量为100wt%计，纳米级TiO₂颗粒占0.035wt%～0.075wt%，丙烯酸酯类化合物（单体）占98.7wt%～99.5wt%，含碳碳不饱和键的硅烷偶联剂占0.035wt%～0.075wt%，引发剂（或称催化剂）占0.43%wt%～1.15wt%。 

附图说明

图1为纳米级二氧化钛颗粒、表面有机化处理后的纳米级二氧化钛颗粒、及由表面有机化处理后的纳米级二氧化钛颗粒改性的聚丙烯酸酯类树脂的红外光谱； 

其中，1—由表面有机化处理后的纳米级二氧化钛颗粒改性的聚丙烯酸酯类树脂的红外光谱，2—表面有机化处理后的纳米级二氧化钛颗粒的红外光谱，3—纳米级二氧化钛颗粒的红外光谱。 

具体实施方式

在本发明一个优选技术方案中，所用的表面有机化试剂（含碳碳不饱和键的硅烷偶联剂）为式Ⅱ所示化合物：