溶胶—凝胶法制备青铜文物防蚀封护材料及其性能研究

发布时间：2020-06-27 03:33

【摘要】：青铜文物是我国古代文明的象征之一，具有极高的历史、艺术和科学价值。由于埋藏时间长及出土后存贮条件的改变等原因，使古代青铜器面临着严峻的腐蚀防护问题。为研制新型青铜文物保护材料，本研究以异丙醇为溶剂，γ-缩水甘油醚基丙基三甲氧基硅(γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane，GPTS)和甲氧基三甲氧基硅烷(methyltrimethoxysilane，MTMS)为原料，用溶胶-凝胶法在青铜基体上制备了透明防蚀封护涂层，并首次利用青铜缓蚀剂苯并三唑(benzotriazole，BTA)以及其他助剂改性GPTS／MTMS复合涂层，在青铜表面制成性能更优的透明防蚀涂层。通过调节反应温度、溶液pH值、水引入量以及GPTS与MTMS摩尔比等，详细研究了各主要参数对GPTS／MTMS体系溶胶-凝胶转变以及成膜热处理对该涂层性能的影响；用傅立叶变换红外光谱仪(fourier transform infrared spectroscopy，FTIR)、扫描电镜(scanning electron microscopy，SEM)对GPTS／MTMS复合涂层材料的结构和物理性能进行分析和测试，用光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy，XPS)分析改性前后涂层组成以及涂层与青铜基体的作用机理，用原子吸收光谱分析(atomic absorption spectrometry，AAS)评定了改性前后涂层对模拟带锈青铜试件的保护性能，最后将涂层材料用于保护金沙出土的古青铜文物残片。研究结果表明：在80℃的水解温度下，溶液初始pH值为4，GPTS与MTMS摩尔比为1：2，引入水量满足(GPTS+MTMS)与H_2O的摩尔比为1：3时，制备的溶胶体系质量最高；溶胶的烘干温度宜在80～100℃范围内选取；利用BTA对涂层材料进行改性，能显著提高涂层的防蚀保护性能。分析测试结果也表明：所研制得GPTS／MTMS复合涂层主要由C、Si、O、N以及Cu元素组成，改性前后C、Si、O、N元素的价态不变，改性前Cu元素以CuO形式存在，改性后Cu元素以CuSiO_3形式存在，且其浓度有明显增加；含1.0％BTA的GPTS／MTMS涂层在NaCl溶液中浸泡30天后，浸泡液中的铜离子浓度仅为0.004mg／L，青铜基体几乎没有腐蚀。对金沙出土的古青铜文物残片的保护结果表明：所研制的涂层能够对青铜文物起到有效的保护效果。
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：K854.2
【图文】：

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第3章实验结果与讨论图3一5为由上述不同GPTS和MTMS摩尔比制得的溶胶在60℃干燥后所得干凝胶的FTIR曲线。可以看出，各曲线在1030一1150cm一，都出现明显的、强度最大的吸收峰，这些峰来自于s卜。一si的伸缩振动阅，并由于振动偶合作用使谱峰分裂成两个，验证了GPTS舰TMS体系水解聚合机理的正确性，说明GPTS舰TMS凝胶的主要结构应为以51一O一Si为单元的网络结构。其中曲线4在该段的峰值较大，说明51甲O一Si键的形成并不是按MTMS含量的增加而单调增加的。当nGPTs:nMTMs=1二2时最有利于无机网络结构的形成。在2950一3OSOcm‘1范围内

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.34GPTS肌TMS溶胶的缓蚀剂改性研究结果.34.1BTA用量对改性后涂层耐酸性能的影响图3一H为BAT用量与改性后涂层在HZSO4溶液中失效时间的关系。可以看出，随着GPT/sMTMS溶胶中BTA用量的增加，浸泡在HZS氏溶液中的涂层出现失效的时间先是逐渐增加，而后逐渐减小。未使用BTA改性的涂层在H2504溶液中浸泡12天后，涂层变色，青铜基体开始腐蚀(参见图3一7);使用极少量BTA，就

【参考文献】