有机高分子文物保护材料稳定性研究

摘要

有机高分子涂料常用在建筑、汽车、家用电器等领域，有大量关于这些领域使用的高分子材料降解的研究报道，而用作文物保护的高分子材料光、热降解的系统、全面研究则未见报道。本文采用漫反射光谱技术和傅立叶红外光谱衰减全反射光谱技术(ATR-FTIR)，系统地探讨了4类8种常用文物保护材料的光、热降解过程及降解机理。这4类8种材料分别是：①聚氨酯类：包括TDI型聚氨酯、MDI型聚氨酯、HDI型聚氨酯；②丙烯酸树脂：包括丙烯酸清漆、PrimalAC33、B72；③有机硅；④环氧树脂。 采用ATR-FTIR连续跟踪监测了8种材料光、热老化过程中的红外光谱变化，并利用其老化前、老化后和它们的差谱推导了老化机理。在紫外线照射下，聚氨酯类有机高分子涂料降解生成偶氮化合物或醌式结构，这也是聚氨酯老化颜色易变黄的原因；丙烯酸类有机高分子涂料降解机理为酯基断裂、形成稳定性较好的内酯，同时伴随侧链断裂的反应。 漫反射光谱技术作为一种新的无损在线检测方法，被首次应用于有机文物保护涂层材料降解的系统、无损研究中。该技术可迅速方便地测出降解过程中有机聚合物材料表面颜色的变化(即色差值，以△E表示)和其反射系数(R，它是表征材料反射光谱特性的重要参数)的变化情况，从而定量准确地描述材料表面的降解。根据实验结果可知，8种材料对光的稳定性顺序为：丙烯酸树脂类(丙烯酸清漆除外)＞有机硅＞环氧树脂＞聚氨酯类；其耐热老化顺序依次为：有机硅＞丙烯酸树脂类＞聚氨酯类(TDI型聚氨酯除外＞环氧树脂。由此可见，丙烯酸类和有机硅有机高分子材料耐光、热老化性能良好，尤其是丙烯酸材料中的B72和PrimalAC33，是优良的文物保护材料，建议推广使用。 同时测量了有机聚合物涂料在老化过程中的接触角、涂膜硬度、粘度和扫描电镜等参数的变化，这些参数的测定可从物理性能、分子量变化和表面形态等方面对材料的性能和抗老化性进行佐证。

目录

西北大学学位论文知识产权声明书及西北大学学位论文独创性声明

摘要

第一章绪论

1.1文物所面临的危机

1.2有机高分子材料在文物中的应用及要求

1.2.1有机高分子材料在文物中的应用

1.2.2对文物保护用有机高分子材料的要求

1.3高分子材料在文物应用中存在的问题

1.3.1环氧树脂

1.3.2丙烯酸树脂

1.3.3有机硅材料

1.3.4聚氨酯材料

1.4对高分子材料稳定性研究现状

1.5立题思路及意义

参考文献

第二章样品的制备、方法及仪器

2.1实验材料及试剂

2.1.1 Primal AC 33

2.1.2 B72

2.1.3丙烯酸清漆

2.1.4 TDI型聚氨酯

2.1.5 HDI型聚氨酯

2.1.6 MDI型聚氨酯

2.1.7环氧树脂

2.1.8有机硅

2.1.9试剂

2.2样品制备

2.2.1制板

2.2.2制膜

2.3实验方法

2.3.1光老化

2.3.2热老化

2.4实验仪器及测试条件

2.4.1实验仪器

2.4.2测试条件

参考文献

第三章对高分子材料降解的跟踪监测及表征

3.1漫反射光谱法

3.1.1漫反射光谱的原理

3.1.2材料的光稳定性

3.1.3材料的热稳定性

3.2接触角

3.3涂膜硬度

3.4粘度

3.5小结

参考文献

第四章降解机理的研究

4.1光降解机理

4.1.1丙烯酸类

4.1.2聚氨脂类

4.1.3有机硅

4.1.4环氧树脂

4.2热降解机理

4.2.1 Primal AC 33

4.2.2 B72和丙烯酸清漆

4.2.3聚氨酯

4.2.4有机硅

4.3小结

参考文献

结论

在已完成工作的基础上，发表和待发表的文章

致谢

附表1

附表2

附图1

附图2