青铜表面有机-无机杂化防护涂层的制备及其性能研究

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烷(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。为了评定涂层对青铜基体的防腐性能采用盐雾试验方法和电化学交流阻抗技术(EIS)分别对BTA改性前后的涂层进行抗盐雾腐蚀性能和电化学腐蚀行为进行了研究。此外，为了考察所制备的青铜保护材料的可逆性，还研究了青铜表面改性有机-无机杂化涂层的去除技术。 研究结果表明：青铜表面有机-无机杂化涂层的抗盐雾腐蚀性能与青铜基体表面的粗糙度有关。随着表面粗糙度的增加，涂层的耐盐雾腐蚀性能增强；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；将BTA加入到GPTS/MTMS溶胶中，可改善涂层结构，增大涂膜电阻，防止腐蚀介质的浸蚀，增强涂层的防腐性能；采用浓度为10～25Vol.﹪的锌酸盐溶液能高效地去除GPTS/MTMS复合涂层。最后，采用本论文所研制的涂层材料对金沙出土的古青铜文物残片进行了保护效果测试。结果表明，所研制的涂层能够有效保护青铜文物。 本研究为开发GPTS基有机改性硅酸盐复合防蚀涂层奠定了基础，各项研究结果也为该材料在青铜文物或铜制品防腐蚀方面的应用和研究提供了重要的依据。

目录

文摘

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第1章引言

1.1研究意义

1.2研究现状

1.2.1青铜文物的保护方法

1.2.2青铜文物保护的研究进展

1.2.3青铜文物保护面临的问题

1.2.4青铜文物保护研究趋势

1.3课题的来源及研究内容

1.4研究方案

第2章实验部分

2.1实验仪器与试剂

2.1.1实验仪器

2.1.2实验原料与试剂

2.1.3电化学交流阻抗的测试条件

2.2实验方法

2.2.1有机-无机杂化涂层的制备工艺研究

2.2.2改性有机-无机杂化涂层的结构与性能测试

2.2.3改性有机-无机杂化涂层的去除技术研究

第3章实验结果与讨论

3.1 GPTS、MTMS水解机理

3.1.1 GPTS、MTMS的水解

3.1.2缩聚反应

3.2 GPTS/MTMS复合溶胶的制备工艺

3.3 GPTS/MTMS溶胶涂层BTA改性前后性能研究结果

3.3.1 BTA改性前后涂层的耐盐雾腐蚀性能

3.3.2 BTA改性前后涂层的EIS测试

3.4涂层的去除技术研究

3.4.1普通有机溶剂对涂层的去除效果

3.4.2不同酸、碱溶液对涂层的去除效果

3.4.3涂层用稀释锌酸盐溶液的去除技术研究

3.5对金沙古青铜文物残片的保护

结论

致谢

参考文献

附录作者攻读硕士学位期间发表论文情况：