溶胶-凝胶法制备青铜文物防蚀封护材料及其性能研究

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(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(fouriertransforminfraredspectroscopy，FTIR)、扫描电镜(scanningelectronmicroscopy，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-rayphotoelectronspectroscopy，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(atomicabsorptionspectrometry，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H2O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CuSiO3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。 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

英文文摘

第1章引言

第2章实验部分

第3章实验结果与讨论

结论

致谢

参考文献

附录