历史古建筑防火防水防虫材料制备及使用方法

摘要

本发明公开一种历史古建筑防火防水防虫材料制备方法，按如下步骤进行：包括准备原料、制备耐火矿物膏、制备耐火脂料、制备防蛀剂、制备矿脂混合物以及在矿脂混合物中依次加入憎水剂、成膜助剂、防蛀剂等步骤，采用本发明的制备的历史古建筑防火防水防虫材料具有较强的耐火性及较好的防水性，同时还兼具防蛀的作用，且涂料的流动性好，便于施工，用其涂覆在历史古建筑的梁、檩、橼、柱等木质结构上或仿古木质材料上后能有效延长木质材料的寿命及保存时间，施工时将制备的防护材料加热后再施工有利于提升防护材料的流动性和渗透性，使防护材料渗入木质材料内部形成一定厚度的防护层，有利于提高木质材料的防火性能。

说明书

技术领域

本发明涉及文物保护技术领域，具体设计一种历史古建筑防火防水防虫材料制备及使用方法。

背景技术

我国是个具有5000多年历史的文明古国，祖先给我们留下了厚实的文化遗产，包括古建筑、竹刻、木雕、壁画、书画、雕塑、摩崖石刻、金属及陶瓷制品等数不胜数，还有不断出土的大量文物都是我国人民的宝贵财富，这些文物不仅是中国人民的宝贵财富，也是世界人民的宝贵财富，具有很高的学术研究、艺术欣赏价值，随着人民生活水平的提高，对文物的欣赏需求也越发地高涨，但人们在欣赏文物的同时也极易给文物带来一定的损坏，特别是一些古建筑，其梁、檩、柱等大多为木质结构，具有良好的燃烧和传播火焰性能，若发生火灾后果不堪设想；另外还有一些仿古建筑，也采用了大量的木质结构，为确保这些木质材料具有较好的防火性能往往需在其表面涂覆防火材料，但这些防火材料仅能起到一定的阻燃作用，防火效果不好同时不能兼具防水的作用。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明的目的之一在于提供一种历史古建筑防火防水材料制备方法，用该方法制备的材料涂覆在待保护的历史古建筑或仿古材料的外表面能同时起到防火、防水和防蛀的作用。

本发明的目的之二在于：提供一种历史古建筑防火防水材料使用方法，采用该方法涂覆防火防水材料，防火防水防虫材料具有较好的渗透性。

技术方案如下：本发明的目的之一是这样实现的：

一种历史古建筑防火防水防虫材料制备方法，其关键在于按以下步骤进行：

步骤(1)准备原料：按重量百分比计算，称取6-10％的耐火矿物质，3-7％的粘合剂，2-5％的难燃防火添加剂，12-15％的有机溶剂，2-5％的成膜助剂，1-2％的憎水剂，2-4％的稀释剂，1-3％的固化剂，3-6％的防蛀剂以及余量的难燃树脂；

步骤(2)制备耐火矿物膏：将耐火矿物质粉碎过筛，将筛下物投入搅拌罐中并加入二分之一的粘合剂搅拌均匀，然后再加入难燃防火添加剂后继续搅拌得到耐火矿物膏；

步骤(3)：制备耐火脂料：在难燃树脂中加入有机溶剂和稀释剂后搅拌均匀得到耐火脂料；

步骤(4)：制备防蛀剂：将香樟叶、艾叶及阴香叶按4-5:1-2:2-3的比例混合后，粉碎，将粉碎物投入反应釜中并加入乙醇浸泡5-10小时，所加入的乙醇量为香樟叶、艾叶及阴香叶混合物重量的3-5倍；将浸泡后的香樟叶、艾叶、阴香叶和乙醇的混合物过滤，然后将滤液浓缩得到所需的防蛀剂；

步骤(5)：将耐火矿物膏和耐火脂料一起投入混合罐中，加入剩余的粘合剂，并加热搅拌3-6小时得到矿脂混合物；

步骤(6)：在矿脂混合物中依次加入憎水剂、成膜助剂、防蛀剂后搅拌均匀，再加入固化剂后继续搅拌1-2小时即可。

采用本技术方案制备的历史古建筑防火防水防虫材料具有较强的耐火性及较好的防水性，同时还兼具防蛀的作用，且涂料的流动性好，便于施工，用其涂覆在历史古建筑的梁、檩、橼、柱等木质结构上或仿古木质材料上后能有效延长木质材料的寿命及保存时间。

作为优选：按重量百分比计算，所述耐火矿物质由20-30％的石英砂，15-30％的碳酸钙以及余量的氧化铝组成。

按重量百分比计算，所述粘合剂由30-50％的水玻璃和50-70％的羧甲基纤维素组成。

按重量百分比计算，所述难燃防火添加剂由20-35％的硼酸锌、6-12％的氧化锑和余量的十溴联苯醚组成。

按重量百分比计算，所述难燃树脂由10-20％的丁腈橡胶，5-25％的环氧树脂、5-15％的过氯乙烯和余量的酚醛树脂组成。

按重量百分比计算，所述有机溶剂由14-25％的乙烯乙二醇醚、6-10％的乙酸乙酯及余量的桐油组成。采用此方案溶剂与其他成分的溶解性好，同时溶剂中的桐油还具有一定的防水、防腐和杀虫的作用。

上述成膜助剂为丙二醇丁醚，所述憎水剂为聚硅氧烷粉末；按重量百分比计算，所述稀释剂由30-60％的醋酸丁酯，8-15％的苯乙烯及余量的异丙醇组成；按重量百分比计算，所述固化剂由25-40％的氨乙基哌嗪AE及60-75％的二乙烯三胺组成。采用此方案有利于提高防护材料的流动性，且制得的防护材料无需高温固化，非常适合不能进行高温加热的木质古建筑。

步骤(2)中所述过筛的筛网目数为100-150目。过筛后的耐火矿物质细腻如粉，有利于和其他材料混合均匀。

步骤(5)中所述加热温度为60-90℃。加热可提高耐火脂料的流动性，降低其粘度，有利于耐火脂料和耐火矿物膏混合均匀。

本发明的目的之二是这样实现的：一种历史古建筑防火防水防虫材料使用方法，其关键在于：将按历史古建筑防火防水防虫材料制备方法制备的防护材料加热至35-40℃后涂覆在待保护历史古建筑或仿古木材的外表面。采用本技术方案加热后的防护材料粘度降低，便于施工，同时其流动性和渗透性更好，可渗入木质材料内部形成一定厚度的防护层，有利于提高木质材料的防火性能。

有益效果：采用本发明的制备的历史古建筑防火防水防虫材料具有较强的 耐火性及较好的防水性，同时还兼具防蛀的作用，且涂料的流动性好，便于施工，用其涂覆在历史古建筑的梁、檩、橼、柱等木质结构上或仿古木质材料上后能有效延长木质材料的寿命及保存时间，施工时将制备的防护材料加热后再施工有利于提升防护材料的流动性和渗透性，使防护材料渗入木质材料内部形成一定厚度的防护层，有利于提高木质材料的防火性能。

具体实施方式

下面结合实施例和试验数据对本发明作进一步说明。

实施例1，一种历史古建筑防火防水防虫材料制备方法，按以下步骤进行：

步骤(1)准备原料：按重量百分比计算，称取6％的耐火矿物质，3％的粘合剂，2％的难燃防火添加剂，12％的有机溶剂，2％的成膜助剂，1％的憎水剂，2％的稀释剂，1％的固化剂，3％防蛀剂以及68％难燃树脂；

步骤(2)制备耐火矿物膏：将耐火矿物质粉碎过100目筛，将筛下物投入搅拌罐中并加入二分之一的粘合剂搅拌均匀，然后再加入难燃防火添加剂后继续搅拌得到耐火矿物膏；

步骤(3)：制备耐火脂料：在难燃树脂中加入有机溶剂和稀释剂后搅拌均匀得到耐火脂料；

步骤(4)：制备防蛀剂：将香樟叶、艾叶及阴香叶按4:1:2的比例混合后，粉碎，将粉碎物投入反应釜中并加入乙醇浸泡5小时，所加入的乙醇量为香樟叶、艾叶及阴香叶混合物重量的3倍；将浸泡后的香樟叶、艾叶、阴香叶和乙醇的混合物过滤，然后将滤液浓缩的到所需的防蛀剂；

步骤(5)：将耐火矿物膏和耐火脂料一起投入混合罐中，加入剩余的粘合剂，并加热至60℃搅拌3小时得到矿脂混合物；

步骤(6)：在矿脂混合物中依次加入憎水剂、成膜助剂、防蛀剂后搅拌均匀，再加入固化剂后继续搅拌1小时即可。

按重量百分比计算，所述耐火矿物质由20％石英砂，15％碳酸钙以及65％的氧化铝组成，所述粘合剂由30％的水玻璃和70％的羧甲基纤维素组成，所述难燃防火添加剂由20％的硼酸锌、6％氧化锑和74％的十溴联苯醚组成，所述难燃树脂由10％的丁腈橡胶，5％的环氧树脂、5％过氯乙烯和80％的酚醛树脂组成，所述有机溶剂由14％的乙烯乙二醇醚、6％的乙酸乙酯及80％的桐油组成，所述稀释剂由30％的醋酸丁酯，8％的苯乙烯及62％的异丙醇组成，所述固化剂由25％的氨乙基哌嗪AE及75％的二乙烯三胺组成，所述成膜助剂为丙二醇丁醚，所述憎水剂为聚硅氧烷粉末。

实施例2，一种历史古建筑防火防水防虫材料制备方法，按以下步骤进行：

步骤(1)准备原料：按重量百分比计算，称取10％耐火矿物质，7％的粘合剂，5％的难燃防火添加剂，15％的有机溶剂，5％的成膜助剂，2％的憎水剂，4％的稀释剂，3％的固化剂，6％防蛀剂以及43％难燃树脂；

步骤(2)制备耐火矿物膏：将耐火矿物质粉碎过150目筛，将筛下物投入搅拌罐中并加入二分之一的粘合剂搅拌均匀，然后再加入难燃防火添加剂后继续搅拌得到耐火矿物膏；

步骤(3)：制备耐火脂料：在难燃树脂中加入有机溶剂和稀释剂后搅拌均匀得到耐火脂料；

步骤(4)：制备防蛀剂：将香樟叶、艾叶及阴香叶按5:2:3的比例混合后，粉碎，将粉碎物投入反应釜中并加入乙醇浸泡10小时，所加入的乙醇量为香樟叶、艾叶及阴香叶混合物重量的5倍；将浸泡后的香樟叶、艾叶、阴香叶和乙醇的混合物过滤，然后将滤液浓缩得到所需的防蛀剂；

步骤(5)：将耐火矿物膏和耐火脂料一起投入混合罐中，加入剩余的粘合剂，并加热至90℃搅拌6小时得到矿脂混合物；

步骤(6)：在矿脂混合物中依次加入憎水剂、成膜助剂、防蛀剂后搅拌均 匀，再加入固化剂后继续搅拌2小时即可。

按重量百分比计算，所述耐火矿物质由30％石英砂，30％碳酸钙以及40％的氧化铝组成，所述粘合剂由50％的水玻璃和50％的羧甲基纤维素组成，所述难燃防火添加剂由35％的硼酸锌、12％氧化锑和53％的十溴联苯醚组成，所述难燃树脂由20％的丁腈橡胶，25％的环氧树脂、15％过氯乙烯和40％的酚醛树脂组成，所述有机溶剂由25％的乙烯乙二醇醚、10％乙酸乙酯及65％的桐油组成，所述稀释剂由60％的醋酸丁酯，15％的苯乙烯及25％的异丙醇组成，所述固化剂由40％的氨乙基哌嗪AE及60％的二乙烯三胺组成，所述成膜助剂为丙二醇丁醚，所述憎水剂为聚硅氧烷粉末。

实施例3，一种历史古建筑防火防水防虫材料制备方法，按以下步骤进行：

步骤(1)准备原料：按重量百分比计算，称取8％的耐火矿物质，5％的粘合剂，3％的难燃防火添加剂，13％的有机溶剂，3％的成膜助剂，1.5％的憎水剂，3％的稀释剂，2％的固化剂，5％防蛀剂以及56.5％的难燃树脂；

步骤(2)制备耐火矿物膏：将耐火矿物质粉碎过130目筛，将筛下物投入搅拌罐中并加入二分之一的粘合剂搅拌均匀，然后再加入难燃防火添加剂后继续搅拌得到耐火矿物膏；

步骤(3)：制备耐火脂料：在难燃树脂中加入有机溶剂和稀释剂后搅拌均匀得到耐火脂料；

步骤(4)：制备防蛀剂：将香樟叶、艾叶及阴香叶按4.5:4.5:2.5的比例混合后，粉碎，将粉碎物投入反应釜中并加入乙醇浸泡8小时，所加入的乙醇量为香樟叶、艾叶及阴香叶混合物重量的4倍；将浸泡后的香樟叶、艾叶、阴香叶和乙醇的混合物过滤，然后将滤液浓缩的到所需的防蛀剂；

步骤(5)：将耐火矿物膏和耐火脂料一起投入混合罐中，加入剩余的粘合剂，并加热至70℃搅拌5小时得到矿脂混合物；

步骤(6)：在矿脂混合物中依次加入憎水剂、成膜助剂、防蛀剂后搅拌均匀，再加入固化剂后继续搅拌1.5小时即可。

按重量百分比计算，所述耐火矿物质由25％石英砂，22％碳酸钙以及53％的氧化铝组成，所述粘合剂由40％的水玻璃和60％的羧甲基纤维素组成，所述难燃防火添加剂由25％的硼酸锌、9％的氧化锑和66％的十溴联苯醚组成，所述难燃树脂由15％的丁腈橡胶，15％的环氧树脂、10％的过氯乙烯和60％的酚醛树脂组成，所述有机溶剂由19％的乙烯乙二醇醚、8％的乙酸乙酯及73％的桐油组成，所述稀释剂由45％的醋酸丁酯，11％的苯乙烯及44％的异丙醇组成，所述固化剂由32％的氨乙基哌嗪AE及68％的二乙烯三胺组成，所述成膜助剂为丙二醇丁醚，所述憎水剂为聚硅氧烷粉末。

实施例4，一种历史古建筑防火防水防虫材料使用方法，将按实施例1-3任一项所制备的历史古建筑防火防水防虫材料制备方法制备的防护材料加热至35℃后涂覆在待保护历史古建筑的外表面。

实施例5，一种历史古建筑防火防水防虫材料使用方法，将按实施例1-3任一项所制备的历史古建筑防火防水防虫材料制备方法制备的防护材料加热至40℃后涂覆在待保护仿古木材的外表面。

下面结合试验例和试验数据对本发明作进一步说明。

(一)试验材料，如表1所示。

(二)试验样本制备方法：

取六块块规格为1016mm×19mm×10mm的木板分别编号为①-⑦；

将试验组1、试验组2和试验组3内各组分原料分别按实施例1、2、3中所述的历史古建筑防火防水防虫材料制备方法制成防护材料后直接涂覆在编号为①、②、③的木板上制得试验样本Ⅰ、试验样本Ⅱ和试验样本Ⅲ；

将试验组4和试验5内各组原料分别按实施例1和实施例2中所述的历史古建筑防火防水防虫材料制备方法制成防护材料后，再将防护材料分别加热至35℃和40℃后涂覆在编号为④、⑤的木板上制得试验样本Ⅳ和试验样本Ⅴ；

将对照组6中的市售防火材料直接涂覆在编号为⑥的木板上制得对照Ⅵ；

将编号为⑦的木板不作任何处理得到空白对照Ⅶ。

(三)试验方法：

1、不透水性，按GB/T 16777-2008的规定进行测定。

2、木材阻燃性测定，按GA/T 42.2-92的规定进行测定。

3、氧指数的测试，按GB/T 2406-93的规定进行测定。

4、防虫蛀测试，按DA/T 27-2000的规定进行。

(四)试验结果，如表2和表3所示。

从表2的试验结果中可以看出，未作任何处理的空白对照不具有防水性，有焰燃烧时间长，燃烧质量损失率高，因此不作任何处理的空白木板既不能防水又不能防火；与普通防火材料处理的对照相比，五组试验样本均具有良好的不透水性，防水效果好，而市售普通的防火材料防水性能差；五组试验样本的氧指数较普通防火材料处理的对照相比具有显著提升，达到了难燃木材水平； 五组试验样本的有焰燃烧时间与普通防火材料处理的对照相比显著降低，燃烧质量损失率也较对照组有较大幅度的降低，因此五组试验样本达到了阻燃木制品的要求，同时其防火性较市售普通防火材料相比更好，特备是将防护材料加热后再涂覆的试验样本Ⅳ和试验样本Ⅴ，与另外三组试验样本相比，其氧指数升高，有焰燃烧时间显著降低，燃烧质量损失率也较另外三组试验样本低，因此可以判定采用历史古建筑防火防水防虫材料使用方法涂覆防护材料时，木材的防火性能更佳，这主要是由于涂覆防护材料时材料温度较木材温度高，防护材料具有较好的流动性和渗透性，渗透到了木材内部，在文物内部形成了一定厚度的防火层，因此其防火性能更好。

注：+++表示重度中毒现象，++表示重度中毒现象，-表示未见明显中毒现象

从表3可以看出，不作任何处理的空白对照以及采用普通防火材料制得的对照组对常见的木材蛀虫抵抗性差，基本不能抵御虫蛀，而采用本发明所提供的历史古建筑防火防水防虫材料制备方法制备并涂覆后的五组试验样本均具有良好的防虫蛀功能。

综上所述，本发明所提供的一种历史古建筑防火防水防虫材料制备方法，与现有的防火材料制备方法相比同时兼具防火、防水和防蛀的作用，采用本发明所提供的历史古建筑防火防水防虫材料使用方法给木质或其他易燃木质古建筑涂覆防护材料时，材料具有较好的流动性和渗透性，在木材的表面和内部形 成了一定厚度的防火层，因此使得被涂覆的木质材料具有更好的防火性能。

最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。