第41卷第4期 2011年4月
涂料工业
PAINT & COATINGS INDUSTRY
疏水纳米二氧化硅石材防护涂料制备及表征徐飞高，李丹，郭瑛"，高士祥”（1.南昌大学理学院，南昌330031；
2.南昌大学环境与化学工程学院，南昌330031；3.南京大学环境学院，南京210093）
Vol.41No.4 Apr.2011
摘要：通过超声辅助、氮水催化，使用十六烷基三甲氧基硅烷作为正硅酸乙酯的共前驱体，在交联剂3-缩水甘油丙基三甲氧基硅烷(CPTMS)和无交联剂下，溶胶、凝胶过程制备了疏水纳米二氧化硅。使用FT-IR、纳米粒度仪、 TG-DTA等分析方法表征疏水纳米二氧化硅，测定表明该粒子直径大小集中在30~50nm，GPTMS的添加提高了疏水纳米复合物的稳定性。水被疏水二氧化硅涂料处理后，水接触角从处理前的20°上升到93°。耐酸性评价显示疏水纳米二氧化硅涂料处理的石材具有良好的耐酸性。
关键调：纳米二氧化硅；疏水性；3-缩水甘油丙基三甲氧基硅烷；正硅酸乙酯
中图分类号：TQ630.7
文献标识码：A
文章编号：02534312(2011)04000104
PreparationandCharacterizationofHydrophobic NanosilicaProtectiveCoatingforHistoricStone
Xu Feigao ', Li Dan', Guo Ying', Gao Shixiang
(1. College of Science, Nanchang University, Nanchang 330031, China;2. School of Enironmental and Chemical Engineering, Nanchang Unitersity, Nanchang 330031, China;3. School of Enwironment, Nanjing University, Nanjing 210093, China)
Abstract : Hydrophobic silica nanoparticles have been prepared by using hexadecyltrimethoxysilane as precausor of tetraethoxyorthosilicate with and without a crosslinking agent, 3 - glycidoxypropyltrimethoxysi-lane (GPTMS) and ammonium hydroxide as catalyst, ultrasonication as aid by sol gel process. The chemi-cal structure was characterized by FT IR, particle size analyzer and TG DTA. The results showed that the nanoparticles' diameter range in 30 ~ 50 nm and incorporation of GPTMS leads to improvement of the stability of the composite coating. After the limestone's surface was modified with this product, the contact angle of limestone increased from 20° to 93°, The protective performance evaluated with its ability of acid resistance reveals that the protective effects are satisfied.
Key Words : nanosilica; hydrophobic; 3 glycidoxypropyltrimethoxysilane; tetraethoxyorthosilicate
目前使用的有机材料与被保护的石质文物无机成分的机械、物理、化学相容性不是十分理想1-2:，使用的无机材料如石灰水会和岩石反应，易生成一层硬壳，破坏石材的天然外观，或与岩石反应中生成可溶性盐，造成石质文物物理损伤"。因此，寻找新型防护材料是非常必要的。
二氧化硅涂料与石材相容性好，且有较好的耐酸性，被认为是一种很有潜力的材料。二氧化硅因其抵抗酸雨侵蚀的能力更强，并且与石材的物理化学性质较为接近，兼容性好、结合牢固，具备成为优良的石质文物防护涂料的潜力。表面修饰是一种常用的对材料表面进行改性的工艺。由于未经特殊处理的纳米二氧化硅涂料多孔内表面上存在大量羟基，这些羟基是造成纳米二氧化硅亲水性的原因。因此，采用表面修
饰工艺，将涂料中纳米多孔内表面上的羟基活性基团进行情性化置换，是一种实现涂料疏水性的方法。
目前国内外研究人员:4-51在采用两步法制备疏水性纳米二氧化硅气凝胶方面做了大量的工作。而采用氨水催化一步法，利用十六烷基三甲氧基硅烷作为正硅酸乙酯的共前躯体制备疏水纳米二氧化硅涂层报道很少。因此，本研究通过超声辅助、氨水催化，使用十六烷基三甲氧基硅烷作为正硅酸乙酯的共前躯体，在交联剂3-缩水甘油丙基三甲氧基硅烷(GPTMS和无交联剂下，溶胶、凝胶过程制备了疏水纳米二氧化硅，对GPTMS的作用进行了探讨，并用疏水纳米二氧化硅涂料处理石材，对其耐酸性进行了研究。
【基金项日】江苏省社会发展项目资助课题（BS2006050），南高大学博士启动基全资助课题（300650）作者简介：徐飞高（1976一），男，博士，主要从事石质文物防护材料研究。
探索开发