1 北京科技大学科技史与文化遗产研究院, 北京 100083延安市文物研究院, 陕西 延安 716000
2 北京科技大学科技史与文化遗产研究院, 北京 100083
水溶性的丙烯酸酯乳液是文物领域常用的保护材料, 多用于壁画、 彩画、 骨质文物、 漆木器文物的加固和粘接。 使用最广泛的丙烯酸酯乳液类文物保护材料是由原罗门哈斯公司生产的Primal系列。 商品材料如PrimalAC33、 SF016、 B60A、 WS24和MC76等在国内外的文物保护修复实践中应用较多, 但文献报道大多数是直接购买使用的修复案例, 缺乏较为系统科学的性能评价研究。 针对5种常用的Primal系列丙烯酸酯乳液文物保护材料的湿热老化性能和光老化性能开展研究, 通过微观形貌、 色差和光泽度等分析比较其耐老化性能, 采用红外光谱追踪光老化过程中的分子结构变化和吸收峰强度, 阐释其降解机理。 实验结果表明, WS24和B60A的耐湿热性能较好, SF016耐湿热性能最差; AC33的颜色和失光率变化最明显。 光老化测试发现, 紫外光照射过程中所有的材料均发生了断链反应, 另外AC33与MC76有内酯生成。 经过4 200 h光老化后, AC33、 SF016、 B60A和MC76的羰基指数（CI）均有不同程度的增大, 羰基吸收峰强度（Dt）降低了10%～15%。 WS24的羰基指数下降非常迅速, 羰基吸收峰强度降低了53%, 是5种材料中耐光老化性能最差的。 综合评价认为, B60A的耐光老化性能、 耐湿热性能均较好, 是Primal系列中耐老化性能最优的丙烯酸酯乳液文物保护材料。
丙烯酸酯乳液 老化机理 文物保护 红外光谱 Primal Primal Acrylate emulsions Aging mechanism Cultural relics conservation FTIR 光谱学与光谱分析
2023, 43(7): 2181
1 太原科技大学材料科学与工程学院，太原 030024
2 中国石油勘探开发研究院，北京 100083
3 中国石油天然气集团有限公司油气藏改造重点实验室，廊坊 065007
低密度陶粒支撑剂良好的性能在非常规能源开采工作中显得十分重要。针对低密度陶粒支撑剂在地层水服役期间性能退化的现象，本文选取两种不同规格的支撑剂，在地层水中浸泡不同时间后取出，采用XRF、XPS、XRD、SEM、TEM对浸泡前后的支撑剂进行表征，探索支撑剂老化机理。结果显示：支撑剂中ClO2含量增加，Al2O3、SiO2含量减少，地层水中Cl-、HCO-3含量减少；XPS检测出Cl 2p峰和Cl 2s峰；XRD检测出新相SiCl4。以上结果证实，地层水中的Cl-扩散到支撑剂表面与SiO2反应生成SiCl4，SiCl4进一步水化生成硅凝胶或硅酸凝胶包覆在支撑剂表面。支撑剂中Al2O3会与地层水中H+(酸性环境)反应生成Al3+，Al3+再与HCO-3反应生成Al(OH)3沉淀进入地层水中。地层水中大量的Cl-和H+共同作用，使支撑剂从表面开始侵蚀，导致支撑剂内部结构致密化程度降低，结构松散，从而使支撑剂的抗破碎能力降低，性能退化。
低密度陶粒支撑剂 地层水 硅凝胶 老化机理 Cl-侵蚀 酸性环境 low-density ceramic proppant formation water silicon gel aging mechanism Cl- erosion acidic environment
北京科技大学科技史与文化遗产研究院, 北京 100083
Paraloid(乳胶粘合剂)是一系列丙烯酸树脂的商品名称, 是文物保护领域中最常用的保护材料之一, 主要用于文物的加固、 封护和粘接, 适用文物材质范围非常广泛。 其中以Paraloid B-72最具代表性, 在国内外的文物保护中被大量使用, 相关的应用案例、 性能评价及其老化机理研究都有较多报道, 而Paraloid系列的其他产品却鲜有关注, 在国内应用较少, 老化性能研究尚未开展工作。 该研究系统评价了Paraloid B-72, Paraloid B-44, Paraloid B-48N和Paraloid B-67的光老化性能, 采用红外光谱跟踪紫外辐照3 864 h过程中Paraloid材料分子结构变化, 对光老化机理进行了深入解析和半定量评测。 结果显示, 4种Paraloid系列丙烯酸树脂材料中, B-72老化前后颜色和光泽度均没有发生明显变化, B-48N和B-67老化前后色差较大, B-44光泽度降低最多。 丙烯酸树脂老化过程中高分子材料内部发生断链反应以及一定程度的交联反应, 表现在主要官能团吸收的减弱和羰基指数(CI)的增加。 根据主要官能团吸收峰C=O相对强度的半定量分析结果反映出, B-72的光稳定性最好, B-48N和B-44略优于B-67, 但与B-72相比差距较大。 B-67可能是由于异丁基上的叔氢键能较低, 易吸收光能量后产生自由基氧化反应, 因此耐光老化性最差。 综合评定4种Paraloid系列丙烯酸树脂的光老化性能, B-72在4种材料中光稳定性最好, 其次是B-44和B-48N, 最不适宜作为户外文物保护材料的是B-67。 研究结论有望为一线文物保护工作者在选择Paraloid丙烯酸树脂作为保护材料时提供一定的科学参考。
Paraloid产品 丙烯酸树脂 光老化机理 文物保护 Paraloid products Acrylic resin B-72 UV aging mechanism Art conservation science B-72 光谱学与光谱分析
2022, 42(7): 2175
中国科学院大学材料与光电研究中心&材料科学与光电技术学院，北京 100049
PEDOT∶PSS(聚3, 4-亚乙基二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸盐)薄膜因其良好的导电性、透光性、机械柔韧性以及溶液可加工性而被广泛应用。提高PEDOT材料的电导率以及光电稳定性对其器件应用有重要意义。在本文中，首先用旋涂法制备PEDOT∶PSS薄膜，然后采用硫酸后处理技术提高其电导率，并将硫酸处理后的薄膜分别放置于空气、氧气、氮气中以及太阳光照下30 d，研究薄膜的光电稳定性及老化机制。实验结果表明:太阳光照是影响薄膜光电性能稳定性的主要因素，而硫酸处理有效地去除了过量的PSS成分，使薄膜的稳定性变好。通过比较老化前后薄膜的光吸收谱和光电子能谱(XPS)发现，在老化过程中薄膜发生了光氧化降解，这是影响薄膜光电稳定性的原因之一。
有机半导体 光电稳定性 老化机制 光电子能谱 光氧化 PEDOT∶PSS PEDOT∶PSS organic semiconductor photoelectrical stability aging mechanism photo-electron spectroscopy photo-oxidation
