砂岩文物保护材料分子设计与应用
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作者潘爱钊 著
出版社科学出版社
ISBN9787030804860
出版时间2024-11
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定价118元
货号1203460063
上书时间2024-12-20
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目录
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前言
第1章 砂岩文物风化特征及保护材料需求 1
1.1 引言 1
1.2 砂岩文物风化病害特征及病害形成机理 2
1.3 可溶盐对砂岩文物的风化 12
1.3.1 盐的来源和风化现象 12
1.3.2 砂岩多孔结构内盐结晶过程及其影响因素 14
1.3.3 硫酸钠对砂岩的风化机理 15
1.4 砂岩文物保护材料需求与研究进展 18
1.4.1 砂岩文物保护材料功能需求 18
1.4.2 常见石质文物保护材料及其保护性能 19
第2章 二氧化硅增强柔性硅氧烷保护材料的分子设计与其黏接和加固
性能研究 27
2.1 引言 27
2.2 SiO2增强聚二甲基硅氧烷保护材料的设计与性能研究 30
2.2.1 POSS-PDMS的设计思路与合成 30
2.2.2 POSS-PDMS的化学结构表征 32
2.2.3 POSS-PDMS的热稳定性分析 33
2.2.4 黏接性能及其影响因素 34
2.2.5 涂层的透光性能及浓度的影响 36
2.2.6 POSS-PDMS涂层的表面形貌特征 36
2.2.7 POSS-PDMS涂层的静态水接触角 39
2.2.8 小结 40
2.3 SiO2增强不同链段长度硅氧烷柔性的保护材料设计与性能研究 41
2.3.1 POSS-APTS和POSS-AHAPTMS的设计思路与合成 41
2.3.2 POSS-APTS和POSS-AHAPTMS的结构表征 42
2.3.3 热稳定性与硅氧烷链段长度的关系 45
2.3.4 黏接性能及湿热老化的影响 46
2.3.5 涂层透光性能 48
2.3.6 涂层表面形貌和亲水性与硅氧烷链段的影响 48
2.3.7 小结 51
2.4 三种二氧化硅增强柔性硅氧烷保护材料对砂岩保护的应用研究 52
2.4.1 砂岩样品的制备 52
2.4.2 保护砂岩的化学结构及其随老化的变化 54
2.4.3 保护砂岩的热重分析 59
2.4.4 保护砂岩的SEM与显微分析 60
2.4.5 色度变化及不同保护材料的影响 61
2.4.6 砂岩的吸水性能与水蒸气透过性 62
2.4.7 保护砂岩的孔隙结构分析 65
2.4.8 冻融老化对三种保护砂岩的影响 66
2.4.9 耐盐湿热老化对三种保护砂岩的影响 68
2.4.10 三种保护材料对砂岩的黏接性能与黏接机理 70
2.4.11 三种保护材料现场应用及对比分析 72
2.4.12 小结 74
第3章 水凝胶保护材料的设计与其性能研究 76
3.1 引言 76
3.2 膨润土基水凝胶渗透加固型保护材料（SR）的设计思路
与性能研究 78
3.2.1 SR的设计思路 78
3.2.2 SR结构调控 79
3.2.3 SR的载水、保水性和抗溶胀性能调控 81
3.2.4 SR的化学结构表征 82
3.2.5 SR的形貌和组成分析 83
3.2.6 小结 85
3.3 膨润土基水凝胶渗透加固型保护材料（SR）保护砂岩的应用研究 85
3.3.1 SR对砂岩的原位保护过程 85
3.3.2 保护砂岩的保护前后形貌和色度变化 86
3.3.3 保护砂岩的SEM与元素组成分析 87
3.3.4 保护砂岩的化学结构 88
3.3.5 水凝胶在砂岩内部分布—荧光示踪技术 90
3.3.6 水凝胶在砂岩内部分布—SEM分析 90
3.3.7 保护砂岩的孔隙结构、透气性和吸水性 91
3.3.8 保护砂岩的机械强度 92
3.3.9 酸度老化对保护砂岩的影响 93
3.3.10 冻融老化对保护砂岩的影响 94
3.3.11 耐盐湿热老化对保护砂岩的影响 95
3.3.12 保护材料对砂岩的长效保护机理 96
3.3.13 保护材料现场应用及对比分析 97
3.3.14 小结 99
3.4 膨润土基水凝胶黏接型保护材料（AR）的设计思路与性能研究 100
3.4.1 AR的设计思路 100
3.4.2 AR结构调控 100
3.4.3 AR的载水、保水性能调控 101
3.4.4 AR的化学结构表征 102
3.4.5 AR的形貌和组成分析 103
3.4.6 小结 104
3.5 膨润土基水凝胶黏接型保护材料（AR）保护砂岩的应用研究 104
3.5.1 保护砂岩的黏接性能 105
3.5.2 保护砂岩的扫描电镜与元素组成分析 106
3.5.3 保护砂岩的化学结构 107
3.5.4 保护材料对砂岩的黏接保护机理 108
3.5.5 保护砂岩的孔隙结构和透气性 108
3.5.6 冻融老化对保护砂岩的影响 110
3.5.7 盐湿热老化对保护砂岩的影响 111
3.5.8 小结 112
3.6 渗透加固型膨润土基防冻水凝胶保护材料（AF）的设计思路
与性能研究 113
3.6.1 AF材料的设计思路 113
3.6.2 AF的化学结构表征 114
3.6.3 AF的防冻和保水性 114
3.6.4 保护砂岩的化学结构 116
3.6.5 保护砂岩的透气性、吸水性和耐酸度 116
3.6.6 冻融老化对保护砂岩的影响 118
3.6.7 耐盐湿热老化对保护砂岩的影响 118
3.6.8 小结 119
第4章 硅基含氟环氧聚合物的分子设计与其性能研究 121
4.1 引言 121
4.2 二氧化硅基含氟环氧共聚物的分子设计与性能研究 124
4.2.1 SiO2-g-（PGMA-co-P12FMA）的设计思路与合成 124
4.2.2 SiO2-Br及SiO2-g-（PGMA-co-P12FMA）的结构表征 126
4.2.3 膜表面化学组成与形貌对润湿性能的影响 129
4.2.4 膜表面吸附水的动态过程与表面结构的关系 132
4.2.5 SiO2-g-（PGMA-co-P12FMA）的黏接性能及耐久性 132
4.2.6 SiO2-g-（PGMA-co-P12FMA）的热稳定性 134
4.2.7 小结 135
4.3 POSS基含氟环氧聚合物的合成及性能研究 135
4.3.1 POSS-g-（PGMA-co-P12FMA）2的分子设计与合成 135
4.3.2 POSS-g-（PGMA-co-P12FMA）2的结构表征 137
4.3.3 溶剂对膜表面形貌与化学组成的影响 140
4.3.4 溶剂对黏接性能的影响及黏接耐久性 143
4.3.5 POSS-g-（PGMA-co-P12FMA）2涂膜的透光率 144
4.3.6 POSS-g-（PGMA-co-P12FMA）2的热稳定性能 145
4.3.7 小结 145
4.4 硅基含氟环氧聚合物保护砂岩的应用研究 146
4.4.1 保护材料的吸收率 147
4.4.2 表面色差 147
4.4.3 表面接触角和透气性 148
4.4.4 加固保护耐盐循环 149
4.4.5 黏接保护耐盐循环 151
4.4.6 小结 153
第5章 硅基杂化材料保护砂岩文物及耐硫酸钠风化的研究 155
5.1 引言 155
5.2 亲/疏水型SiO2基杂化材料加固保护砂岩的耐盐风化性能研究 159
5.2.1 可溶盐对砂岩基体的破坏行为 161
5.2.2 可溶盐在毛细管中的结晶行为 161
5.2.3 亲/疏水型SiO2基杂化材料保护砂岩的耐盐风化性能 165
5.2.4 SiO2基杂化材料对砂岩吸水性和机械强度的影响 165
5.2.5 SiO2基杂化材料对砂岩孔隙结构的影响 169
5.2.6 小结 171
5.3 亲/疏水型硅基材料黏接保护砂岩的耐盐风化性能研究 172
5.3.1 三种黏接材料的流动性及表面润湿性 174
5.3.2 三种黏接材料的涂层性能 176
5.3.3 黏接强度及黏接界面 178
5.3.4 黏接砂岩基体的耐盐风化性能 179
5.3.5 Na2SO4在黏接砂岩基体内的结晶行为 182
5.3.6 小结 187
5.4 分散剂对POSS基杂化材料涂层及加固保护砂岩性能的影响 188
5.4.1 POSS基杂化材料在THF和CHCl3中的分散性 189
5.4.2 涂层的微孔结构及表面润湿性能 192
5.4.3 分散剂对涂层机械性能的影响 194
5.4.4 POSS基杂化材料对砂岩孔结构的影响 196
5.4.5 POSS基杂化材料对砂岩内部水循环的影响 198
5.4.6 分散剂对保护砂岩耐盐风化性能的影响 199
5.4.7 POSS基与SiO2基杂化材料性能对比 204
5.4.8 小结 205
5.5 内源性盐对硅基杂化材料保护砂岩的破坏行为研究 206
5.5.1 内源性盐溶液对立方体砂岩样品的破坏行为 208
5.5.2 内源性盐溶液对圆柱体砂岩样品的破坏行为 210
5.5.3 小结 213
内容摘要
针对砂岩文物风化病害的具体现状、现有保护材料的缺失、新型保护材料的基本要求，以及为了满足砂岩文物特殊匹配性需求，本书进行了不同系列保护材料的分子设计和制备，并研究了保护材料的化学结构和组成以及溶剂调控保护材料的黏接性能、热稳定性能、吸水性能、涂层透光性能和表面亲疏水性能等，为保护材料的功能实现提供了途径。在此基础上，通过实验室砂岩样品和砂岩粉末的保护材料渗透、扩散固结开展渗透加固保护和黏接加固保护，结合冻融循环、湿热耐盐循环等评估保护效果，揭示保护材料结构、性质、使用方法、在岩石内部渗流迁移行为对岩石保护的宏微观特征及保护效果的影响作用。基于这些研究结果，揭示保护材料保护砂岩的作用机理，获得界面增强技术，为保护材料的适宜范围确定、现场保护提供依据。
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