способ защиты пористой поверхности реставрируемых памятников культуры

Формула изобретения

1. Способ защиты пористой поверхности реставрируемых памятников культуры, включающий обработку поверхности полимерсодержащим раствором с образованием покрытия, отличающийся тем, что обработку поверхности осуществляют растворами полиэлектролитов полиоснования и поликислоты, с концентрацией не более 2% и молекулярной массой, не превышающей 500000, взятыми в эквимолярном соотношении, с образованием на поверхности покрытия в виде полупроницаемых мембран из полиэлектролитных комплексов, полученных при взаимодействии полиэлектролитов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что поверхность обрабатывают смесью растворов полиэлектролитов, взятых в эквимолярном соотношении.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что поверхность обрабатывают растворами полиэлектролитов последовательно один за другим, взятых в эквимолярном соотношении.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к защите различных пористых поверхностей при проведении реставрационных работ, например для обработки поверхностей древних конструкций из сырца, вскрываемых при археологических работах, или поверхностных слоев монументальной живописи и скульптуры, находящихся в интерьере реставрируемого памятника под непосредственным воздействием атмосферы.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ с применением раствора для закрепления поверхностного слоя монументальной живописи, содержащий в качестве полимера элементосилазаны, взятые в соотношении: полиоргансилазан 50-99,99% элементоорганическое соединение 50-0,01% [1]

Целью изобретения является повышение эффективности защиты обрабатываемой поверхности за счет улучшения термо-, свето-, влаго- и солестойкости.

Поставленная цель достигается тем, что в способе защиты пористой поверхности реставрируемых памятников культуры, включающем обработку поверхности полимеросодержащим раствором с образованием покрытия, согласно изобретению, обработку поверхности осуществляют растворами полиэлектролитов - полиоснования и поликислоты, с концентрацией не более 2% и молекулярной массой не превышающей 500 000, взятыми в эквимольном соотношении, с образованием на поверхности покрытия в виде полупроницаемых мембран из полиэлектролитных комплексов, полученных при взаимодействии полиэлектролитов.

В зависимости от скорости образования полиэлектролитного комплекса (ПЭК) растворы полиэлектролитов (полиоснования и поликислоты) наносят одновременно в виде их смеси или последовательно один за другим, если скорость образования ПЭК очень велика. При последовательном нанесении полиэлектролитов раствор наносят сразу же после впитывания в структуру раствора первого полиэлектролита, не дожидаясь высыхания поверхности.

В качестве растворителя используются вода, спирты (метанол, этанол) или водно-спиртовые смеси (1:1, 2:1). Растворитель подбирают индивидуально для каждой пары полиэлектролитов, участвующей в образовании ПЭК в зависимости от силы полиэлектролита, характера укрепляемого объекта, его структуры и степени деструкции.

Нанесение растворов полимеров может осуществляться кистью или пульверизатором. Обрабатываться может как совершенно сухая, так и влажная (до 12-14%) поверхность.

Образовавшиеся на поверхности ПЭК обладают такими физико-химическими свойствами, как нерастворимость в известных растворителях, тугоплавкость, способность пластифицироваться под действием воды и электролита, высокоспецифическая адсорбция к воде. Образующиеся полимерные мембраны обусловливают высокую проницаемость по отношению к воде, газам, растворимым низкомолекулярным веществам. Водорастворимые соли беспрепятственно проходят чрез образовавшуюся защитную поверхность, не задерживаясь на границе раздела двух фаз (обработанной и не обработанной полимером), что приводило раньше к отслоению защитного покрытия.

Количество слоев подбирают с учетом структуры памятника, степени его деструкции.

Пример 1. Поверхность сырцового кирпича (20x 20x20 см³) из античной стены буддийского святилища на Дальверзин-тепе обрабатывалась смесью слабых полиэлектролитов: в качестве полиоснования использовался поливинилпирролидон с ММ 200000, полученный полимеризацией N,N-винилпирролидона при 70^oC в присутствии инициатора в качестве поликислоты полиметакриловая кислота с ММ 200000, полученная методом радикальной полимеризации в бензоле при 50^oC в присутствии инициатора. Смесь из 10 мл 2% раствора ПВПД (поливинилпирролидона) в смеси этанол-вода (1:2) и 10 мл 2% раствора МПАК (полиметакриловой кислоты) в смеси этанол-вода (1:2) пульверизатором наносят на реставрируемую поверхность сырцового кирпича. Цвет и фактура поверхности не менялись, меления не наблюдалось.

Пример 2. Поверхность сырцового кирпича (20x20x20 см³) из античной стены буддийского святилища на Дальверзин-тепе обрабатывалась смесью полиэлектролитов: поливинилпирролидона с ММ 200000 и полиакриловой кислоты с ММ 200000, полученной методом радикальной полимеризации в бензоле при 50^oC в присутствии инициатора. Смесь из 10 мл 2% раствора ПВПД в метаноле и 10 мл 2% раствора ПАК в метаноле пульверизатором наносят на поверхность сырцового кирпича. Цвет и фактура поверхности остались неизменными, исчезло меление поверхности.

Пример 3. Поверхность сырцового кирпича (20x20x20 см³) из античной стены буддийского святилища на Дальверзин-тепе обрабатывалась смесью полиэлектролитов: из 10 мл 2% раствора поливинилпирролидона с ММ 200000 и 10 мл 2% раствора полифторакриловой кислоты (ПФАК). Растворителем для обоих полиэлектролитов служит водно-метанольная смесь (1:1). ПФАК с ММ 200000 получают полимеризацией альфа-фторакриловой кислоты в бензоле в запаянной ампуле при 50^oC с инициатором ДАК (0,2 вес.) в течение 2 ч. Смесь наносят на поверхность пульверизатором. Цвет и фактура поверхности не изменились, прекратилось меление поверхности.

Пример 4. Поверхность сырцового кирпича (20x20x20 см³) древней стены античного городища Дальверзин-тепе обрабатывают смесью сильных полиэлектролитов: полифосфата натрия с ММ 100000 (полученного нагреванием полифосфата аммония с карбонатом натрия в платиновом тигле до температуры, на 100^o превышающей температуру плавления полидиметилдиаллиламмонийхлорида (ПДМДААХ) с ММ 100000 (полученного радикальной полимеризацией в водных средах с инициатором персульфатом аммония (510^-3 моль/л) при 60^oC ("Особенности радикальной полимеризации ряда N,N-диалкил, N,N-диаллиламмонийхлоридов".) 20 мл смеси были приготовлены из 10 мл 2% раствора полифосфата натрия в тройной смеси: хлористого натрия-ацетона-воды (20: 20:60) и 10 мл 2% раствора ПДМДААХ в той же тройной смеси. Смесь полиэлектролитов кистью наносят на поверхность кирпича. Появления блеска на поверхности не наблюдалось, цвет остался тем же.

Пример 5. Поверхность сырцового кирпича (20x20x20 см³) древней стены античного городища Дальверзин-тепе последовательно обрабатывают 2% раствором натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) с ММ 100000 в смеси этанол-вода (1: 2) (КМЦ получают обработкой сухой целлюлозы 17,5% раствором едкого натра с последующим взаимодействием с натриевой солью монохлоруксусной кислоты в течение 30 мин при 313K), а затем 2% раствором ПДМДААК с ММ 100000 в смеси этанол-вода (1: 2). Сначала на поверхность наносят 10 мл 2% раствора натриевой соли КМЦ, равномерно распределяя его кистью, затем, сразу же после впитывания его в структуру кистью наносят 10 мл 2% раствора ПДМДААХ. После обработки поверхности подобным способом цвет и фактура ее не изменились, поверхность укреплялась, меления не наблюдалось.

Пример 6. Поверхность сырцового кирпича (20x20x20 см³) древней стены античного городища Дальверзин-тепе обрабатывают теми же сильными полиэлектролитами, что и в примере 5, но меняется порядок их нанесения - сначала кистью наносят 10 мл 2% раствора ПДМДААХ в водно-этанольной смеси (2:1), затем 10 мл 2% раствора натриевой соли КМЦ в смеси этанол-вода (1:2). Эффект от закрепления поверхности тот же, что и в предыдущем случае.

Пример 7. Поверхность сырцового кирпича (20x20x20 см³) античной стены на Дальверзин-тепе обрабатывают смесью сильных полиэлектролитов в растворителе, представляющем тройную смесь: хлорида натрия-ацетона-воды (20:20:60), 2% растворами натриевой соли КМЦ с ММ 100000 и 2% растворами ПДМДААХ с ММ 100000. Для приготовления 20 мл смеси берут по 10 мл раствора каждого полиэлектролита. Смесь наносят на поверхность пульверизатором. После обработки поверхность сохраняет неизменными цвет и фактуру, меление прекратилось.

Пример 8. Поверхность сырцового кирпича (20x20x20 см³) древней стены в буддийском храме античного городища Дальверзин-тепе обрабатывают смесью слабых полиэлектролитов в двойном растворителе: аммиак-вода. Для приготовления 20 мл смеси берут 10 мл 2% раствора полиакриловой кислоты с ММ 200000 в 1% растворе аммиака в воде и 10 мл 2% раствора поливинилпирролидона с ММ 200000 в 1% растворе аммиака в воде. Смесь наносят на поверхность пульверизатором. Цвет и фактура после нанесения защитного покрытия остается неизменным, поверхность образца не мелила.

Во всех приведенных примерах поверхность обрабатывают однократно в случае последовательного нанесения полиэлектролитов (примеры 5 и 6), каждый из них только по одному разу наносился на поверхность.

Все способы нанесения состава, отраженные в примерах 1-8, повторяют на модельных кубиках из глины, размером 2x2x2 см³. Глина, применявшаяся для изготовления модельных образцов, содержала по 2% специально введенных сульфата и хлорида натрия. По способу, приведенному в примере, обрабатывают каждую грань кубика. Результаты испытаний укрепленных образцов на водо-, соле-, термо- и светостойкость приводятся в таблице, которая включает и контрольные примеры. Контрольные примеры выполняют на аналогичных модельных кубиках, содержащих 4% введенных водорастворимых солей. Для всех образцов проводят ту же серию испытаний.

Испытания на водостойкость проводят путем последовательного увлажнения образца в водопроводной воде и высушивания при комнатной температуре. Один цикл испытаний на солестойкость включал увлажнение образца в течение часа в 14% растворе сульфата натрия в воде.

Светостойкость и термостойкость исследовались в везерометре при облучении лампой ПРК-2, 70% влажности и температуре 50^oC.

Из таблицы следует, что последовательность нанесения полиэлектролитов не влияет на свойства покрытия можно сначала наносить полиоснования, затем поликислоту и наоборот (примеры 5, 6).

Использование предлагаемого способа по сравнению с существующими способами позволяет получить следующие преимущества: сообщить защитному покрытию большую атмосферостойкость и прочность; исключить негативное влияние защитного покрытия на цвет обработанной поверхности.