王 嬌

(西北師范大學(xué) 歷史文化學(xué)院,甘肅 蘭州 730070)

文物的風(fēng)化表現(xiàn)為文物在各種環(huán)境因素作用下使得文物變得脆弱或表面形貌改變，對文物防風(fēng)化保護(hù)材料要慎重選擇。有機(jī)硅材料在化學(xué)結(jié)構(gòu)上含有Si-O活性集團(tuán)，可水解，會吸附于文物表面，又含有非極性烷基，具有疏水作用。將有機(jī)硅材料用于文物的防風(fēng)化保護(hù)中可延緩文物老化，使其長存于世。國外很早就將有機(jī)硅材料運用于文物防風(fēng)化保護(hù)中：1960—1970年，硅酸乙酯研究成熟并運用到文物保護(hù)中。我國于80年代首次研制了有機(jī)硅防風(fēng)化材料SioR-17，通過反復(fù)實驗檢測，在外觀、防水等方面都有良好效果，且各項指標(biāo)都比應(yīng)用于德國科隆大教堂的美國防風(fēng)化材料更優(yōu)。隨著社會的發(fā)展，各國對有機(jī)硅防風(fēng)化材料的研究也更加深入，有機(jī)硅材料在文物防風(fēng)化保護(hù)中的應(yīng)用也日趨增多。

1 石質(zhì)文物的風(fēng)化類型

文物的風(fēng)化是文物在外界環(huán)境的影響下出現(xiàn)氧化反應(yīng)，使得文物出現(xiàn)一些破壞、分解的現(xiàn)象。有機(jī)硅材料具有很高的穩(wěn)定性，有很好的耐候性、耐熱性、耐化學(xué)藥品性、憎水性，對紫外線、臭氧有良好的穩(wěn)定性等優(yōu)勢，將它用于文物的防風(fēng)化保護(hù)是不錯的選擇。故而經(jīng)常用有機(jī)硅材料來保護(hù)文物，以防止、減緩進(jìn)一步的風(fēng)化。

石質(zhì)文物的疏松多孔、出現(xiàn)細(xì)小裂縫，磚瓦質(zhì)文物的酥松、表皮粉化脫落，陶質(zhì)文物的酥粉，古代墓碑上文字的模糊和掉落、外觀顏色變暗變深等都屬于文物的風(fēng)化。文物的風(fēng)化主要分為化學(xué)風(fēng)化、物理風(fēng)化、生物分化三種類型[1]。

當(dāng)石質(zhì)、土質(zhì)、陶質(zhì)、磚瓦質(zhì)、骨角質(zhì)文物中浸入水時，水在其中結(jié)冰，體積膨脹，產(chǎn)生很大的壓力形成冰脹破壞，即原來的縫隙擴(kuò)大，冰融化成水后，水即刻向內(nèi)填充到擴(kuò)大的裂縫中。如此地反復(fù)這個過程，裂縫由小變大，更加向內(nèi)延伸，使文物形成裂隙、脫落和破碎、變脆現(xiàn)象。當(dāng)水作為溶劑，硅酸鹽類文物中的礦物會溶于水，這樣導(dǎo)致文物中的一部分易溶物被水溶解后隨水流失，導(dǎo)致文物孔隙增大，減小了顆粒間的粘結(jié)力，使文物變得脆弱、硬度降低，也降低了抗風(fēng)化的能力。

溫度的變化對文物也具有極強(qiáng)的破壞性，尤其是對室外文物。白天溫度較高，致使文物體積增大，生成內(nèi)應(yīng)力；到晚上溫度下降，物體表面開始散熱，體積收縮，產(chǎn)生張力。這樣膨脹、收縮不斷地重復(fù)產(chǎn)生壓力和張力，讓石質(zhì)、土質(zhì)、磚瓦質(zhì)文物疏松、脫落、崩解。

生物的生命活動對文物產(chǎn)生的機(jī)械破壞，不僅影響文物的外表，而且它們可以分泌出使石質(zhì)、土質(zhì)文物風(fēng)化的腐蝕劑，加速文物風(fēng)化，植物根分泌出的有機(jī)酸與文物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)破壞文物，加速文物老化。

2 烷氧基硅烷單體

因滲透性好，有良好防水性、抗壓性，我國運用于石質(zhì)文物防風(fēng)化保護(hù)中的烷氧基硅烷RnSi(0R)4-n也有很多，而且都取得良好效果，使石質(zhì)文物得以長久保存。

2.1 防風(fēng)化機(jī)理

烷氧基硅烷，特別是長鏈烷氧基硅烷運用于文物保護(hù)時需經(jīng)過三個過程，即水解、縮聚、凝膠化[2]107。首先是水與硅原子直接相連的原子或原子團(tuán)發(fā)生水解反應(yīng)，生成脂肪醇和硅醇，如反應(yīng)式1。

反應(yīng)式1 烷氧基硅烷水解反應(yīng)

再是烷氧基硅烷與硅烷醇縮聚過程中失去水，形成-Si-O-Si-鍵，如反應(yīng)式2。

反應(yīng)式2 硅烷醇與烷氧基硅烷的縮聚反應(yīng)

進(jìn)一步聚縮過程當(dāng)中聚合物形成凝膠[2]107，此過程中生成的烷基聚硅氧烷在文物孔隙中沉淀形成的-Si-O-Si-鍵，可將風(fēng)化松散的顆粒連接起來起到加固作用，水解聚合形成長鏈烷基聚硅氧烷，由于碳鏈的增長，憎水基團(tuán)烷基的增長，膜的厚度也增長了，具有較好的疏水能力，能起到防風(fēng)化保護(hù)作用。

2.2 烷氧基硅烷單體在石質(zhì)文物防風(fēng)化保護(hù)中的應(yīng)用

有機(jī)硅材料是一種介于無機(jī)材料與有機(jī)高分子之間的聚合物[3]26。正硅酸乙酯、甲基甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷(MTES)、甲基三甲基硅烷等烷氧基硅烷單體都曾被運用于文物的防風(fēng)化保護(hù)中，并獲得一定的成效。

2.2.1 正硅酸乙酯

楊雋永、萬俐、陳步榮等[4]2374針對印山越國王陵墓坑邊坡的防風(fēng)化保護(hù)選擇局部巖壁進(jìn)行室內(nèi)化學(xué)加固試驗，采用體積比為1∶1的正硅酸乙酯原液與無水乙醇的正硅酸乙酯溶液做保護(hù)劑對嚴(yán)重風(fēng)化的表層部位噴若干遍。最后結(jié)果顯示，加固后的巖壁的顏色改變很小，加固前手觸感覺較軟、質(zhì)地疏松的巖壁風(fēng)化層加固后硬度增強(qiáng)抗壓強(qiáng)度和耐水性有所提高，滲透性能也優(yōu)于其他材料。

2.2.2 甲基三甲氧基硅烷

謝振斌采用甲基三甲氧基硅烷材料對四川省內(nèi)風(fēng)化較嚴(yán)重的摩崖造像區(qū)的砂巖進(jìn)行封護(hù)處理[5]10。結(jié)果表明，甲基三甲氧基硅烷是烷基硅氧烷中水解縮合最快的，以甲基三甲氧基硅烷材料處理砂巖后文物憎水性和耐老化性都有所提高，但多次反復(fù)實驗結(jié)果顯示，甲基三甲氧基硅烷材料或許對石刻表面產(chǎn)生表面開裂等副作用，故石刻文物保護(hù)中應(yīng)慎用[5]14。

2.2.3 甲基三乙氧基硅烷材料

黃克忠、蔡潤等[6]用甲基三乙氧基硅烷對克孜爾石窟進(jìn)行了保護(hù)試驗且獲得了很好的成果。

2.2.4 WD-10

WD-10是十二烷基三甲氧基硅烷，由武漢出產(chǎn)，應(yīng)用于石質(zhì)文物表面時，具有很好的疏水表面封護(hù)效果，能起到防物理、化學(xué)風(fēng)化的保護(hù)作用。甄廣全[7]將WD-10用于大雁塔塔頂?shù)谋Ｗo(hù),將其涂刷于大雁塔青磚以及故宮磚上，做體積、吸水率等測定，發(fā)現(xiàn)效果很好。1998年取西安半坡遺址土質(zhì)做試驗，于1999年用于陜西乾陵石刻上，并于2003年將其運用于陜西西安大雁塔的塔檐保護(hù)中，皆有顯著的憎水作用。

文物防風(fēng)化材料烷氧基硅烷單體可滲入文物的內(nèi)部，耐候性、耐久性好，可以調(diào)節(jié)聚合速度，有透氣性和一定的抗壓強(qiáng)度，防水性較好、抗老化性較強(qiáng)，使用后不改變原貌。其缺點是價格高，毒性較大。使用硅酸乙酯單體時，若有過多的水會使材料水解多于聚合，從而造成粗糙且脆弱的表面，并且濕度低時材料的固化速度較慢，且其氧化硅含量低，導(dǎo)致脆性較大。

3 有機(jī)硅低聚物

烷氧基硅烷低聚體是烷氧基硅烷部分水解的聚合物，它們具有水解和縮聚能力，其氧化硅含量比硅酸乙酯高。也有學(xué)者將甲基三甲氧基硅烷低聚體、甲基三乙氧基硅烷低聚體及硅酸乙酯低聚體等用于石質(zhì)文物防風(fēng)化保護(hù)，且取得顯著成效。

3.1 防風(fēng)化機(jī)理

有機(jī)硅低聚合物可以在風(fēng)化的多孔材料上形成一層空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，進(jìn)入微小的孔壁上卻不會封閉其通道，也可以將風(fēng)化的即將脫落的顆粒連接。這層網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)進(jìn)一步水解縮合,水分揮發(fā),留下孔洞,形成不連續(xù)小分子膜，這樣會使水的接觸角增大，使文物張力降低到與有機(jī)硅材料的張力同等水平，因此防止了液態(tài)水滲入材料內(nèi)部，而水汽及空氣則通過防水膜滲透出來，從而使文物基材透氣透水。

3.2 烷氧基硅烷低聚體在石質(zhì)文物防風(fēng)化保護(hù)中的應(yīng)用

低聚物中的氧化硅含量較有機(jī)硅單體高，碳鏈長度較有機(jī)硅單體長，益于憎水基垂直定向以及堆砌和分布，相鄰?fù)榛g的疏水作用加倍突顯，膜層的厚度隨憎水基團(tuán)的增長而增加，從而增加了膜層的化學(xué)穩(wěn)定性。有機(jī)硅低聚體中的Si-O鍵離解能比較大,對光、熱穩(wěn)定,抗紫外線、耐水性好,表面能低等優(yōu)異性能，故而許多研究者將有機(jī)硅低聚物作為文物的防風(fēng)化材料來保護(hù)文物。

3.2.1 甲基三甲氧基硅烷低聚體

蔣思維等[8]對風(fēng)化石材的成分以及風(fēng)化原因進(jìn)行分析，使用甲基三甲氧基硅烷低聚體對重慶大足寶頂摩崖造像等做了防風(fēng)化保護(hù)處理，四川氣候潮濕多雨，保護(hù)材料要有很好的耐水性，在使用甲基三甲氧基硅烷低聚體后發(fā)現(xiàn)石質(zhì)表面強(qiáng)度得到提高，耐酸憎水性提升，效果良好。

3.2.2 甲基三乙氧基硅烷低聚體

日本曾使用Si含量為28%的甲基三乙氧基硅烷低聚體溶液對日本沖繩的著名建筑Sunuiyamutaki石門進(jìn)行灌漿加固和防潮等防風(fēng)化保護(hù),1年后,填充部分的表面顏色已與周圍顏色接近[9]。

3.2.3 硅酸酯低聚體

趙強(qiáng),邱建輝等[10]31研制了以甲基三乙氧基硅烷(MTEOS)、正硅酸乙酯等為單體,縮聚的硅酸酯低聚體用于石質(zhì)文物，滲透性好，耐酸堿性明顯提高，從外觀上看,老化無明顯變化。低聚體對石質(zhì)文物顆粒有加固作用，使石質(zhì)強(qiáng)度增大。

有機(jī)硅低聚體材料是一種聚合形成的低聚體,作為文物防風(fēng)化材料它具有硅氧鍵的透水透氣性好、價格低、黏度低，可以深層滲透，耐氣候性、耐老化性強(qiáng)，抗鹽析，防塵效果好,相對分子質(zhì)量低，滲入材料微孔能力強(qiáng)而不會因固化應(yīng)力對文物造成損害。其缺點是儲存期短，有一定的毒性，會給石刻文物造成副作用，所以在石刻文物中要慎用。

4 硅樹脂

有機(jī)聚硅氧烷(或硅樹脂)含無機(jī)硅氧鏈和有機(jī)碳?xì)滏渻刹糠郑捎袡C(jī)硅單體在催化劑作用下水解縮聚制得，或由不同的易水解單體水解縮聚生成[2]107。有機(jī)硅樹脂以苯基三氯硅烷、二苯基二氯硅烷、甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、甲基苯基二氯硅烷等烷基硅氧烷為原材料，用H2O作為固化劑，通過控制pH值來控制水解速度聚合而成。

4.1 防風(fēng)化機(jī)理

烷氧基硅烷的聚合物聚硅氧烷(或硅樹脂)化學(xué)結(jié)構(gòu)中含有C-C鏈又含有Si-O鏈，與文物接觸時它的-Si-O-Si-鏈鍵與文物接觸時滲透到文物中固化后會跟文物的-Si-O-Si-鍵結(jié)合形成-Si-O-Si-網(wǎng)膜，均勻地分布于文物表面的孔壁上，將已松散或?qū)⑺缮⒌牡V物顆粒連接起來，使文物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加細(xì)密，從而提高文物的整體性和強(qiáng)度[4]2370。聚硅氧烷層與層之間因只能通過單個水分子的極小孔隙，以故烷基硅氧烷能使水蒸氣透過，起到透氣性作用。

4.2 硅樹脂在石質(zhì)文物防風(fēng)化保護(hù)中的應(yīng)用

文物有很好的吸水性,經(jīng)有機(jī)硅樹脂處理,文物的毛細(xì)管內(nèi)形成凸形液面,液面下降，不易通過毛細(xì)管吸水，其吸水量降低。往往通過對比研究涂保護(hù)劑前后文物外觀顏色的變化、透氣性、耐水性、耐候性、抗紫外光能力、耐沖擊實驗、凍融實驗后的各項數(shù)據(jù)來評價所選保護(hù)材料的性能是否優(yōu)良，硅樹脂在文物防風(fēng)化中的應(yīng)用也逐漸被人們所重視。

有學(xué)者將SP一3硅酮防水劑和GDJ有機(jī)硅接枝聚合物用于杭州部分風(fēng)景點石雕上，結(jié)果表明防風(fēng)化效果良好[11]。

4.2.1 有機(jī)聚硅氧烷

王娜，梁軍艷等[12]選擇有機(jī)聚硅氧烷(Remmers 300)、丙烯酸酯類聚合物(Paraloid B72)等5種材料對廣元千佛崖砂巖石刻進(jìn)行防風(fēng)化檢驗。德國產(chǎn)的Remmers 300其主要成分正硅酸乙酯，無色透明。滲入加固后，通過測驗砂巖石刻的吸濕性、耐水性、抗壓強(qiáng)度、耐凍融性、硬度、粘接強(qiáng)度等習(xí)性，結(jié)果顯示，分子量小、滲透性強(qiáng)，能明顯地降低砂巖的吸水率和吸濕量的有機(jī)硅類(Remmers 300)保護(hù)材料可明顯提高砂巖耐水性和耐濕性。經(jīng)多次的研究表明Remmers 300針對疏松、風(fēng)化嚴(yán)重的石質(zhì)文物有很好的效果。

4.2.2 二甲基聚硅氧烷

印度Bhargav J S處理被酸雨腐蝕而風(fēng)化的石碑時使用二甲基聚硅氧烷，二甲基、二苯基聚硅氧烷和硅油使其強(qiáng)度和膠接性能得以改良，同時具備較好的疏水性[13]。

4.2.3 甲基硅樹脂

胡一紅,劉樹林做文物防風(fēng)化研究時對比防水3號、甲基硅樹脂等十幾種高分子材料做了一系列的研究實驗，最后比較得出甲基硅樹脂是良好的磚石質(zhì)文物防風(fēng)化保護(hù)材料[14]36。甲基硅樹脂涂膜涂于文物表面，表面顏色未產(chǎn)生變化，文物的憎水性、耐酸、耐堿、耐熱老化等性能均有所提高。

聚硅氧烷有良好的憎水性、耐候性、耐磨蝕、耐污性及耐老化性，具有良好的疏水透氣性能，抗鹽析，防塵效果好。但其缺點是固化時間長，溫度高,大面積施工不方便，強(qiáng)度小、附著力小、價格偏高、儲存期短、有毒，而且有過多的水分時使材料水解多于聚合，會形成粗糙、脆弱的表面，較差的防水性，尤其是樹脂溶液黏度過大，導(dǎo)致滲透性變差，所以應(yīng)使用稀釋劑和固化劑。

5 有機(jī)硅材料的復(fù)合物

有機(jī)硅復(fù)合物是指兩種或兩種以上有機(jī)硅材料結(jié)合使用而構(gòu)成的新的有機(jī)硅材料。有機(jī)硅復(fù)合物中利用和研發(fā)較多為硅酸乙酯與其他有機(jī)硅的復(fù)合物，且對比多次試驗成果得出，其中有機(jī)硅占總質(zhì)量為8%時的滲透性、透氣透水性最佳。二氧化硅-有機(jī)硅復(fù)合材料由于兼具無機(jī)二氧化硅和有機(jī)硅的特性而具有廣闊的應(yīng)用前景[15]44。

5.1 防風(fēng)化機(jī)理

有機(jī)硅材料的復(fù)合物是單體、低聚體或樹脂聯(lián)合使用。有機(jī)硅材料的主鏈為無雙鍵存在的-Si-O-Si-O-鏈,以故不容易被紫外光和臭氧所分解，但它可耐高溫，耐低溫。Si-O鍵鏈長度越長則有機(jī)硅擁有更好的熱穩(wěn)定性以及耐輻照和耐候性能。聚硅氧烷化合物活性很低，故而穩(wěn)定性強(qiáng)，而且聚集的硅氧烷薄膜，不會影響文物的原來的組成結(jié)構(gòu)，不會阻塞文物的孔隙。兩種有機(jī)硅材料結(jié)合構(gòu)成新材料，性能提升。化合物碳鏈的增加，有利于憎水基垂直定向，緊緊堆砌和排列，使相鄰?fù)榛g的疏水化作用得以充分發(fā)揮，且憎水基團(tuán)的增長也增加了膜層的厚度，故而使膜層的化學(xué)穩(wěn)定性增加了[3]27-28。有機(jī)硅復(fù)合物用于文物防風(fēng)化保護(hù)材料可以滿足單一有機(jī)硅材料所不能滿足的性能，有機(jī)硅在自然環(huán)境中的使用壽命可達(dá)幾十年。

5.2 有機(jī)硅的復(fù)合物在石質(zhì)文物防風(fēng)化保護(hù)中的應(yīng)用

單一的有機(jī)硅類材料通常難以滿足文物防風(fēng)化保護(hù)的要求，但是有機(jī)硅復(fù)合物卻可以通過控制有機(jī)硅單體、聚合物的種類和用量進(jìn)一步調(diào)節(jié)復(fù)合物的各種性能，來達(dá)到保護(hù)文物的目的。通過各種試驗，無論是室內(nèi)的研究實驗，還是對室內(nèi)、室外文物的現(xiàn)場保護(hù)，有機(jī)硅復(fù)合材料都取得優(yōu)良效果。

5.2.1 Wr-290

硅烷及硅氧烷的復(fù)合體Wr-290，德國Wacker公司生產(chǎn)，它的耐水性能好，有較好的耐酸、耐堿、耐熱老化等性能。涂于磚石上觀察涂膜變化結(jié)果，具有較好的耐熱老化性能、有較好的耐鹽性能，也未出現(xiàn)龜裂、剝脫現(xiàn)象。Wr-290加固的磚樣在經(jīng)過15次循環(huán)后,磚表面部分地方開始酥粉，經(jīng)過21次循環(huán)后,磚表面酥粉、剝蝕,但因防紫外線能力較差,故憎水作用明顯減弱[14]37。

5.2.2 甲苯溶液

甲苯溶液為甲基三乙氧基硅烷與硅酸乙酯的混合物，倫敦塔、多佛城堡、博爾索弗城堡和希臘海神廟等建筑皆用此材料處理，結(jié)果顯示涂甲苯溶液后文物機(jī)械強(qiáng)度、其耐水性和耐久性等方面得以提高[14]38。

5.2.3 RC80

有機(jī)硅的復(fù)合物是摩崖石刻的理想保護(hù)材料。G.Rizzo，L.Ercoli等使用RC80和其他三種材料對意大利建筑石材的變色和裂痕進(jìn)行了保護(hù)試驗[2]107，并對比了這四種材料的效果，成果顯示RC80的修復(fù)效果最佳，長期穩(wěn)定。

5.2.4 硅酸酯低聚體

趙強(qiáng)等采用以甲基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯等單體溶液縮聚制硅酸酯低聚體作為石質(zhì)文物保護(hù)材料[10]26。噴涂后對試樣進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)耐可溶性鹽、耐酸堿性、耐紫外光、透氣性和抗凍融性均有不同程度的提高，結(jié)果表明硅酸酯低聚體材料對石質(zhì)文物的保護(hù)有很好的效果。

5.2.5 納米二氧化硅納米有機(jī)硅復(fù)合材料

王文鵬，范敏等[15]44研制出一種在有機(jī)硅基體中添加經(jīng)過表面處理的納米二氧化硅納米有機(jī)硅復(fù)合材料，用來修復(fù)磚墻類文物，相對單采用有機(jī)硅基體作加固材料時固化強(qiáng)度提高，且降低生產(chǎn)成本。測試結(jié)果表明，有機(jī)硅復(fù)合材料噴涂后，材料能很好滲透到磚墻空隙中，對磚墻試樣的保護(hù)效果持久，無污染、滲透性好、耐老化性能好、其質(zhì)量變化不明顯，具有良好的耐老化性，色差變化不明顯，能很好地維持文物原貌。

有機(jī)硅的復(fù)合物作為文物防風(fēng)化材料黏度低，滲透力強(qiáng)，透水、透氣性好，有良好的粘接性、耐老化性、耐候性、耐熱性、抗紫外線性和保光性強(qiáng)，且易固化，形成網(wǎng)絡(luò)聚合物，提高文物整體強(qiáng)度。

6 有機(jī)硅改性材料

改性樹脂經(jīng)常使用有機(jī)硅樹脂和其他有機(jī)材料復(fù)合制成可聯(lián)合兩種材料的長處。我國已研制開發(fā)了多種有機(jī)硅改性環(huán)氧樹脂，德國的大部分石刻和大理石石碑都用了丙烯酸和硅樹脂混合來保護(hù)。

6.1 防風(fēng)化機(jī)理

改性后的有機(jī)硅樹脂以Si-O鍵組成，鍵能大，其耐老化性比未改性的強(qiáng)，有機(jī)硅改性丙烯酸乳液涂噴在文物表面形成牢固交聯(lián)的立體網(wǎng)絡(luò)-(Si-O-Si)-結(jié)構(gòu)，有較低的活化能，形成耐老化、耐水性好的膜，且不易與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，起防風(fēng)化作用。環(huán)氧樹脂改性的有機(jī)硅材料可形成穩(wěn)定的Si-O-C鏈，增加文物的耐腐蝕性，由于表面活性大，故而有極強(qiáng)的吸附作用，與文物接觸后會吸附于文物表面，改性材料的黏度接近于水的黏度、凝膠時間短且穩(wěn)定性好。有機(jī)硅改性材料，可和文物表面活性基或吸附水起縮合作用構(gòu)成主價鍵、氫鍵,或以偶極彼此吸引，從而使其連于文物表面，而使非極性的有機(jī)基團(tuán)排列向外形成一層憎水膜，故而起到很好的防風(fēng)化作用。

6.2 改性有機(jī)硅在石質(zhì)文物防風(fēng)化保護(hù)中的應(yīng)用

改性過的有機(jī)硅很適用于磚瓦、陶質(zhì)類、顏料、天然的玉石、土質(zhì)文物、石質(zhì)文物；改性過的有機(jī)硅含有可水解的Si-O活性集團(tuán)，這類活性集團(tuán)能吸附于需保護(hù)文物基材表面，形成一層透氣膜，又含有非極性烷基。非極性烷基部分會露在表面，具有疏水、耐老化性能，比單一有機(jī)硅材料的好，有的有機(jī)硅改性材料則兼具防風(fēng)化和加固作用，是一類不錯的文物防風(fēng)化材料。

6.2.1 Si-97

Si-97是二甲基硅烷、環(huán)氧硅烷、胺基硅烷等材料加入有機(jī)硅中改性而成[14]33。胡一紅、劉樹林在找出導(dǎo)致磚質(zhì)文物風(fēng)化的主要原因后,對防水3號、甲基硅樹脂、Si-97、Wr-290(硅烷及硅氧烷的復(fù)合體)、KH-402-ESR等十幾種高分子材料進(jìn)行試驗。將實驗結(jié)果重新整理，見表1。

表1 幾種防風(fēng)化高分子材料比較結(jié)果

由表1可知，幾種防風(fēng)化高分子材料中Si-97效果最佳，Si-97用于磚石質(zhì)文物防風(fēng)化保護(hù)中,使文物得到加固,達(dá)到防水、防風(fēng)化的目的[14]40。Si-97材料操作簡便、造價低、效果好,材料有良好的防水性、抗凍性、滲透性、透氣性、耐酸性，可使已風(fēng)化的磚質(zhì)文物得到有效的保護(hù)。胡一紅等1998年在天壇齋宮磚墻保護(hù)工程中采用Si-97進(jìn)行防護(hù)，1999年對宰牲亭、孔廟、神庫等多處磚質(zhì)文物亦使用該材料進(jìn)行了防風(fēng)化保護(hù)。經(jīng)后期多次回訪,發(fā)現(xiàn)顏色未改變，有較好的耐老化性，效果良好。

6.2.2 聚丙烯酸酯改性有機(jī)硅樹脂

廖原,齊暑華等[16]合成了具有良好的附著力，滲透力較好，抗微生物侵蝕，耐水、耐酸雨，抗冰凍、可逆的聚丙烯酸酯改性有機(jī)硅樹脂，經(jīng)抗鹽酸、耐水、抗紫外線、凍融、戶外埋藏及耐老化等性能測試，對茂陵博物館漢代石質(zhì)文物保護(hù)達(dá)15年之久，對西安碑林博物館明代質(zhì)地為白色、較堅硬、身側(cè)和腿部被腐蝕的石蹲獅保護(hù)達(dá)9年，專家們評定結(jié)果：該材料不改變石獅原貌，不發(fā)亮、耐水、耐鹽酸，保護(hù)效果好。

6.2.3 改性鈦硅保護(hù)劑

劉佳將改性鈦硅保護(hù)劑用于大足寶頂山31號龕造像的龕底，測試吸水率、耐污性、耐酸性、抗紫外老化等指標(biāo)。結(jié)果表明:在改性硅保護(hù)劑中添加鈦酸四丁酯(TBOT)體積分?jǐn)?shù)占1.0%、1.9%，且添加表面活性劑聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯(F127)改性鈦硅保護(hù)劑；在改性硅保護(hù)劑中添加TBOT體積分?jǐn)?shù)占2.2%、2.7%且添加表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)改性鈦硅保護(hù)劑；在改性硅保護(hù)劑中添加TBOT體積分?jǐn)?shù)占1.0%且添加表面活性劑正辛胺的改性鈦硅保護(hù)劑對風(fēng)化石質(zhì)文物具有顯著的保護(hù)效果[17]。

改性有機(jī)硅作為文物防風(fēng)化材料粘力強(qiáng)，耐高溫、耐腐蝕、耐光性好，有較高的透氣性，耐酸堿性、耐久性、耐水性能好，抗鹽析、防塵。尤其是其顯著的力學(xué)強(qiáng)度、優(yōu)良的光學(xué)透明性，比純有機(jī)硅樹脂更穩(wěn)定、耐熱、耐候性，且其與其他溶劑的相容性得以改善，并降低了成本。

7 總結(jié)

在已知的試驗以及運用中可發(fā)現(xiàn)，當(dāng)有機(jī)硅材料中的氧化硅含量比較低時，用于文物會致使文物強(qiáng)度增加，但文物脆性會明顯提高，文物表層容易形成脫落。復(fù)合材料與改性材料的耐候性、耐熱性、穩(wěn)定性都要比單一的有機(jī)硅材料高一些，固化性能比單個的有機(jī)硅材料也有所提高，固化時間也有所縮短。

我國后期研制出來的復(fù)合物，以及改性材料的粘附力、耐老化性、耐水性能都有所提升，且穩(wěn)定性好，防風(fēng)化能力比前期的單體、低聚體及硅樹脂的優(yōu)良。但有機(jī)硅材料的壽命問題比較突出，一般在十幾年到幾十年之間，還需要突破，故我們還需進(jìn)一步深入研究，不斷改進(jìn)，針對不同文物，不同環(huán)境、不同程度的風(fēng)化，研制出相應(yīng)的防風(fēng)化材料保護(hù)文物。