КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
Кремнийорганические материалы включают разные по химическому составу и молекулярной массе полимеры, олигомеры (смолы) и низкомолекулярные соединения (кремнийорганические жидкости).
Общими для этих соединений свойствами является их свето-, влаго- и атмосферостойкость, пропитывающая способность, паропроницаемость. В зависимоси от химического строения основной цепи эти соединения делятся на три
R R R R
группы: полиорганосилоксаны - Si - O-, силазаны - Si - NH - и силаны - Si - Si -, где
R R R R
R - CH3, C2H5, C6H5.
В промышленности эти соединения используют в качестве:
1/ гидрофобизирующих жидкостей,
2/ клеев, лаков,
3/связующих для пластмасс.
В реставрационной практике кремнийорганические олигомеры применяются более 30 лет:
1/ для гидрофобизации авторского материала для придания ему водоотталкивающих свойств,
2/ в качестве укрепляющих материалов для реставрации объектов из пористых материалов:
- скульптура или архитектурные детали из камня, мрамора, кирпича, известняка и песчаника,
- штукатурное основание живописи,
- наружные росписи,
- музейные экспонаты из дерева, камня, керамики.
Свойства кремнийорганических материалов.
· гидрофобизирующие свойства;
· высокая атмосферостойкость - стойкость к действию влаги и перепаду температур.
Примечание: эти соединения подвергаются кислотному и щелочному гидролизу, поэтому объекты, находящиеся на открытом воздухе в зоне промышленных городов с повышенным содержанием оксидов азота и серы, требуют повторного укрепления кремнийорганическими материалами через каждые 15-20 лет;
· более низкое, чем у акрилатов, грязеудержание;
· низкая вязкость и поверхностное натяжение, обуславливающие высокую проникающую способность, что позволяет проводить структурное укрепление руинированных пористых объектов на глубину до 50 мм растворами высокой концентрации или 100% жидкостями;
· сохранение паропроницаемости укрепляемых объектов (необходимо при реставрации стенописей, дерева и скульптуры из камня);
· высокая биостойкость - гидрофобные свойства, которые кремнийорганические продукты придают объектам, предупреждают рост микрогрибов и микроводорослей.
Основной недостаток: полная необратимость. Это связано с тем, что укрепляющий эффект достигается в результате реакции поликонденсации олигомеров с образованием трехмерных структур, нерастворимых ни в одном растворителе.
В большинстве случаев имеет место химическое взаимодействие с авторским материалом, что, с точки зрения теории реставрации, является абсолютно недопустимым.
В отечественной и зарубежной практике эти материалы наряду с акрилатами являются широко используются в реставрационных целях.
Среди материалов промышленного изготовления наиболее часто употребляются - метилтриэтоксисиланы (МТЭОС), этилсиликаты (КУС, ЭТС-40), полиметил- и полиметилфенилсилоксановые жидкости (ГКЖ-8, 8М), кремнийорганические лаки КО-979 и др., силазановые олигомеры МСН-7, силазановые смолы марок 174-74 (К-15/3) и 141-50К.
Для защиты поверхности кирпичной и белокаменной кладки от воздействия влаги и биопоражения в реставрационной практике применяются гидрофобизирующие кремнийорганические жидкости (ГКЖ) типа ГКЖ-94, ГКЖ-136-41 (ГОСТ10834-76) в виде 3 – 5% растворов в органических растворителях. Они способны глубоко проникать вглубь материала и надолго сохранять водогрязеотталкивающий эффект (~5 лет), что препятствует жизнедеятельности биоороганизмов на поверхности кладки.
Общая практика применения различных укрепляющих составов для камня памятников архитектуры показала, что наиболее перспективным является применение кремнийорганических соединений типа оксисиланов. Это мономерные жидкости, хорошо смачивающие камень и впитывающиеся в него, которые под влиянием воды (присутствующей в порах камня, вводимой консервирующим раствором или влаги воздуха) гидролизуются с образованием трехмерного геля кремниевой кислоты, который выстилает изнутри поры камня и тем самым упрочняет его. Это процесс эффективно регулируется катализаторами.
За рубежом применяются аналогичные материалы,выпускающиеся фирмами Wacker (Германия), Rhon Paulence (Франция), Bayer (Германия), General Electric(США), Dow Corning(США)
Области применения:
· структурное укрепление основы настенной живописи - штукатурки, кирпичной кладки, кладочного раствора (смола 174-74 в виде раствора в уайт-спирите или бензине 5% концентрации);
· структурное укрепление резного белокаменного декора, архитектурных деталей из кирпича, известняка, песчаника (КУС, МСН-7 или растворы смолы 174-74);
· структурное укрепление скульптуры из камня (МСН-7, силазановые смолы фирмы Wacker);
· реставрация изразцов, керамики, майолики, стекла, эмалей, витражей - для структурного укрепления, а также в качестве покровных лаков и связующего для доделочных масс (КО-979);
· гидрофобизация и структурное укрепление деструктированного красочного
слоя наружных росписей (смола К-42 и 174-74, 136/41, «Разакор»));
· гидрофобизация предметов прикладного искусства из дерева и холстов
станковой масляной живописи (смола К-42 и продукт 141-50К).
ЭПОКСИДНЫЕ СМОЛЫ
К эпоксидным смолам относятся олигомеры или полимеры, содержащие эпокси-группы в цепи О или концевые О.
> С С < -СН2 - СН - СН2 -
Эпоксидные смолы – представляют жидкие или твердые вещества с м.м. 300-350.
Вреставрации применяются эпоксидные клеи, как правило, двухкомпонентные системы,состоящие из смолы и отвердителя: в качестве отвердителей чаще всего используют полиэтиленполиамин (ПЭПА), реже - многоосновные кислоты и их ангидриды, фенолформальдегидные смолы и др.
Эпоксидные клеи характеризуются следующими свойствами:
· очень высокой адгезией практически к любым подложкам (металлам, стеклу, бетону и др., прочность на сдвиг составляет более 45 МПа);
· высокой химической стойкостью, влагостойкостью, атмосферостойкостью;
· очень высокой прочностью клеевого шва;
· при отверждении дает незначительные усадки.
К отрицательным свойствам следует отнести абсолютную необратимость после отверждения и потемнение клеевого шва в процессе старения.
Поэтому эти соединения непригодны для склеивания фрагментов экспонатов из мрамора, белого камня, фарфора и др. предметов из светлоокрашенных материалов.
В случае склейки эпоксидным клеем руинированных предметов, высокая прочность клеевого шва может быть причиной его разрушения по авторскому материалу.
Эпоксидные клеи нашли ограниченное применение при реставрации стекла, витражей, эмалей, в отдельных случаях возможно их применение для склейки фрагментов каменной скульптуры из окрашенного материала.
Можно избежать окрашивания клеевых швов, если использовать оптические эпоксидные клеи, разработанные в промышленности специально для склеивания
деталей оптических приборов.
Это оптические клеи марок ОК-72 фт15, ОК -72 фт 5.
Клеи применятся сразу же после смешения.
Время отверждения и жизнеспособность клея после введения отвердителя определяется типом последнего, например, в случае ПЭПА жизнеспособность смеси составляет 1 - 2 часа, а время полного отверждения при комнатной температуре составляет 4 - 12 часов.