Εύη Καραγιαννίδου Χημικός Α.Π.Θ. ΟΙ ΕΠΟΞΕΙΔΙΚΕΣ ΚΟΛΛΕΣ ΣΤΗΝ ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΕΡΓΩΝ ΤΕΧΝΗΣ ΑΠΟ ΓΥΑΛΙ ή ΚΕΡΑΜΙΚΟ

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ Εύη Καραγιαννίδου Χημικός Α.Π.Θ. ΟΙ ΕΠΟΞΕΙΔΙΚΕΣ ΚΟΛΛΕΣ ΣΤΗΝ ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΕΡΓΩΝ ΤΕΧΝΗΣ ΑΠΟ ΓΥΑΛΙ ή ΚΕΡΑΜΙΚΟ ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΚΙΝΗΤΙΚΗΣ ΣΚΛΗΡΥΝΣΗΣ ΤΟΥΣ ΜΕ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ FTIR Επιβλέπων Καθηγητής : Δημ. Αχιλιάς Διπλωματική Εργασία για την απόκτηση Μεταπτυχιακού Διπλώματος Ειδίκευσης ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ ΙΟΥΝΙΟΣ 2005

2 2005 Ευρύκλειας Καραγιαννίδου ALL RIGHTS RESERVED

3 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Οι εποξειδικές κόλλες θεωρούνται ως οι περισσότερο χρησιμοποιούμενες κολλητικές ουσίες στην αποκατάσταση έργων τέχνης από γυαλί ή κεραμικό. Πρόκειται για κόλλες δύο συστατικών, της ρητίνης Α και του σκληρυντή - Β που προσδίδουν ισχυρή κόλληση, εξαιρετικά χαμηλή συρρίκνωση και αντοχή στην υγρασία και τις μηχανικές τάσεις. Μεγάλο ενδιαφέρον παρουσιάζει ο χρόνος σκλήρυνσης της ρητίνης, εφόσον αυτός αποτελεί και το χρόνο που ο χρήστης έχει στη διάθεσή του για την εφαρμογή της κόλλας. Σκοπός της έρευνας είναι η μελέτη της κινητικής σκλήρυνσης δύο κολλητικών ουσιών, της Araldite 2020 και της Araldite AY103 & HY956 με τη Φασματοσκοπία Υπερύθρου (FTIR). Η μελέτη βασίστηκε στην καταγραφή του φάσματος υπερύθρου στην περιοχή ( cm -1 ) μιγμάτων ρητίνης σκληρυντή με διαφορετικές αναλογίες, σε διαφορετικές θερμοκρασίες και χρόνους σκλήρυνσης. Με βάση τα πειραματικά δεδομένα υπολογίστηκε ο βαθμός και η ταχύτητα σκλήρυνσης των δύο κολλητικών ουσιών.

4 ABSTRACT Epoxy resins are widely used as adhesives in the preservation of works of art from glass or ceramic. They are two-part adhesives, consisting of a resin -Α and a hardener - Β, that perform strong adhesion, extremely low shrinkage and resistance to humidity and mechanical stresses. The time required for the complete cure of an epoxy system is of great importance since it is also the time available for the application of the adhesive. The purpose of this work is the study of the curing kinetics of two epoxy adhesives, Araldite 2020 and Araldite AY103 &HY956 with FTIR Spectroscopy. The study was based in the collection of infrared spectra, in the middle range ( cm -1 ), of mixtures of resin and hardener in different portions and also in different temperatures and curing times. According to the experimental results the degree of cure and the reaction rates of the two epoxy adhesives were calculated.

5 ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ Σελίδα ΠΕΡΙΛΗΨΗ i ABSTRACT.ii ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ...iii ΛΙΣΤΑ ΠΙΝΑΚΩΝ..vi ΛΙΣΤΑ ΣΧΗΜΑΤΩΝ.viii I. ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑΣ II. ΕΡΓΑ ΤΕΧΝΗΣ ΑΠΟ ΓΥΑΛΙ & ΚΕΡΑΜΙΚΟ 2.1 Έργα τέχνης από γυαλί Ιστορική εξέλιξη Δομή και σύσταση του γυαλιού Παρασκευή γυάλινων αντικειμένων Κεραμικά έργα τέχνης Ιστορική εξέλιξη Παρασκευή των κεραμικών αντικειμένων Ψήσιμο των κεραμικών αντικειμένων Επεξεργασίες που χρησιμοποιούνται στην επιφάνεια των κεραμικών αντικειμένων Κατηγορίες Κεραμικών..31 ΙΙΙ. ΦΘΟΡΕΣ ΈΡΓΩΝ ΤΕΧΝΗΣ ΑΠΟ ΓΥΑΛΙ ή ΚΕΡΑΜΙΚΟ 3.1 Φθορές έργων τέχνης από γυαλί Φθορές έργων τέχνης από κεραμικό Φθορές γυάλινων και κεραμικών έργων τέχνης που βρίσκονται μέσα στη θάλασσα.40

6 IV. ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΑΡΧΑΙΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΥΡΗΜΑΤΩΝ ΑΠΟ ΓΥΑΛΙ ή ΚΕΡΑΜΙΚΟ Κόλληση γυάλινων και κεραμικών θραυσμάτων Κόλληση γυαλιού Κόλληση κεραμικού Μέθοδοι Συμπλήρωσης Εκτίμηση του δεσμού κόλλησης Πλεονεκτήματα του δεσμού κόλλησης Περιορισμοί Η αντοχή ενός αρμού κόλλησης Τρόπος ελέγχου των διαφόρων κολλητικών ουσιών Σύγχρονες κόλλες : τύποι και κύρια χαρακτηριστικά Εποξειδικές κόλλες στη συντήρηση γυάλινων και κεραμικών έργων τέχνης..62 V. ΧΗΜΕΙΑ ΤΩΝ ΕΠΟΞΕΙΔΙΚΩΝ ΡΗΤΙΝΩΝ 5.1 Ιστοριξή εξέλιξη - Εφαρμογές Εισαγωγή στις εποξειδικές ρητίνες Παρασκευή των εποξειδικών ρητινών Παρασκευή διεποξειδίου Διγλυκίδυλο αιθέρες της δισφαινόλης Α Σκλήρυνση του διεποξειδίου με μια διαμίνη Οι αμίνες ως μέσα σκλήρυνσης Ομάδες σκληρυντών Σταθερότητα των εποξειδικών κολλητικών ουσιών στο φως..91 VI. ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗ ΤΗΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗΣ ΣΚΛΗΡΥΝΣΗΣ ΤΗΣ ΚΟΛΛΑΣ ΜΕ ΤΗ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ ΥΠΕΡΥΘΡΟΥ 6.1 Εισαγωγή Φασματοσκοπία Υπερύθρου Μετασχηματισμού Fourier Τεχνικές Δειγματοληψίας στην FTIR.103

7 6.4 Ερμηνεία των φασμάτων υπερύθρου Εφαρμογές της FTIR στην συντήρηση έργων τέχνης VII. ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 7.1 Αντιδραστήρια Γενικά Στοιχεία της Εποξειδικής Κόλλας Araldite Γενικά Στοιχεία της Κόλλας Araldite ΑΥ103/ΗΥ Εργαστηριακός Εξοπλισμός Όργανα Πειραματική Διαδικασία Προσδιορισμός του αριθμού εποξειδίων Πειραματική Διαδικασία για την εύρεση του περιεχομένου σε εποξειδικές ομάδες Υπολογισμός της στοιχειομετρικής αναλογίας μεταξύ ενός εποξειδίου και ενός μέσου σκλήρυνσης Κινητικό Μοντέλο του Εποξειδικού Συστήματος..137 VIIΙ. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 8.1 Φάσματα IR Αποτίμηση των κορυφών των φασμάτων IR Ποσοτική Ανάλυση του Φάσματος IR και των κινητικών δεδομένων Διαγράμματα μεταβολής του βαθμού σκλήρυνσης με το χρόνο Αποτελέσματα από τα διαγράμματα μεταβολής του βαθμού σκλήρυνσης με το χρόνο Μοντέλο κινητικής της αντίδρασης εποξειδίου με αμίνη IX. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΠΡΟΤΑΣΕΙΣ 9. Συμπεράσματα Προτάσεις για μελλοντική έρευνα 166

8 X. ΠΑΡΑΡΤΗΜΑΤΑ I. Φάσματα IR II. Μαθηματική Επεξεργασία των Αποτελεσμάτων IR III. Κίνδυνοι και Προειδοποιήσεις για τις χρησιμοποιούμενες εποξειδικές κόλλες IV. Παραγωγοί και Προμηθευτές των Εποξειδικών Κολλητικών Ουσιών Araldite 2020 & Araldite AY103/HY956 XI. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ XII. ΛΕΞΙΛΟΓΙΟ ΑΓΓΛΙΚΩΝ ΟΡΩΝ XIII. ΑΚΡΟΝΥΜΙΑ ΒΙΟΓΡΑΦΙΚΟ ΣΗΜΕΙΩΜΑ