浅议丙烯酸树脂在文物保护领域中的应用

World of Antiquity - - News - 郑军

摘 要:丙烯酸树脂是文物保护领域中常用的一类文物保护材料,在不同材质的文物保护中都有广泛的应用。本文简要介绍了丙烯酸树脂的结构与特点,分别阐述了丙烯酸树脂在青铜器、陶瓷、壁画等不同文物保护中的应用,以及当前对丙烯酸树脂的改性研究和主要改性方法,旨在说明丙烯酸树脂在文物保护应用中前景广阔。

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关键词:丙烯酸树脂改性

丙烯酸树脂是由丙烯酸酯类和甲基丙烯酸酯类及其他烯属单体共聚制成的主链不存在不饱和结构且支链为酯结构的化合物,主链上的碳碳单键结构决定了丙烯酸树脂在某种程度上具有一定的稳定性,在防止文物腐坏、修复成膜、保持文物原有色调以及安全使用保证等方面具有很大优势。根据文物修复时出现的具体问题需要选用不同性能的修复材料,所以丙烯酸树脂又有热固性和热塑性之分。目前在文物保护领域中最常用到的几种丙烯

ParaloidB72 B72)、Pri原酸树脂材料有 (简称malAC33、B48N 等。最近几年,B72

在文物保护中的应用非常受欢迎,被广泛应用于壁画、陶瓷、青铜器甚至泥塑等类文物的保护,因为保护效果良好而受到众多文物保护工作者的喜欢,意大利、德

B72国等国家这种情况更加普遍。本文主要以 和PrimalAC33

几种常用文物保护材料进行介绍。

一、丙烯酸树脂在文物保护中的应用

丙烯酸树脂在文物修复中主要用作粘结剂、加固剂和文物表面封护剂。粘结剂,是指把破坏了的文物的碎片拼接在一起,尽量使文物外观回到原来的样子;加固剂是指由于陶瓷、壁画等的褪色剥落,铁器、青铜器的锈蚀,石窟风化等造成许多文物变得酥脆易坏,需要对其进行加固,使其坚固不易坏,方便保存以及其它修复;文物表面保护剂,是指为了文物以后能够更长久保存和防止有 害因素的影响而对文物表面所做的化学处理,重点在于预防和保养。接下来将具体介绍其在青铜器、陶瓷和壁画类文物中的应用。(一)青铜器文物方面青铜器经过历史的沉淀,由于各种自然环境因素的改变对青铜器产生的侵蚀,使青铜器本身呈现出各种病害,如温湿度、土壤环境、各种微生物会对青铜器产生各种锈蚀,造成粉状锈、剥离、裂隙、瘤状物等种种病变产生,这样青铜器的修复保护就显得十分重要。

青铜器修复首先要根据实际情况分析是否需要分解旧有痕迹,然后对青铜器进行清洗去锈、加固整形、拼对连接、缺失补配、缓蚀、表面封护、稳定性检测。青铜器加固即对已矿化的青铜器铜盐,去除器物表面无意义附着物之后,渗透树脂溶液,从而提高器物强度,以便后续操作。修复的最后一

B-72步需要对青铜器表面做封护处理,而 是目前

B-72青铜器封护效果最好的材料,使用 对青铜器进行封护处理,其本质就是利用渗透的丙烯酸树脂在青铜器外面防护成一层紧实的膜,抵制新的病菌、微生物或空气中有害因素造成的危害,减少

B-72青铜器“生病”的可能。选用 作为封护材料,

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首先是因为 不会与青铜器本身发生反应产生无用物质;其次这种物质自身无色透明且不溶于水,溶于丙酮溶液中更容易渗入进文物内部,能更好地吸附在文物表面,迅速地在文物表面创建成膜,并且成膜后能更好地抗老化以及抵制紫外

线的入侵;最重要的是它可以填充青铜器表面微孔,防止水分和空气中有害颗粒的污染,从而降低外界自然环境对青铜器的影响和破坏,同时也起到加固作用,更有效地为器物长期保存奠定了基础。

广州市文物考古研究院的吕良波研究员曾为挑选合适的青铜器加固材料,选择了四件广州出土的青铜器进行加固实验调查,使用四块碎片分别进行试验,最后发现丙烯酸树脂对这四块碎片

B-72的加固效果比较好。这个实验中选择了 和B-48N

两种丙烯酸树脂材料进行试验,实验证明这两种材料确实具有其他材料在粘接性方面、渗透性方面、耐酸碱性上、成膜性方面、耐水性方面所缺少的优异性能。

(二)陶瓷文物方面在我国各级博物馆中,古陶瓷所占比重极大,但是我国的古陶瓷技术发展至今,也出现了许多问题,大多数器物长期埋藏在地下,出土后不再受地下水侵蚀,打破了器物本身的温湿度平衡,又受到空气中各种离子的影响,很容易受到破坏。

陶瓷器的修复主要经过器物清洗、检测加固、拼接、黏结、打底、补全上色、表面封护等几个步骤。对于陶瓷器来说,丙烯酸树脂作加固剂是指使用丙烯酸树脂的粘结力对陶瓷器表面或者某一部位进行粘结以提高其强度、硬度和牢度的技术处理,如对器物上的裂纹、风化后的器壁或是剥离等进行保护性加固,方便后续保护和保存。由于陶瓷器属于多孔类材质,进行加固不仅能防止陶器外观的修饰物的掉落,也能保证器物的原态;陶器修复完成时,一般会选择在器物内外均匀涂抹一定浓度的丙烯酸树脂,以防外界环境中的不利因素影响。另外,将丙烯酸树脂涂抹在器物表面,可以遮挡光线和紫外线的直射,也可以修饰和装点被修复部分,使器物表面保持光滑和质感。西北大学的王丽琴教授对常用于彩绘古陶瓷

(即:TDI文物表面颜料保护的四类八种材料 型聚氨酯、MDI 型聚氨酯、HDI

型聚氨酯、丙烯酸清漆、B72、PrimalAC33、环氧树脂和有机硅)进行跟踪监测,以紫外灯作为加速老化器材,对其耐光老化性

B-72能、硬度等进行监测及表征,实验发现 与PrimalAC33

是受紫外灯照射老化程度最小的材料,而其他材料均受紫外灯照射影响较大,这充分说明丙烯酸树脂在古陶瓷文物的保护中值得大力推广使用。 B-72

是一种热塑性树脂,其加固原理在于溶剂丙酮的挥发使其在彩绘颗粒表面形成一层膜从而起到加固作用,但在应用中发现脆性较大;相比之下,AC-33

的耐光老化性能较好,颜色变化小,黏结强度高,最能起到有效加固彩绘文物的效果。(三)壁画文物方面古代壁画制作主要是四部分组成,第一部分是支撑壁画的物质载体,即支撑体,通常是岩石、砖石、土木等材料充当,因为壁画的稳定性很大程度上由支撑体的稳定性决定;第二部分是地仗层,是支撑体表面为绘画做准备的结构层,即绘画的表面;第三部分是底色层,即位于地仗层和绘画层之间的结构层,为绘画提供底色并改善绘画条件;第四部分也就是最表面的一层即颜料层,就是画师绘画艺术形象及色彩的结构层,这是壁画的主要价值所在。由于长时期内对壁画文物的重视程度不够,造成大量壁画受到破坏,出现大量病害,所以要对壁画进行修复保护。

按照《中国文物古迹保护准则》中规定的保护步骤,在对壁画病害种类和病害产生原因进行深入了解和明确的前提下,根据石窟壁画和馆藏壁画的特点选择壁画保护材料,此处仅介绍馆藏壁画中丙烯酸树脂的应用。目前馆藏壁画保护中支撑体的选择多采用蜂窝铝板、软木和碳素纤维布,以环氧树脂、B-72

和聚醋酸乙烯乳液作为粘接材料的新型馆藏壁画支撑体,这种材料具有较好的兼容性且强度适中,能够为壁画本身提供活性通道,方便包装、搬运,同时也有利于壁画的展陈,B72

丙酮溶液在支撑体与壁画中间形成隔离层,为以后找到更好的保护材料保护文物而提供了便利。

壁画前期保护工作完成后,开始制作新的支撑体,首先要按照壁画大小裁剪超出其四周大小五厘米的蜂窝铝板、软木和碳纤维布,蜂窝铝板上用环氧树脂胶粘合软木,用沙袋压实使其充分黏

24结,在刷环氧树脂粘合碳纤维布,固化 小时后,

30%的 B-72

刷 丙酮溶液是为隔离层,然后安装壁画即可。这样的操作既方便壁画的展陈,又利于壁画的长期保存,更有利于壁画的再处理,正切合了壁画保护材料的可逆性和可再处理性。

二、丙烯酸树脂的改性及其应用

(一)丙烯酸树脂的改性丙烯酸树脂主链上的碳碳单键结构属于饱和

结构,具有一定的稳定性,支链上的酯基是单键和双键同时存在,在酸或碱存在的情况下容易发生水解生成其他物质,而且聚合而成的线性分子结构也造成了其“热粘冷脆”的缺点。常规丙烯酸树脂成膜要求温度高,成膜的硬度不够,耐水性不好,附着力差,影响了其在文物保护方面的应用,因此需要对其进行改性以便达到与文物更好的相容性。丙烯酸树脂的改性本质上就是将丙烯酸树脂所需要的而自身却并不存在的其他物质的优点通过与其他物质结合表现在生成的新物质上。

(二)丙烯酸树脂的改性方法及其在文物保护中的应用

1援有机硅改性丙烯酸树脂有机硅改性丙烯酸树脂实际上就是在丙烯酸树脂的碳链上引入硅侧链,形成接枝、嵌段或互穿网络体系。有机硅材料侧链上含有有机基团,使得其自身材料具有憎水性,正好可以弥补丙烯酸树脂侧链的酯基造成的亲水性的不足。因此,改性后的丙烯酸树脂既具有其自身较好的成膜性,又具有有机硅材料的憎水性,赋予改性后材料新的优异性能,使其能够更好地适应文物修复的不同情况。2.

环氧树脂改性丙烯酸树脂环氧树脂改性是在分子链中引入丙烯酸树脂的不饱和双键,同时加以其他物质经过共聚得到新物质。环氧树脂在对酸碱性和有机溶剂的溶解性方面弥补了丙烯酸树脂的防腐性方面的不足,丙烯酸树脂在成膜性上的优势也正好弥补了环氧树脂的劣势,因此环氧树脂改性丙烯酸树脂得以成功,可以同时具有自身的光泽、保色性佳和成膜性好和环氧树脂的高强度和高防腐性等特点。这使得其作粘合剂时,减少污染,粘合效果好。

3援纳米改性丙烯酸树脂1-100nm纳米材料是指把微粒直径在之间的极小的微粒应用到丙烯酸树脂材料中,改进丙烯酸树脂在透气性和紫外老化性能方面的缺点,这种改性得到的新物质在文物保护中别具一格。当前常用的纳米材料改性方法主要是氧化物(如二氧化硅、二氧化钛)和碳酸钙以及矿物质对丙烯酸树脂的改性。使用不同的纳米材料进行改性,会使丙烯酸树脂具有不同的性能,更符合不同情况下的文物修复。

4.光稳定剂改性丙烯酸树脂除上述改性方法以外,将光稳定剂与丙烯酸 树脂结合进行改性也是非常值得一说的一种改性方法,因为将光稳定剂加入丙烯酸树脂中能明显改善材料对光的敏感性,延缓老化时间,延长其使用期限。

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在文物修复中是不可或缺的材料,可是紫外线却是这种材料某种程度上的克星,温湿度

B72加上紫外线照射致使它过早老化,大大缩短了B-72

的使用寿命,因此对 材料进行改性从而改善其对光的敏感度和老化程度具有十分特殊的

B-72作用。实验证明使用紫外线吸收剂对 进行改进后,原有材料的功能确实得以提高。

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(作者工作单位:中国煤炭博物馆)

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