改性MDI型聚氨酯文物保护材料耐光性能研究

为了提高文物保护材料PU（一种MDI型聚氨酯）的耐光老化性能,采用紫外线吸收剂UV531、UV328和UVP对其进行改性。使用傅立叶变换红外光谱、反射光谱、光老化失重等手段表征改性材料的耐光老化性能。通过对表征结果的比较,得出了UV531改性MDI型聚氨酯比未改性MDI型聚氨酯及其它二种改性材料具有更优异的耐光老化能力,其对彩绘漆器文物样品也能起到更好的保护作用。     

文物保护用环氧树脂的光稳定剂研究

为了提高在文物保护中应用的环氧树脂的光稳定性,采用不同浓度的苯并三唑类紫外线吸收剂UV328对环氧树脂进行了耐光老化改性,并对改性后材料进行人工光老化,在老化过程中采用漫反射光谱技术和涂膜硬度跟踪监测了各种改性及未改性环氧树脂的光老化过程,同时采用傅立叶红外光谱衰减全反射技术(ATR-FTIR)以及拉力试验机测量了改性效果较好的环氧树脂及未改性环氧树脂在光老化过程中分子结构的变化和抗拉强度的变化,并推导了分子内异构化的光稳定机理。实验结果表明,UV328会先于基体材料(环氧树脂)将紫外线的能量吸收并通过分子内异构化的过程将其消散掉,从而起到保护基体材料的作用。从文物保护的角度出发,环氧树脂的最佳改性组合为3%UV328改性材料。     

受阻胺H-622改性B72及光稳定机理研究

为了提高B72文物保护材料的耐光性能,采用高分子量受阻胺H622对B72进行物理共混改性。监测了改性材料老化前后的颜色、失重等参数的变化,并探讨了受阻胺的稳定机理。实验结果表明,经受阻胺H622改性后,材料的耐光老化性大大提高,红外光谱、接触角、失重、硬度等指标的变化明显较改性前降低。同时观察到老化近500h时,改性材料的颜色基本不变。受阻胺H622对B72的稳定作用是由于受阻胺吸收光能后转变为可以再生的氮氧自由基,能捕获B72老化降解产生的自由基,从而阻止B72降解反应的不断进行。由此可见,采用受阻胺H622改性B72是可行的,提供了一种延长B72寿命的新方法。     

陶质彩绘文物保护材料有效寿命预测方法的探索性研究

文物保护材料有效寿命的预测是文博领域十分关注的科学问题。为此,本研究通过对仿真样品进行多组平行老化实验,借鉴动力学方法探究环境对纯丙(纯丙烯酸乳液)、硅丙(有机硅-丙烯酸乳液)及B72(Paraloid B72)等保护材料有效寿命的影响。实验包括三个部分内容:一、测量仿真样品上保护材料在不同老化条件下的接触角及色度变化,以表征其耐候性;二、测量紫外光照射时间不同保护材料的可逆率变化,以表征其耐光性;三、对三种材料做热重分析,并利用热动力学原理预测其热老化寿命。所得结果如下:一、通过对仿真样品的老化循环可以直观地表达三种保护材料的耐候性,发现与文物本体的"相容性"是三种材料失效的主要原因,在不同组的老化实验中,可以看出三种材料各有优劣;二、通过测量几种保护材料的"可逆率"发现,紫外光照射下纯丙、硅丙、B72均符合二级反应,可以此为依据通过计算的方法推测保护材料在紫外老化条件下的耐久性;三、通过数据可知,在稳定、低温环境下,高分子材料的耐久性均非常优异。随着环境温度升高,保护材料的有效寿命会明显缩短。本研究探索的结果,可为现阶段较常使用的文物保护材料的寿命预测提供一些思路。     

文物保护用丙烯酸树酯ParaloidB72的光稳定性能研究

Paraloid B72(PB72)是现今世界文物保护领域中使用最广泛的一种聚合物材料,但人们发现它的耐老化性能并不理想,需对其光稳定性能进行研究。为此,通过傅立叶红外光谱衰减全反射技术(ATR-FTIR)和漫反射光谱技术跟踪监测了PB72光老化过程。同时测量了材料在光老化过程中的质量、涂膜硬度、可逆性等参数的变化。结果表明,PB72在光老化过程中,色度方面表现出相对较好的稳定性,因为在光老化过程中并没有产生过多的发色基团;但在光老化过程中分子结构发生了一系列变化,尤其是其羰基峰和酯基峰出现了明显的降低,并出现了较为明显的涂膜变硬、重量损失及可逆性降低现象。对监测数据的分析比较说明,PB72的耐光老化性能并不十分理想,其光稳定性有待进一步提高。     

用于古建筑琉璃瓦保护的高分子聚合物材料的分析研究

为探索高分子聚合物用于古建筑琉璃瓦的保护研究,采用所选择的9种有机高分子聚合物对现代黄釉琉璃瓦进行保护处理,分析保护材料的耐光性能及保护后琉璃瓦的憎水性、耐冻融性和化学稳定性等性能,同时选择性能较好的材料用于胎体酥粉古琉璃瓦的保护,分析憎水性、耐冻融性、耐折、抗压强度、透气性以及进行保护机理研究.结果表明,保护材料丙烯酸类材料的Primal SF和1372耐光性能较差;用于现代琉璃瓦保护的Primal SF憎水性和耐冻融性较差;有机硅的耐酸碱性较差;聚氨酯和硅丙乳液的憎水性和耐碱性能较差;氟碳清漆、氟树脂和复配材料的各项性能相对较好;含氟聚合物及其氟树脂为主的复配材料用于胎体酥粉古琉璃瓦保护的憎水性、耐冻融性、耐折、抗压强度和透气性等性能相对较好,保护材料以良好的渗透能力渗入古琉璃胎体内部,有效提高胎体强度,起到填充空隙和防止水分破坏的作用.综合几项指标,含氟聚合物及其复配材料的各种性能优良,为选择中国古建筑琉璃瓦的保护材料提供科学依据.     

丙烯酸非水分散体等几种土遗址防风化加固剂的效果比较

对丙烯酸树脂非水分散体等几种土遗址防风化加固剂进行了加固效果对比检验,包括加固前后土样各种性能的变化,如：重量、颜色、孔隙率变化,抗压强度的提高,耐水、耐冻融、耐盐能力的增加等。通过检验发现,在所试材料中丙烯酸树脂非水分散体加固刑在浓度非常低的情况下对土体就有加固作用,使土体具有很好的耐水性、耐冻触能力,耐盐破坏能力也有提高,并且不影响土体的外观和透气性。而其它材料如正硅酸乙酯、丙烯酸树脂、聚氨酯、聚酯等虽在一些性能上能满足需要,但还有一些方面不能满足要求。对比表明,丙烯酸非水分散体是一类优良的土遗址防风化加固剂。     

壳聚糖/二氧化硅复合仿生膜对 碳酸盐石材的保护作用

为探讨壳聚糖/二氧化硅复合仿生膜对碳酸盐石材的保护作用,采用仿生合成技术,以十六烷基三甲基溴化铵为有机模板,能过壳聚糖调控二氧化硅颗粒的生长,在碳酸盐石材表面仿生合成得到了一层壳聚糖/二氧化硅复合保护膜,对其基本性能进行了检测评价,并利用衰减全反射红外光谱和场发射环境扫描电子显微镜表征了膜的结构形貌。实验结果表明,该膜具有优良的耐酸、耐污性能,提高了膜层的抗冻融性和耐热老化性能,并保留了石材原有的吸水性和透气性。壳聚糖/二氧化硅复合膜改善了单一二氧化硅膜的开裂问题,且该保护膜与石材基体结合紧密、膜层薄,小影响石材外脱,是一种良好的碳酸盐石材保护材料。     

模拟光老化研究黄色植物染料染色丝绸的光致褪色

为了科学评价照明光源对黄色植物染料染色丝绸的褪色影响,也为了给博物馆此类丝绸文物展陈的照明设计提供合理化建议,通过设计光照老化实验的方法模拟丝绸文物的光老化过程,研究了卤素灯、荧光灯及LED对黄檗、槐米等黄色植物染料染色的丝绸样品的褪色影响。结合色差分析,从染料耐光牢度、样品反射光谱及光源发射光谱等多个角度对染色丝绸的褪色进行了分析。借助液相色谱分析了光老化前后染料成分的变化。结果显示,含蓝光能量高的荧光灯和LED对黄色染料的损伤严重,蓝光能量少的卤素灯影响较小;色谱分析确定了染料的光老化前后的有效成分,推测了光老化反应的褪色机理。     

瓷器文物修复中环保作旧材料性能比较研究

瓷器文物修复中作旧处理是修复中的关键步骤,作旧处理的好坏,关系到修复后瓷器的保存时效。传统作旧处理中所用的硝基清漆易于黄变,且所用稀释剂具有一定的污染性。为筛选环保且较耐久的瓷器修复作旧材料,以环保水性材料为主,选用水性氟碳树脂DF-01、水性氟碳乳液、水性木器清面漆和水性木器清底漆四种水性高分子材料分别作为瓷器修复作旧处理过程中的粘接材料,按照传统修复方法,以市售瓷板为处理对象,对其进行作旧处理。然后将上述样品分别进行干热、湿热和氙灯老化,通过测试上述样品老化前后的色差和光泽度,表征了上述材料的耐老化性能。结果表明,与传统材料硝基清漆相比,实验所选用的水性高分子材料具有较好的耐热老化、抗氙灯老化和抗湿热老化能力,且在操作过程中无味,有望解决传统瓷器文物修复材料易于黄变且对环境污染大的难题,具有一定的应用前景。     

唐墓彩绘文物的保护研究

针对唐代墓葬的几件彩陶文物和壁画的特殊要求,选择性能优良的保护材料对彩绘文物进行加固保护。通过X-射线荧光光谱仪和分光光度仪进行彩绘文物颜料成分分析,选用浓度为2%的B72和2%的改性B72加固保护彩绘文物,测试保护后文物的表面颜料粘结性、耐水性、耐酸碱等性能,同时选用分光光度仪和粘接强度仪测试光照老化后文物的颜料颜色和粘接强度的变化。试验结果表明,文物颜料主要成分包括铅丹、铅丹和朱砂混合物、土红以及石绿;加固保护后文物的粘结性、耐水性和耐酸碱度都有所提高,且改性B72的提高程度比B72大;光照老化后改性B72保护的彩绘文物颜料主波长、色纯度和亮度变化均小于B72的变化,改性B72的粘接强度提高指数是B72的3倍之多,粘接性能优于B72。综合对比可以看出,加入紫外线吸收剂的改性B72保护材料很好地起到加固和保护彩绘文物的作用,在彩绘文物加固保护材料的选择上具有借鉴和指导意义。     

髹漆丝织品光老化性能的测试分析

髹漆丝织品光老化性能的测试分析,旨在了解其抗光老化的能力,为出土髹漆丝织品的保存和展示提供科学的依据。本工作以精制纯漆和桐油漆料分别髹涂的丝织物及未经髹涂的丝织品为试样,进行加速光老化处理。对试样的测试表明,两种髹漆试样经光照后强伸性下降轻缓,相同时段的降幅远低于丝织品,桐油漆试样降幅最小。两种漆膜在光老化中均有轻微的空洞和裂纹,纯漆膜损伤稍大。光老化过程中,漆膜对丝纤维的保护作用较好,漆丝的结晶度未有明显下降,而未髹漆丝纤维的结晶度下降显著。本研究的结果可以为出土髹漆丝织品的保存和展示提供科学的依据     

无机有机原位复合材料加固保护脆弱陶质文物的研究

采用分光测色仪、差式扫描量热仪和傅立叶红外光谱仪研究碱催化原位复合纳米级SiO2-丙烯酸酯无机/有机复合材料的颜色、分解温度、分子结构以及耐老化性能等变化,利用扫描电子显微镜考察复合材料无机相和有机相的分散状况;测试将复合材料用于陶质文物样品的抗压强度、透气性、孔分布和微观形貌等加固保护性能.研究结果表明,加入5％～10％正硅酸乙酯材料的复合材料成膜透明,提高原有材料的热稳定性和耐光老化性能,水解缩合形成的纳米级SiO2分布于丙烯酸材料内部,有机材料包覆无机纳米颗粒;复合材料的加入提高了陶质文物样品的力学性能,同时又不堵塞陶胎内部孔隙,使其具有良好的透气性能.     

低氧环境对文物光老化变色的影响评估

光化学反应会引起文物的老化变色。美国盖蒂文物保护研究所(GCI)的Vincent L.Beltran等对多种材料在大气环境和低氧环境中的变色情况进行了光老化实验比较分析,所选样品包括干颜料、染色织物、有机染料和苯胺基染料、水粉画颜料和水彩画颜料、荧光墨水、自然标本等多个类型,共125组。光老化实验在     

有机硅改性丙烯酸树脂非水分散体的制备及在土遗址保护中的试用

为找到耐候性良好并对土遗址有良好保护效果的材料,以工业品的有机硅改性丙烯酸树脂乳液为原料,采用转化法制备了有机硅改性丙烯酸树脂非水分散体材料。对形成的非水分散体进行了外观检验和老化性能检验。通过对土样的加固试验和实地应用发现,浓度为0.8％的加固剂251M具有良好的固结效果,表面颜色基本不变,证明这种材料是一种有应用前景的土遗址防风化加固保护材料。     

高分子材料Si97在砖质文物保护方面的应用研究

为找寻适宜砖质文物防风化保护的新材料,摸索出一套较完善的保护方法和经验.在找出导致砖质文物风化、酥碱的主要原因后,对十几种高分子材料进行防水、防酸、防盐、防污染、耐热老化、耐紫外线等试验,从中选择出较为理想的新型保护加固材料Si-97.该材料用于风化、酥碱的砖质文物中,使残损砖质文物得到了一定的保护和加固.不仅达到了延长砖质文物寿命的目的,而且减少了维修经费.Si-97材料是在有机硅中加入二甲基硅烷、胺基硅烷、环氧硅烷等材料进行改性而成,增加了有机硅聚合物的柔韧性、降低了脆性,提高了材料的耐老化性能.Si-97具有较好的保护效果,社会效益和经济效益明显.建议推广应用.     

硅酸酯低聚体在石材保护中的应用研究

石质文物是中华民族的灿烂文明,是无价的不可再生的文化遗产和旅游资源,对其进行必要的保护势在必行。现阶段封护材料主要是有机高分子和一些在位聚合低聚体材料,高分子封护剂由于渗透性差、固化应力大等原因应用已被限制,低聚体以其良好的渗透性,无固化应力,与石材相容性好等原因受到更多的应用。研究了一类以甲基三乙氧基硅烷(MTEOS)、正硅酸乙酯等为单体、溶液缩聚的硅酸酯低聚体石质文物封护材料。探讨了单体用量对硅酸酯封护材料性能的影响,进行了硅酸酯封护材料的附着力、憎水性、透气性、耐可溶性盐、耐酸碱老化以及耐紫外光老化等分析测试,还进行了红外、扫描电镜等分析。通过试验分析表明,聚合过程中,MTEOS用量控制在40%(wt)时附着力及接触角达到最佳。封护后试样的耐酸碱性、耐可溶性盐、耐紫外光、透气性和抗冻融性均有不同程度的提高,结果表明研究的硅酸酯低聚体材料能够满足石质文物的封护要求。     

水硬性石灰改性土修复加固材料性能研究

针对土遗址土体坍塌、残缺等病害,为选择更好的土遗址修复加固材料,通过遗址土中添加水硬性石灰进行改性,分析检测水硬性石灰改性土修复材料的性能,并与石灰改性土材料性能进行对比分析。研究结果表明,与石灰改性土性能相比,水硬性石灰改性土修复材料夯土收缩率小、水稳定性好、抗压强度大和强度增加快、耐冻融性好;其性能优于石灰改性土材料的性能,适合土遗址土体坍塌、残损病害的修补加固,其研究成果为土遗址的保护修复加固提供科学依据。     

水硬性石灰改性土修复加固材料性能研究

针对土遗址土体坍塌、残缺等病害,为选择更好的土遗址修复加固材料,通过遗址土中添加水硬性石灰进行改性,分析检测水硬性石灰改性土修复材料的性能,并与石灰改性土材料性能进行对比分析。研究结果表明,与石灰改性土性能相比,水硬性石灰改性土修复材料夯土收缩率小、水稳定性好、抗压强度大和强度增加快、耐冻融性好;其性能优于石灰改性土材料的性能,适合土遗址土体坍塌、残损病害的修补加固,其研究成果为土遗址的保护修复加固提供科学依据。     

天然染料苏木的光褪色机理研究

有机质文物如书画和纺织品在修复保护过程中常常遇到褪色问题,对于染料分子是一种不可逆的损伤,因此有必要采用一定的科学方法对原因机理进行研究。苏木在文化遗产领域常作为天然染料用于纺织品染色,但色牢度较差。通过溶液动力学模拟实验借助紫外光老化过程推测降解副产物,追踪了对曾经在文物中检测到的有效化学组分巴西苏木素和原苏木素B在N,N-二甲基甲酰胺基质里光催化老化代谢过程,分别获得20组不同老化程度的紫外老化的标准品。实验表征手段主要采用紫外可见漫反射光谱、超高效液相色谱四极杆飞行时间质谱联用及核磁共振氢谱对颜色变化趋势和老化过程进行分析。通过苏木染色及丝织品光老化实验,得到17组不同褪色程度的纺织品样品。采用液质联用在负离子模式下结合化学计量学统计分析差异代谢物及老化机制,巴西苏木素、苏木红素及原苏木素B可能的转化及降解产物分别得到一定的推论。结果显示褪色纺织品随着光老化的发生反射光谱最大波长总体发生蓝移。巴西苏木素季碳羟基容易发生脱水反应产生一系列变化,原苏木素B光老化过程容易转化成原苏木素C、尿石素C等化合物。苏木染褪色纺织品总体可分为两类组间差异,通过主成分分析出差异代谢物巴西苏木素、原苏木素B以及C等多种老化产物,这些总体因素造成体系的光老化颜色变化。这些探索性发现期待为今后天然染料的相关研究提供启发,助力提升有机质文物的科学价值认知。