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。     

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。     

秦俑保护加固剂PU的复合型改性材料光稳定性研究

采用复合紫外线吸收剂UV328＋UV531,UV327＋UV531及UV326＋UV531对目前秦俑保护所使用的加固材料PU（一种MDI型聚氨酯）进行改性。通过傅立叶变换红外光谱、反射光谱、光老化失重、涂膜硬度来表征改性材料的耐光老化性能。对表征结果的比较表明,改性MDI型聚氨酯比未改性MDI型聚氨酯具有更优异的耐光老化能力,在三种复合改性材料中UV328＋UV531改性PU的抗光老化能力最佳。     

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。     

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。     

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。     

几种商用保护材料对模拟秦俑陶胎的加固和防盐风化性能研究

目前对古代陶胎的研究多集中在加固材料的筛选及其保护效果评估上,普遍缺乏深入的保护机理的研究,尤其保护材料对陶胎盐风化的影响及其机理研究在国内更是罕见。因此,本实验选用TEOS(正硅酸乙酯)、Paraloid B72和WD10对模拟古代秦俑陶胎进行了加固和防盐风化保护研究。重点观察了不同材料处理后陶胎样品表面盐结晶的形貌,并对其形成机理进行了探讨。最后对Paraloid B72在耐盐实验中出现的保护性破坏现象给予关注。结果显示,TEOS处理后陶胎的抗压强度得到提高,但对陶胎的耐盐性能没有改善;Paraloid B72处理后,陶胎颜色加深,耐盐实验中处理陶胎出现了严重的盐风化。WD10处理后陶胎的耐盐性能显著增强。对盐结晶的微观形貌研究初步揭示,保护材料能够对陶胎表面进行改性,不同的憎水性和渗透性会显著影响盐结晶的微观形貌,进而会带来不同类型的盐风化。本研究结果启示文物保护工作者必须深入了解各种保护材料的优缺点,根据被保护文物的具体实际需求,慎重开发和选择保护材料,以避免保护性破坏现象的出现。     

丝织品在老化过程中及老化后在水、乙醇、丙酮中的失重行为

本工作对丝织品在老化过程中及老化后在水、乙醇、丙酮中的失重行为进行了研究,目的是了解丝织品的老化机理并为丝织品清洗溶剂的选择提供参考。研究结果表明丝在光、热老化过程中均有失重,热老化丝织品在水中的失重相对于光老化小得多。所有失重均随老化程度及在溶剂中浸泡时间的增加而增加。乙醇、丙酮对老化丝的影响比水小得多。因此有机溶剂相对于水来说更适合用于丝的清洗配方中。     

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。     

新型文物封护保护材料氟橡胶耐紫外性能研究

封护措施对文物保护修复具有重要的意义,封护保护能有效阻隔环境因素(水分、氧气、空气污染物)对文物的影响,提高文物的耐腐蚀性。目前丙烯酸树脂B72和有机硅在文物封护领域应用较多,它们对于馆藏文物的保护有显著的效果,但它们的耐紫外性能不佳,不能很好地满足户外文物长期保护的要求。近年来氟碳材料由于具有优异的耐候性和耐老化性,已逐渐受到文物保护工作者的重视,本工作选择了一种新型氟碳材料F2311型氟橡胶作为研究对象,近年来已有将氟橡胶应用于金属文物、陶器、彩绘、壁画等文物封护保护的报道,但报道多侧重于应用,未见从理论方面验证或考察氟橡胶保护效果的研究。为了研究氟橡胶的耐老化性和在文物封护领域的适用性,本工作选用了丙烯酸树脂B72和2种有机硅涂料(分别为正硅酸乙酯和工业成品KSE-OH300)作为性能对比研究,通过紫外加速老化实验对它们进行了长期老化测试,利用红外、接触角、色差仪进行了结构和性能表征。结果表明:1)新型氟碳材料氟橡胶具有较优的紫外线耐受性,其在长期的紫外照射作用下颜色、结构和疏水性能均未发生明显变化,推测氟橡胶能够长期用于文物户外或户内封护保护,特别是针对处于复杂存储环境的文物保护有广阔的应用前景;2)B72在紫外照射下会发生氧化降解行为,红外证明这种降解反应在紫外照射初期就开始发生了,B72在紫外光下氧化降解导致封护膜发生黄变,在文物表面造成色差,推测B72不适用于户外文物的长期封护保护;3)2种有机硅类材料成膜后疏水性能一般,且在紫外辐射下结构趋于不稳定,外观也会发生黄变,推测这2种有机硅同样不适用于户外文物的长期封护保护。本工作通过评估材料的耐紫外性能来考察它们的耐老化性和在文物封护领域的适用性,研究结果表明新型氟碳材料氟橡胶与B72和2种有机硅相比,具有更优的紫外线耐受性,该考察结果可为文物封护材料的选择提供参考。     

新型防霉剂CM1在丝织品保护中的应用研究

为探讨新型防霉剂CM-1在丝织品保护中的效果,通过抑菌活性和模拟环境加速老化实验,检验了其用于丝织品保护中的生物活性,皿内抑菌实验表明防霉剂有很好的生物活性,且具广谱性。结合多种仪器分析,通过热老化、光老化、酸碱水解老化等方法验证防霉剂对丝织品后期安全性影响。结果表明,防霉剂能有效抑制丝织品褪色,红外光谱显示样品的化学结构没有变化,扫描电镜结果说明防霉剂可使样品对抗热老化,对样品表面有保护作用,拉力试验和X-射线衍射论证了防霉剂对丝织品的拉力强度和结晶度均没有影响。     

高分子彩绘类文物保护涂层材料的性能及应用研究

针对彩绘类陶器保护的特殊要求,筛选性能优良的保护材料。在人工气候箱中对所选择的9种有机高分子文物保护涂层材料进行人工老化试验,分别采用傅立叶红外光谱仪测量试验材料的分子结构,分光光度仪测量颜料的主波长、色纯度和高度的变化,粘接强度仪测量颜料的粘接强度变化。结果表明:PrimalAC33、B72、有机硅的耐老化性能好,颜色变化小,粘接强度高,能很好的起到保护彩绘文物的作用,建议在文物保护领域推广使用。     

瓷器传统修复材料变色成因分析

瓷器文物修复需要经过多道工序方可完成,修复后的瓷器经过1～3年不等的时间均会出现修复部位不同程度的变色。为不影响瓷器文物的展陈效果,往往进行再次修复,多次修复对瓷器文物带来一定的损伤。为此,本研究以传统瓷器修复材料为研究对象,开展瓷器修复材料变色成因分析研究,以期为提高瓷器修复材料耐久性的研究提供一定的研究思路。本研究通过模拟瓷器修复工艺处理市售白色瓷板,然后进行干热、湿热和氙灯老化,利用色差仪和光泽度仪表征了老化前后各模拟样品的色差和光泽度。结果表明:作色处理色差变化最大,而且引起变色的环境因素主要是光和温度,故瓷器在修复后需避光和低温保存。     

一组古代丝织品上蓝色植物染料的分析鉴定

本研究以显微共焦拉曼光谱技术(Micro-Raman)、薄层色谱(TLC)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)及高效液相色谱(HPLC)为主要分析手段,对一组古代丝织品(包括清代传世品扇套、元代鸽子洞出土蓝棉袄和百纳枕顶)上蓝色染料进行分析鉴定。结果表明,该组样品中蓝色均为靛蓝染色,色素成分有靛蓝素和靛玉红,由于制靛工艺或老化程度不同,在各样品中两成分相对比例均不相同。分别对靛蓝试剂进行UVA、50℃高温、85%高湿老化实验,对老化前后样品进行了检测。分析发现,光照2个月后,靛玉红相对含量降低较明显。高温、高湿老化6个月后靛蓝素和靛玉红含量的显著降低。特别是在高温环境下靛蓝素相对含量降低幅度相当大,可见较之靛玉红,靛蓝素更不耐高温老化。该研究采用无损与微损技术结合的方法有效解决了蓝色植物染料的鉴定,同时通过老化试验初步明确了靛蓝染料的降解原因,对于染色工艺研究以及色彩保存工作具有重要意义。     

液相色谱质谱联用法研究红花染纺织品褪色分子机理

以红花染纺织品作为主要研究对象,通过紫外光和LED两种光老化方式,研究不同褪色因素影响下纺织品中显色组分红花苷的降解变化情况,实验发现不同酸化作用对红花苷造成不同的影响。采用液相色谱质谱联用的方法,鉴定出红花苷、芹菜素等多种组分,并首次从红花中鉴定出国外报道的但一直未确定的组分Ct4的分子结构,实际是三香豆酰亚精胺,一种酚酰胺类化合物,可作为一种染色工艺指标对现代染和古代染色工艺进行区分。以故宫院藏两件红花染褪色纺织品文物为例阐述褪色机理,显色组分红花苷的降解,产生不同程度的裂化产物小分子,使原本微量存在的三香豆酰亚精胺相对含量增高,从而造成褪色明显,文物在长期日晒下正面原本红色外观呈现橘色打底。同时强调了博物馆应高度重视相同类型文物保存环境中的挥发性酸性气体监测。