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。     

故宫长春宫木构件材质劣化研究

为了探讨故宫长春宫承重木构件的老化及其机理,从长春宫主殿明间(C1)及主殿外南侧立柱(C2)外观开裂、变色严重部位分别取样,在木构件材种鉴定的基础上,分析了木构件的化学组分;并通过X射线衍射分析(XRD)、热重分析(DTG)以及红外光谱分析(IR),测定了木构件的相对结晶度以及组分中化学基团的变化。研究结果表明,受试木构件中的纤维素、木质素以及半纤维素含量均不同程度下降;由于长期暴露在自然环境中,C2木构件降解程度比较严重,其纤维素含量下降较C1木构件更快;DTG分析结果表明,在纤维素快速下降的同时,C2木构件半纤维素含量也发生了明显的降解,进而导致C2中的相对结晶度远远低于C1木构件;红外光谱对木构件化学基团变化分析结果表明,与同种现代材相比,C1、C2木构件在波数分别为1 732,1 635,1 510和1 460 cm~(-1)处吸收峰减弱和消失,这表明受试木构件化学组分的降解非常明显,尤以C2木构件木材化学组分降解更加严重。另外,C2木构件在波数1 510 cm~(-1)处的吸收峰完全消失,而该处应为芳香族的木质素苯环骨架振动特征吸收峰。这一现象表明光降解是C2木构件老化的主要原因之一。     

铅丹、朱砂及其混合物紫外光致变色的电化学及光谱研究

铅丹(Pb₃O₄)和朱砂(HgS)是古代壁画和彩绘上常用的红色颜料,它们的变色是文物保护工作者、策展人和艺术史学家长期关注的问题。但由于其所处环境复杂,影响因素众多,这些颜料的变色机理的研究较为困难。为了探究紫外光照对这些颜料的影响,采用电化学方法和控制环境的紫外老化模拟实验研究了铅丹、朱砂及其混合物的光降解过程,并利用拉曼光谱和X射线光电子能谱(XPS)对实验样品进行分析。电化学实验中铅丹受405 nm激光照射出现还原电流,朱砂出现氧化电流。紫外老化实验确认了铅丹在光照下的还原反应,反应产物为碳酸铅(PbCO₃)和碱式碳酸铅[Pb₃(CO₃)₂(OH)₂]。因此,光照会引起铅丹发生还原反应,引起朱砂发生氧化反应,两种颜料表现出典型的半导体性质。另外,光化学反应动力学结果显示,掺杂朱砂可能会加快铅丹的光降解过程。