彩繪文物高分子保護材料淺析

鄺玲華　劉成

摘 要：能應用于彩繪類文物保護的材料大多都是高分子材料，使用高分子材料對文物進行加固封護，優(yōu)良的性能雖然很多，但是在使用過程中或多或少也會出現(xiàn)老化變質的現(xiàn)象，這對于彩繪類文物本身表面彩繪所承載的信息會有破壞。文章就PrimalAC33、B72、有機硅、聚醋酸乙烯酯這幾種表面涂層材料的優(yōu)缺點以及使用性能進行綜述。

關鍵詞：彩繪文物;高分子涂層材料;性能

0 引言

在長達幾千年的文明發(fā)展中，歷朝歷代都出現(xiàn)了大量的彩繪類文物，其上的彩繪圖案生動形象、巍峨絢爛，展現(xiàn)了古代勞動人們精湛的技巧，反映出時代審美特征以及地域特點。

彩繪一般由顏料和膠結材料兩種主要成分組成①，我國古代經(jīng)常使用礦物顏料進行繪制，礦物顏料穩(wěn)定性通常很高，若保存維護得當，顏料顏色可以經(jīng)久不衰。而膠結材料多用動物膠或植物膠，使礦物顏料牢固地黏在文物基體上而不掉粉。彩繪文物表面都繪有大量圖案，這些圖案攜帶了大量的歷史文化信息，能顯示藝術流派，展示繪畫手法，是不可多得的具有研究價值的歷史實物資料。因此，對于彩繪類文物保護工作更多是對其進行表面加固保護處理，延緩文物的壽命。

通過大量文物保護工作者的保護實驗來看，彩繪類文物在保護材料的選擇上通常都使用高分子保護材料。其中高分子材料分為天然高分子材料和現(xiàn)代合成高分子材料，天然材料抗老化能力不如現(xiàn)代合成高分子材料，但是在文物的組成成分上天然材料又比現(xiàn)代合成材料更加相似。本文選擇了幾種在彩繪類文物保護中常用的PrimalAC33、B72、有機硅、聚醋酸乙烯酯、環(huán)氧樹脂等材料，簡單分析它們在彩繪類文物保護方面的性能好壞。

1 文物保護材料的一般要求

使用高分子材料對彩繪類文物進行保護時，應遵循“不改變文物原貌”的原則，這樣就對使用于彩繪類文物中的各種合成高分子材料有一定的要求。在光學特性方面，保護材料作為表面封護用途時，應確保其無色、透明、不眩光、折射率在長時間內保持不變，在材料老化后盡可能少改變或不改變文物的外觀，能完整反映彩繪文物外觀及其所攜帶的歷史信息。

對于彩繪類文物保護材料在保護性能上需要有良好的耐水性、耐候性，由于氣候、環(huán)境的影響，保護材料在干燥或潮濕環(huán)境中顏色和性能也會不同。同時保護材料要盡量滿足可逆性原則，還應注意材料與文物的相容性，不對文物造成二次損害。

2 彩繪類文物常用保護材料

2.1 天然高分子材料

在現(xiàn)代合成高分子材料還沒出現(xiàn)之前，人們就已經(jīng)使用天然高分子材料對文物進行保護修復。這些材料包括：①油脂類。常見的油脂類保護材料有桐油、亞麻油及罌粟油等。②②蠟類。按照蠟的來源可分為植物蠟、動物蠟和礦物蠟，蠟曾被古希臘人用作表面封護材料和粘接材料，羅馬時期其被用作大理石的表面處理及壁畫的防水等。②③糖類。我國古代壁畫在制作過程中常以桃膠為原料。④蛋白質類。蛋白質類材料被廣泛應用于彩繪及其他藝術品中。⑤天然樹脂類。常見的天然樹脂有松香、琥珀等，在意大利文藝復興時期，這些天然樹脂都曾用于青銅器的封護。②⑥大漆類聚合物。大漆又叫生漆、天然漆，是一種優(yōu)良的天然涂料。①

2.2 合成高分子材料

隨著現(xiàn)代科技水平的發(fā)展，高分子材料學也得到了飛速發(fā)展。在一些人工合成高分子材料面世之后，就有人將其試用于文物保護中，效果較天然材料有很大的提升。

文物保護中常用的合成高分子材料可以分為以下幾種：①水溶性樹脂。主要是以水做溶劑的樹脂。文物保護中常用的有聚乙二醇、聚乙烯醇等。敦煌研究院使用低濃度的聚乙烯醇水溶液和聚醋酸乙烯乳液按照4∶1的體積比對莫高窟內龜裂起甲壁畫的表面進行加固修復①。最后的結果表明，這樣配比的樹脂材料進行加固修復在氣候干燥的甘肅敦煌取得了很好的效果。②溶劑型合成樹脂。常用的材料中溶劑型合成樹脂包括丙烯酸樹脂、聚乙烯醇縮醛等。它們通常不溶于水，易溶于有機溶劑。③反應性樹脂。一般由材料主劑和固化劑經(jīng)過反應生成。我國著名的石窟如龍門石窟、云岡石窟、麥積山石窟、大足石窟等，它們都采用環(huán)氧樹脂加固。①④樹脂乳液類。一類以水作為溶劑的合成高分子材料，是目前為止發(fā)展較快的文物保護材料，包括聚氨酯乳液、丙烯酸樹脂乳液、聚醋酸乙烯酯乳液等。①

2.2.1 丙烯酸類樹脂

丙烯酸類樹脂都具有良好的化學穩(wěn)定性、抗光抗老化性和耐候性。其中PrimalAC33和B72兩種材料具有更優(yōu)異的耐光和耐老化性能。

①PrimalAC33

PrimalAC33（以下簡稱AC33）是水溶性加固保護材料，所成膜具有較好的柔韌性及優(yōu)良的抗光抗老化性能，但是在高濕環(huán)境中，AC33無法成膜，并且隨著濕度的增加，AC33的透光率變小，透光性變差。在王博②的濕度試驗中，當濕度大于75%的時候，AC33材料透光率較差，因此當濕度大于80%的時候，是絕對不能使用的，在35%的濕度下，材料的透光性最好。

綜上，AC33在使用時應注意文物所需濕度以及存放環(huán)境的濕度，其結構式為圖1。賈曉燕等③文保工作者用低黏度的AC33對西安北周涼州薩保史君墓石堂屋頂?shù)牟世L進行保護加固。另外，一般用低濃度的AC33對壁畫進行加固，對起翹的壁畫可以先軟化，之后再進行加固。

②B72及其改性材料

ParaloidB72（簡稱B72）是聚甲基丙烯酸乙酯，結構式為圖2。呈白色玻璃狀，易溶于丙酮、乙酸乙酯等有機溶劑中，通常將B72溶于丙酮形成有機溶液，再依靠溶劑揮發(fā)成膜起到加固的作用。其溶液無色透明，有良好的化學穩(wěn)定性、成膜性、耐候性、耐熱性，且成膜后可再溶于有機溶劑，被廣泛用于壁畫、磚石、彩繪等文物的保護、加固、粘接、封護等方面。

近年來，隨著文物保護材料的深入研究，B72的一些缺點也慢慢暴露出來，在彩繪類文物表面加固封護時，涂B72的表面顏色會比未涂材料的表面顏色深一些，這對于一些需要保持原色的顏料來說就有些失真;其次，在實驗及使用過程中，人們逐漸發(fā)現(xiàn)B72抗紫外線能力不足，在被紫外線照射一段時間之后，已經(jīng)成膜的B72會出現(xiàn)發(fā)黃、變脆甚至開裂的現(xiàn)象。因此可以對B72文物保護涂層材料進行改性，提高耐光老化性能。王麗琴等④用3%（質量分數(shù)）UV326改性B72進行了耐光老化實驗，并用改性材料對壁畫殘片樣品進行表面保護實驗。實驗結果表明改性B72保護材料起到了保護壁畫的作用，且該材料的抗光老化性能大有改善，并且老化后基本不改變原有外觀。

③丙烯酸清漆

丙烯酸清漆主要成分是聚甲基丙烯酸丁酯，是微黃色的黏稠液體，結構式為圖3。丙烯酸清漆成膜之后，隨著使用時間的增長，受環(huán)境影響會逐漸老化，老化之后的丙烯酸清漆膜的顏色變化較大、粘接程度變小、穩(wěn)定性變差。目前丙烯酸清漆材料還處于試驗階段。

2.2.2 有機硅材料

多年的應用效果表明有機硅材料具有良好的耐久性和不變色特征。但因為硅樹脂被水解后易與巖石的硅原子結合成網(wǎng)狀結構，所以這種材料僅適用于巖石。而本文中介紹的有機硅（型號為GB1320）的主要稱為甲基苯基有機硅，是無色透明的黏稠液體，結構式為圖4。因此它具有優(yōu)異的耐候性、透氣性、抗水性、柔韌性和較強的滲透能力。如果想使有機硅達到一定的滲透深度，可以調節(jié)它的聚合速率，使耐老化性能好、涂層顏色變化小、粘接強度高。①所以有機硅具有很好的防水性能，能大大減少水對于表面顏料的影響。

2.2.3 環(huán)氧樹脂

環(huán)氧樹脂抗化學溶劑能力強，因此國際上一些國家都曾用這種材料保護文物作為加固劑。②但因數(shù)十年前在我國被環(huán)氧樹脂處理過的不少文物，因為材料的老化出現(xiàn)了很多問題。環(huán)氧樹脂在受光照輻照后容易變色，會改變文物的原狀。環(huán)氧樹脂作為粘結材料使用時，當其老化后其粘接能力大幅降低，會對文物造成二次損害。

環(huán)氧樹脂在彩繪文物中例如壁畫中主要是作為支撐體加固。從20世紀70年代開始至今，雖然我國的大部分博物館都使用過環(huán)氧樹脂加上木龍骨、鋁合金、蜂窩鋁復合板等組合作為揭取壁畫的支撐體，但是隨著時間的推移，環(huán)氧樹脂逐漸老化，并且因為不透水、變形張力高等缺點，部分壁畫都出現(xiàn)了變形、壁畫裂縫、脫落等病害，已經(jīng)危害到壁畫的保存。③

2.2.4 聚醋酸乙烯酯及其改性材料

聚醋酸乙烯酯（Pvac）乳液是指以醋酸乙烯酯為主體單位，通過均聚或與其他單體共聚制成的聚合物乳液。④一般呈無色乳狀液體，無毒無味，無污染，固化速度較快，可以在室溫下干燥，其具有高度的透明性，還具有較強的黏結力和成膜性，成膜之后對于反射可見光的能力小，結構式為圖5。聚醋酸乙烯酯的耐水性、耐熱性等都性能比較差，濕熱條件下，粘接強度會大幅下降。有人曾用聚醋酸乙烯酯做老化前后紅外光譜結構的指標變化⑤，發(fā)現(xiàn)聚醋酸乙烯酯在老化之后，成膜顏色變化很大，并且材料的結構變化也比較大。針對聚醋酸乙烯酯的一些薄弱之處，孫爭光等人⑥用有機硅對聚醋酸乙烯酯進行了改性。用有機硅進行改性，可以提高乳液的耐水性。

3 結論

通過上述分析，我們可以清楚地發(fā)現(xiàn)有機高分子材料作為加固劑、黏結劑或者表面涂層材料時，物理和化學性能相較于文物都有較好的性能，即較高的透明度、較強的粘接強度、良好的耐光、耐老化性及疏水性，但是單一的有機高分子性能也相對于單一，用其他高分子材料進行改性研究，可以提高被改性材料的理化性能。改性材料的產生為彩繪文物高分子保護材料的研究提供了多元化的方向和思路。雖然這些有機高分子材料在復雜的文物存放環(huán)境中使用一段時間，或者在實驗室中模擬存放環(huán)境進行耐磨測試，經(jīng)光老化、紫外輻照等實驗之后，其物理、化學性能都有很大程度的改變，透明度下降，粘接強度變低，穩(wěn)定性變差，但是我們相信隨著科學技術的發(fā)展和理論基礎的突破，在未來總會有性能更優(yōu)異、對文物更友好的材料出現(xiàn)，越來越多的彩繪文物能承載著身上的重擔，更加長久的存活。

參考文獻

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