水彩木刻畫乳膠保護(hù)膜制備及性能試驗(yàn)*

王宛春

（陜西國際商貿(mào)學(xué)院 時(shí)裝藝術(shù)學(xué)院，陜西 西安 712000）

延安木刻畫保存最多的是由水彩油墨制作的版畫。水彩油墨版畫因其豐富的色彩，極具張揚(yáng)的表達(dá)力，是我國不可或缺的寶藏。但由于木刻畫本身比較脆弱，在運(yùn)輸過程中難免出現(xiàn)磕碰的問題，造成損傷。因此，在運(yùn)輸過程中賦予一層保護(hù)膜，是預(yù)防木刻畫損傷的有效方法。馬明月[1]、薛麗慧[2]等人的研究結(jié)果表明，天然乳膠較好的成膜特性，風(fēng)干后可得到一張完整的膜狀物。因此，市面上出現(xiàn)了以天然乳膠為主體的保護(hù)膜。但受天然乳膠表面張力的影響，目前，市面上保護(hù)膜普遍存在剝落困難，對(duì)板材有一定損傷的問題，使得木刻畫的保護(hù)受到了一定制約。因此，對(duì)天然乳膠保護(hù)膜進(jìn)行改造是一項(xiàng)有意義的研究。針對(duì)傳統(tǒng)乳膠保護(hù)膜難剝落的問題，本文嘗試用丙烯酸十八脂和環(huán)己烷制備剝離劑，與天然乳膠進(jìn)行復(fù)配，得到易剝落不留痕的新型保護(hù)膜，為木刻畫保護(hù)膜的改革提供數(shù)據(jù)參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料與設(shè)備

丙烯酸十八酯（AR 蘇州啟航生物科技有限公司）；環(huán)己烷（AR 山東力昂新材料科技有限公司）；偶氮二異丁腈（AR 濟(jì)南普萊華化工有限公司）；天然乳膠（一級(jí)深圳市賽恩凝膠制品有限公司）；山梨糖醇酐油酸酯（Span-80，CP 南通阿切斯化工有限公司）；十二烷基聚氧乙烯（20）醚（O20，CP 江蘇省海安石油化工廠）。

JJ-1A 型電子攪拌器（常州天瑞儀器有限公司）；TG16G 型高速離心機(jī)（常州市億能實(shí)驗(yàn)儀器源頭廠）；SYNC 型激光粒度分析儀（大昌洋行（上海）有限公司）；SNB-2 型粘度計(jì)（上海儀田精密儀器有限公司）；KRT-W 型萬能試驗(yàn)機(jī)（昆山科瑞特試驗(yàn)儀器有限公司）；DZF-6030A 型真空干燥箱（無錫瑪瑞特科技有限公司）。

1.2 實(shí)驗(yàn)步驟

1.2.1 長鏈丙烯酸聚合物的制備

（1）在裝有JJ-1A 型攪拌器和回流裝置的三口燒瓶中放入丙烯酸十八脂單體、環(huán)己烷溶劑、部分偶氮二異丁腈引發(fā)劑。

（2）提升反應(yīng)溫度至所需溫度后打開攪拌器，使之混合均勻開始反應(yīng)，反應(yīng)一段時(shí)間后將全部引發(fā)劑放入攪拌。反應(yīng)結(jié)束后取出長鏈丙烯酸聚合物[3]。

1.2.2 長鏈丙烯酸聚合物乳液（剝離劑）的制備

（1）在反應(yīng)釜內(nèi)放入長鏈丙烯酸酯聚合物，將反應(yīng)釜溫度提升至丙烯酸聚合物熔融。放入表面活性劑，充分?jǐn)嚢琛?/p>

（2）升高溫度使其達(dá)到乳化所需溫度，然后將熱水分多次加入反應(yīng)釜內(nèi)。待熱水加完，乳化一段時(shí)間后，停止加熱，在室溫條件下自然冷卻，得到長鏈丙烯酸聚合物乳液,具體工藝流程見圖1[4]。

圖1 長鏈丙烯酸聚合物乳液的制備流程Fig.1 Preparation process of long chain acrylic polymer emulsion

1.2.3 乳膠膜的制備

（1）在天然乳膠中加入丙烯酸聚合物乳液，丙烯酸聚合物乳液質(zhì)量比為12%，攪拌混合均勻后得到保護(hù)膜。

（2）在聚四氟乙烯模板慢慢倒入保護(hù)膜。待保護(hù)膜將模板完全覆蓋，置于通風(fēng)環(huán)境中充分干燥，得到乳膠膜。

1.3 長鏈丙烯酸聚合物乳液制備工藝優(yōu)化

1.3.1 正交試驗(yàn) 復(fù)合乳化劑為O-20 和Span80，其HLB 值為10.5；丙烯酸酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%；復(fù)合乳化劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%；剩余部分為水含量。以熱水加入方式、乳化時(shí)間、乳化溫度和乳化速率為主要影響因素，以離心穩(wěn)定性、乳液粒徑和乳液粘度為評(píng)價(jià)指標(biāo)，設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，正交試驗(yàn)因素設(shè)計(jì)見表1。

表1 正交試驗(yàn)因素表Tab.1 Factors of orthogonal test

1.3.2 離心穩(wěn)定性 參照GB11543-2008 乳液離心穩(wěn)定性。具體步驟為：

（1）將一定體積的乳液倒入離心管內(nèi)，然后置于TG16G 型高速離心機(jī)內(nèi)，打開離心機(jī)，對(duì)乳液進(jìn)行離心。離心轉(zhuǎn)速和時(shí)間分別是4000r·min-1和10min。

（2）測(cè)定離心后乳液的體積。用公式（1）計(jì)算乳液離心穩(wěn)定性，計(jì)算結(jié)果越小離心穩(wěn)定性越差[5]。

式中 Vc：離心后乳液體積；Vt：離心前乳液體積。

1.3.3 乳液粒徑大小測(cè)定 將丙烯酸聚合物乳液用去離子水進(jìn)行稀釋，稀釋倍數(shù)為1000 倍，然后用SYNC 型激光粒度分析儀測(cè)定乳液粒子粒徑大小。

1.3.4 乳液粘度測(cè)定 參照GB/T1723-1993 對(duì)乳液粘度進(jìn)行測(cè)定[6]。將乳液置于SNB-2 型粘度計(jì)上，然后測(cè)定溶液粘度。每組試驗(yàn)進(jìn)行3 次，取其平均值為最后結(jié)果。

1.4 乳膠膜性能測(cè)定

1.4.1 涂膜干燥時(shí)間測(cè)定 參照GB/T 1728-1979（1989）對(duì)涂膜干燥時(shí)間進(jìn)行測(cè)定[7]。

1.4.2 拉伸強(qiáng)度測(cè)定 參照GB/T1040.3-2006 對(duì)涂膜拉伸強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)定[8]。具體步驟為：

（1）將涂膜裁剪成尺寸為15mm×150mm 試件。然后將經(jīng)過裁剪的涂膜縱向夾在KRT-W 型萬能試驗(yàn)機(jī)模具上。

（2）打開萬能試驗(yàn)機(jī)以5cm·min-1的速率對(duì)涂膜施加荷載，使其產(chǎn)生變形。待涂膜樣品破壞后，停止施加荷載，記錄樣品破壞時(shí)荷載。每組樣品測(cè)試3 次，取其平均值為拉伸強(qiáng)度結(jié)果。

1.4.3 吸水率測(cè)定

（1）將乳液覆蓋在聚四氟乙烯板上，待其干燥后取下，得到乳膠膜，乳膠膜厚度約為0.5mm。

（2）取一小塊乳膠膜置于DZF-6030A 型真空干燥箱中烘干至恒重，烘干溫度為100℃。

（3）將烘干乳膠膜取出后稱重，然后將其完全浸泡在水中48h。取出乳膠膜并擦干表面水分，再次稱重。

乳膠膜吸水率表達(dá)式為[9]:

式中 W1：乳膠膜烘干后質(zhì)量；W2：乳膠膜浸泡后質(zhì)量。

1.4.4 剝離強(qiáng)度測(cè)試 參照GB/T 2790-199 對(duì)乳膠膜剝離強(qiáng)度依次進(jìn)行測(cè)定。具體步驟為：

（1）將乳液覆蓋在經(jīng)過打磨的馬口鐵上，放置至實(shí)干，對(duì)涂膜厚度和馬口鐵寬度進(jìn)行測(cè)定。

（2）彎曲涂膜未膠接部分，彎曲角度為180℃。將彎曲后乳膠膜在萬能試驗(yàn)機(jī)底座夾具上夾緊馬口鐵部分用橫梁夾具夾緊。對(duì)兩個(gè)夾具進(jìn)行調(diào)整，使馬口鐵保持為豎直狀態(tài)。

（3）打開萬能試驗(yàn)機(jī)對(duì)馬口鐵和乳膠膜施加50mm·min-1的荷載，得到乳膠膜剝離時(shí)荷載。每組試驗(yàn)進(jìn)行4 次，取其平均值為最后結(jié)果。

剝離強(qiáng)度表達(dá)式為[10]：

式中 σ180：180°剝離強(qiáng)度；F：剝離力；B：試樣寬度。

1.5 應(yīng)用實(shí)例

1.5.1 木刻板表面剝離效果測(cè)試

（1）分別將添加長鏈丙烯酸聚合物乳液前后的天然乳膠均勻地涂刷在兩張木刻板上。

（2）待天然乳膠在木刻板上干透成膜后，慢慢的從木刻板上剝離，觀察其剝離效果。

1.5.2 水彩留白試驗(yàn) 將添加有長鏈丙烯酸聚合物乳液的天然乳膠（留白液）提前覆蓋在水彩畫需要留白的地方，然后開始作畫。待作品完成后撕下留白膜，觀察其效果。

2 結(jié)果與討論

2.1 長鏈丙烯酸聚合物乳液制備工藝優(yōu)化結(jié)果

表2 為乳液正交試驗(yàn)結(jié)果。

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果Tab.2 Results of orthogonal test

由表2 可知，乳化條件對(duì)性能影響是不一樣的。

表3 為各個(gè)因素對(duì)性能影響的直觀分析表。

表3 因素直觀分析表Tab.3 Visual analysis of factors

由表2、3 可知，A1B2C2D1的條件下，乳液綜合性能最佳。也就是乳液最佳制備工藝為溫度80℃、剪切速率300r·min-1、乳化時(shí)間為20min、熱水加入次數(shù)為3 次。

2.2 乳膠膜基本性能

表4 為乳膠膜基本性能測(cè)試結(jié)果。

表4 乳膠膜的基本性能Tab.4 Basic properties of latex film

由表4 可知，加入長鏈丙烯酸聚合物乳液后的天然乳膠各項(xiàng)性能表現(xiàn)良好。成膜后，柔韌性能好，剝離強(qiáng)度低，具有較好的剝離效果。

2.3 木刻板表面剝離試驗(yàn)結(jié)果

圖2 為添加長鏈丙烯酸聚合物乳液前后的天然乳膠剝離效果。其中（a）為未添加長鏈丙烯酸聚合物乳液的天然乳膠；（b）為添加了長鏈丙烯酸聚合物乳液（下文用剝離劑表示）的天然乳膠（下文用留白液表示）。

圖2 木刻板剝離效果圖Fig.2 Divetment effect drdwing of wood cutting board

由圖2 可知，純天然乳膠在木刻板上成膜后剝離較為困難，對(duì)木刻板有一定損害，剝離后木刻板的使用受到一定影響。而加入剝離劑后的天然乳膠剝離較為容易，剝離后木刻板平整光滑，對(duì)木刻板的繼續(xù)使用無明顯影響。這是因?yàn)槟究贪灞砻娴奶烊蝗槟z膜表面張力大，兩者間分子力大，剝離時(shí)在分子力作用下，對(duì)木刻板造成損傷。加入剝離劑后，天然乳膠的表面張力被降低，與木刻板間分子力相對(duì)變小，因此，剝離強(qiáng)度被降低，可以被輕易的剝離，剝離后的紙張也不影響繼續(xù)使用。

2.4 水彩留白試驗(yàn)結(jié)果

圖3 為保護(hù)膜用于水彩留白的效果圖。

圖3 剝離劑用于水彩留白效果圖Fig.3 Effect of stripping agent for watercolor blank

由圖3 可知，在水彩畫中使用保護(hù)膜效果較好。并未出現(xiàn)污染作品的現(xiàn)象。撕掉成膜物以后，紙張并未出現(xiàn)褶皺或是作品破壞的現(xiàn)象，證實(shí)該保護(hù)膜可用于水彩木刻畫保存。

3 結(jié)論

本文以丙烯酸十八脂和環(huán)己烷為主要原材料合成長鏈丙烯酸酯聚合物作為剝離劑，與天然乳膠進(jìn)行復(fù)配，制備一種新型保護(hù)膜。通過正交試驗(yàn)對(duì)剝離劑的制備工藝進(jìn)行優(yōu)化。并對(duì)保護(hù)膜形成的乳膠膜基本性能進(jìn)行測(cè)定。得到的具體結(jié)論如下：

（1）正交試驗(yàn)結(jié)果表明，乳液最佳制備工藝為溫度80℃、剪切速率300r·min-1、乳化時(shí)間為20min、熱水加入次數(shù)為3 次。

（2）以該工藝制備的保護(hù)膜形成的乳膠膜表面干燥時(shí)間較短。成膜后柔韌性較強(qiáng)，剝離強(qiáng)度低，剝離效果好。

（3）紙張表面剝離試驗(yàn)結(jié)果表明，未加入剝離劑的天然乳膠在紙張上剝離較為困難，且對(duì)紙張有明顯損傷。加入剝離劑后，剝離較為簡(jiǎn)單，且剝離后的紙張光滑平整，無明顯變化。

（4）水彩顏色保護(hù)效果較好，撕掉成膜物以后，并未出現(xiàn)紙張損傷、污染作品的現(xiàn)象。證實(shí)該保護(hù)膜的效果較好，可用于水彩木刻畫保存。