丙烯酸樹脂paranovb72加固絲綢文物的工藝研究

中國每年都會(huì)出土大量絲綢之路文化遺產(chǎn)。這些絲綢文化遺產(chǎn)不僅是中華民族幾千年來文學(xué)史和科技史上的寶貴遺物，也是全人類共同的財(cái)富。由于絲綢文物為天然高分子化合物蠶絲的制品,當(dāng)被考古發(fā)掘時(shí)絕大多數(shù)已是面目全非,糟朽不堪。為了延長出土絲綢文物的保存壽命,以利于后續(xù)的收藏、陳列與研究,需要對(duì)絲綢文物進(jìn)行加固處理,即在保持文物現(xiàn)狀的前提下,添加一定的外界物質(zhì)改善文物的脆弱狀態(tài),增加絲織品的總體強(qiáng)度。目前,國內(nèi)外對(duì)糟朽絲綢文物的加固保護(hù)方法主要有編織加固法、裱托法、絲網(wǎng)加固法、樹脂加固法、派拉綸真空加膜法、接枝共聚法、絲蛋白加固法等。ParaloidB72是由66%甲基丙烯酸乙酯和34%丙烯酸甲酯組成的一種聚合物,可溶于丙酮、四氯化碳等有機(jī)溶劑,不具水溶性,是目前文物保護(hù)中使用得最多的一種丙烯酸樹脂,被廣泛用作加固劑、粘接劑和封護(hù)劑。但是,關(guān)于ParaloidB72在紡織品文物尤其是絲綢文物保護(hù)領(lǐng)域中的應(yīng)用實(shí)例不多,相關(guān)研究也少有開展。本項(xiàng)研究模擬出土絲綢文物制備脆弱絲織物樣品,以ParaloidB72作為加固劑,研究脆弱絲織物加固的工藝條件,并應(yīng)用于清代黃色平紋絹樣品的加固保護(hù),通過檢測(cè)加固樣品的形態(tài)結(jié)構(gòu)與物理性能變化,評(píng)價(jià)ParaloidB72用于脆弱絲織品加固保護(hù)的有效性和局限性。1材料和方法1.1絲綢之路電力紡parasp公司模擬脆弱絲織品制備的原材料為四川南充六合(集團(tuán))有限責(zé)任公司生產(chǎn)的絲綢電力紡;清代黃色平紋絹,收藏于中國絲綢博物館。ParaloidB72由美國Rohm&Haas中國公司上海代理處提供;氫氧化鈉、丙酮等均為分析純。1.2虛弱絲綢織織材料的加固方法和工藝優(yōu)化1.2.1絲織物的制備將絲綢電力紡大小裁剪為長20cm、寬5cm,在溫度35℃、相對(duì)濕度50%的環(huán)境下浸漬于50g/LNaOH溶液中9h,取出,用去離子水充分清洗,直至清洗液呈中性為止,然后將樣品晾干,得到脆弱絲織品,用其作為絲綢文物模擬樣。1.2.2加固液的制備稱取ParaloidB720.25、0.50、0.75、1.00g,將稱量好的試劑分別放入準(zhǔn)備好的燒杯中,加入100mL丙酮,將燒杯放入恒溫水浴鍋中加熱以使ParaloidB72溶解,由于丙酮沸點(diǎn)較低,溫度不可高于60℃,待ParaloidB72均勻溶解于丙酮溶液后取出,分別得到質(zhì)量濃度為2.5、5.0、7.5、10.0g/L的加固液。1.2.3加固樣的制備采用浸漬法進(jìn)行加固處理。先將脆弱絲織品平鋪在不銹鋼網(wǎng)上,在一定濃度的加固液中浸泡一段時(shí)間,浸透后將不銹鋼網(wǎng)從加固液中取出,晾干,獲得加固樣。將加固樣懸掛在YX-XD型風(fēng)冷式日曬試驗(yàn)機(jī)(深圳市遠(yuǎn)翔中檢檢測(cè)儀器有限公司)上進(jìn)行老化處理,16d后取出樣品,獲得老化加固樣。1.2.4idb32試驗(yàn)條件優(yōu)化采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)加固工藝中加固劑ParaloidB72的濃度、浸漬時(shí)間2個(gè)主要因素進(jìn)行優(yōu)化試驗(yàn),以樣品的斷裂強(qiáng)力、斷裂伸長率、色差、吸濕率、硬挺度作為考察指標(biāo)。設(shè)計(jì)因素和水平見表1。1.3絲綢文化遺產(chǎn)加固試驗(yàn)根據(jù)正交試驗(yàn)得到的優(yōu)化加固工藝條件,加固處理脆弱絲綢文物樣品——清代黃色平紋絹,并對(duì)加固效果進(jìn)行測(cè)試和表征。1.4增強(qiáng)樣品的性能測(cè)試和結(jié)構(gòu)表現(xiàn)方法1.4.1斷裂拉伸性能測(cè)定參照GB/T3923.1—1997,將試樣剪成長20cm、寬5cm的布條,用YG065型電子織物強(qiáng)力儀(萊州市電子儀器有限公司)測(cè)定試樣被拉伸至斷裂時(shí)所承受的拉力和伸長(測(cè)試條件:拉伸速度100mm/min,測(cè)試長度10cm,測(cè)試溫度25℃),記錄試樣的斷裂強(qiáng)力(F)和斷裂伸長(L),計(jì)算斷裂伸長率,重復(fù)試驗(yàn)5次。斷裂伸長率L=(L1-L0)/L0×100%。式中,L0—試樣原長度(mm),L1—試樣發(fā)生斷裂時(shí)的長度(mm)。1.4.2加固前后試樣粗糙度、比的測(cè)定參照GB/T8424.2—2001,采用SC-80C型全自動(dòng)色差計(jì)(北京康光儀器有限公司)測(cè)定加固前后試樣的白度。測(cè)試時(shí)將試樣疊放置于測(cè)試孔下,從儀器顯示器上讀取藍(lán)光白度值和色差值(ΔE),精確至0.01,重復(fù)試驗(yàn)3次。1.4.3硬挺度測(cè)試試驗(yàn)參照GB/T7689.4—2001,將試樣剪成長15cm、寬25mm的試條,然后在LLY-01型電子硬挺度儀(萊州市電子儀器有限公司)上重復(fù)3次測(cè)定試樣探出支持面彎曲至一定角度時(shí)的伸長長度(抗彎長度)L。記錄L值并利用下式計(jì)算硬挺度:G=9.81ρ×(L/2)3。式中:G—織物的彎曲硬挺度(mN·m),ρ—織物的單位面積質(zhì)量(g/m2),L—表面的平均伸出長度(m)。1.4.4吸濕率測(cè)定將試樣于50℃的DGG-9240B真空干燥箱(上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司)中完全烘干,取出后立即稱量,重復(fù)上述操作至定值(W0)后將試樣置于室溫25℃、相對(duì)濕度60%的環(huán)境中放置一定時(shí)間至平衡,取出后立即稱量,重復(fù)上述操作5次至定值(W1),計(jì)算吸濕率。吸濕率W=(W1-W0)/W0×100%。1.4.5掃描電子顯微鏡sem用JSM-5610LV型掃描電子顯微鏡(日本JEOL公司)觀察試樣纖維表面形貌,測(cè)試電壓為5kV。1.4.6紅外光譜測(cè)試tir用Nicolet5700型紅外光譜儀(美國熱電公司)檢測(cè)加固前后試樣的纖維化學(xué)結(jié)構(gòu)變化,掃描范圍700～4000cm-1。1.4.7熱失重曲線用PyrisDiamond熱重分析儀(美國柏金-埃爾默公司)測(cè)定加固前后試樣的熱失重曲線,升溫范圍35～650℃,升溫速率20℃/min。2結(jié)果與分析2.1浸漬時(shí)間對(duì)絲織品色澤的影響表2中:當(dāng)加固劑ParaloidB72質(zhì)量濃度為7.50g/L時(shí),脆弱絲織品加固后的斷裂強(qiáng)力、斷裂伸長率最大,色差最小;當(dāng)浸漬時(shí)間為20min時(shí),加固后樣品的色差最小。從表3可見,加固劑ParaloidB72濃度對(duì)絲織品的斷裂強(qiáng)力、斷裂伸長率和色差的影響均極顯著,對(duì)硬挺度和吸濕率無顯著影響;浸漬時(shí)間只對(duì)色差影響極顯著,對(duì)其它測(cè)試性能無顯著影響。據(jù)此對(duì)上述顯著因素進(jìn)行分析,得到較優(yōu)工藝條件:加固劑ParaloidB72的質(zhì)量濃度為7.50g/L,浸漬時(shí)間為20min。2.2絲綢文化遺產(chǎn)的性能和結(jié)構(gòu)2.2.1pararap鋼的力學(xué)性能從表4可知,絲綢文物樣品經(jīng)7.50g/LParaloidB72加固液浸漬20min后,其斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長率均大幅提升,分別提高了73.95%、1.47個(gè)百分點(diǎn),加固后的硬挺度改變卻比較小,僅增加了1.85%,說明ParaloidB72對(duì)脆弱絲綢文物的力學(xué)性能有良好的改善效果,且對(duì)文物的手感影響不大。但是,絲綢文物樣品在加固之后,色差大幅提升,即對(duì)絲綢文物樣品的顏色改變較大。2.2.2ftir譜圖分析從加固前后絲綢文物樣品的電子顯微鏡照片(圖1)可以看出,加固后樣品的纖維表面略顯粗糙,明顯可見不均一附著ParaloidB72顆粒物,這些顆粒狀附著物間相互牽連,將絲纖維固著在一起,從而增加了脆弱絲綢文物的整體強(qiáng)度。另從加固前后的樣品FTIR譜圖(圖2)可以看出明顯的蠶絲蛋白特征吸收峰:3300～3290cm-1處為—NH伸縮振動(dòng)所產(chǎn)生的特征吸收,主要代表沒有形成氫鍵的自由的—NH的振動(dòng);1575～1480cm-1處有—NH變形振動(dòng)所產(chǎn)生的特征吸收譜帶,主要代表形成氫鍵的—NH的振動(dòng);1690～1600cm-1處有C==OC=Ο伸縮振動(dòng)所產(chǎn)生的特征吸收譜帶。絲綢文物樣品經(jīng)ParaloidB72加固后蠶絲蛋白的特征吸收峰不變,表明絲蛋白結(jié)構(gòu)未受到大的影響。2.2.3熱性能分析從圖3可知,在322.53℃時(shí)加固前的絲綢文物樣品發(fā)生嚴(yán)重的熱失重,而經(jīng)ParaloidB72加固后的絲綢文物樣品于323.92℃發(fā)生嚴(yán)重的熱失重,其耐熱性能略有提高。3paliidb32的應(yīng)用本研究利用丙烯酸樹酯ParaloidB72作為加固劑對(duì)脆弱絲綢文物模擬樣品進(jìn)行加固研究,并優(yōu)化加固工藝條