CN100513357C - 一种出土古象牙文物的保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种出土古象牙文物的保护方法，以改性固体石蜡为保护材料，第1是清污包扎；第2是将古象牙固定在不锈钢网托架上；第3是材料熔化；第4是将古象牙连同托架在60-80℃改性固体石蜡熔体中预热浸润0.5-1h；第5是将古象牙在80-150℃改性固体石蜡熔体中驱水渗透3-24h；第6是通过自然冷凝作用实现改性固体石蜡与古象牙碳羟磷灰石矿物的有效复合；第7是当熔体呈半凝固状态时将古象牙连同托架一起取出；第8是象牙冷凝；第9是解除包扎；第10是象牙修饰。保护效果明显，保存信息完整，可逆性好，可修复性强，可展示性佳，工艺简单，成本低廉，推广应用容易，用途广泛，社会经济效益十分显著，尤其适用于未发生石化的糟朽古象牙、象牙器和骨角质类文物保护。

Description

一种出土古象牙文物的保护方法

一、所属技术领域

本发明涉及一种出土古象牙文物的保护方法，具体涉及一种以改性固体石蜡为古象牙保护材料，采用材料浸润、渗透和复合方法、古象牙水分置换方法以及保护过程中古象牙的防护方法等综合技术，通过改性固体石蜡与古象牙中碳羟磷灰石矿物的有效浸润与复合，使古象牙文物得到密封、加固与增强，实现古象牙文物的长期有效保护，适用于古象牙、象牙器和骨角质类文物保护，尤其适用于未发生石化的糟朽古象牙、象牙器和骨角质类文物保护。

二、技术背景

象牙是动物硬组织中一种具有特殊性能的材料。象牙质地坚韧，色泽华贵，加之象牙的白度、纯度及温和性，自古就深受人们喜爱，它常作为特殊的装饰和艺术雕刻材料，在古时候还成为地位和财富的象征。

象牙所特有的性能是由其独特的组成和结构决定。象牙是无机矿物碳羟磷灰石和有机纤维蛋白组成(Miles，1967)。其中，碳羟磷灰石的主要作用是赋予象牙硬度和刚度，而纤维蛋白则是赋予象牙弹性和韧性(Edwards，et al.，1997)。更为特别的是，它们二者在三维空间上相互绞合缠绕，形成具有特殊结构的复合材料。象牙形成需要5年的时间，和动物硬组织的形成一样，需经历复杂、漫长的生物化学反应过程。尽管动物硬组织形成的机理尚不十分清楚，但有一点是确定的，这些组织材料的整体性能相当完美，迄今为止出现的人工合成硬组织材料还无法与天然材料媲美(杨洪等，2004)。

我国作为世界著名的文明古国，文化遗产十分丰富。这些珍贵文化遗产对传承中华文化、促进文化产业发展、建设精神文明和物质文明、实现中华民族伟大复兴都具有不可替代的重要作用。我国出土文物种类繁多，随着古象牙及象牙器文物的不断发现，其文物价值和文物保护的十分重要性引起了人们的高度重视。

1、中国的古象牙及象牙器文物

我国悠久历史，先后发现和出土一些古象牙及象牙器文物，例如，据黄剑华(2004)介绍：在巫山大溪文化遗址墓葬也出土有象牙(有的人骨架头部枕着一支大象牙)，并发现有象牙手镯与象牙质的种类相当丰富的装饰品等。在其他地区类似的考古发现也很多，譬如在距今约7000年的河姆渡文化遗址就出土了十分精致的双鸟朝阳象牙雕刻，以及鸟形象牙圆雕等。距今5500年左右的上海青浦福泉山遗址崧泽文化遗存中发现有戴在人骨手臂上的四件象牙镯。山东大汶口文化遗址墓葬出土有雕镂精致的多件象牙雕筒、象牙琮、象牙梳等。河南安阳殷墟也出土有较多的象牙制品，特别是妇好墓出土的三件象牙杯雕刻有瑰丽复杂的纹饰，是少见的精美之作。这些出土资料说明，从新石器时代到殷商时期的遗址和墓葬中出土象牙或象牙制品是一种较为常见的现象，分布范围也很宽，从黄河流域中原地区到四川盆地和长江中下游东南地区都有发现，但总的来说，出土实物数量还是比较少的。

对于古象牙的主要功能，中原等地区对象牙的使用现象是非常值得注意的。从河姆渡文化遗址、大汶口文化遗址，到殷商时期的墓葬之中，都出土有数量不等的象牙制品，说明古代先民很早就有利用象牙进行雕刻加工成各种使用之物的习俗。特别是殷墟出土的象牙制品，不仅雕刻精致，而且器形丰富多样。正如有的学者所述，象牙制品在殷代雕刻艺术中占有重要地位，有些作品，精美绝伦，堪称艺术的瑰宝。在殷墟，象牙制品大多数出土于大墓和中型墓中，多为实用之器，应是墓主人生前使用之物。殷墟的象牙器，不仅造型优雅，镂刻精细，且选料精良，用“无与伦比”四字来赞誉它，也不为过。在当时，可能有专门从事象牙雕刻的工匠。商朝的象牙雕刻制品，大都为贵族阶层的实用之器，后来成了死者的随葬品，这是很有道理的看法(黄剑华，2004)。

根据以上介绍，可以总结出我国上述出土古象牙文物的几个重要特点：(1)时间跨度长，分布范围广；(2)主要为象牙器类文物，而整根象牙文物却很少；(3)一次性出土的象牙器类文物比较少；(4)其功能主要是装饰与实用之器。

20世纪80年代后，广汉三星堆遗址和成都金沙遗址大量、成批古象牙及象牙器文物的不断发现，其数量、文物价值和特殊性在世界上都是前所未有的。这些新发现，大大丰富了人们对中国古象牙文物及其重要性的认识，并促进了中国古象牙及其保护问题的研究。

2、广汉三星堆遗址与古象牙

广汉三星堆遗址位于成都平原的腹心地带，其发现已有70余年历史了。随着上世纪80年代三星堆遗址考古工作的深入开展，尤其是1986年两个大型祭祀坑的重大发现，出土了大量青铜器、玉石器、金器、象牙、海贝等珍贵惊世文物，多数属祭祀用具。三星堆遗址及其文物的研究结果表明，三星堆遗址距今5000年至3000年，是我国迄今为止发现的面积最大、延续时间最长、出土文物最精美、文化内涵最丰富的古蜀文化遗址；它有力地证明，在夏商时代中国西南地区的成都平原上有一个高度发达的青铜文明中心，这个文明中心有其自身文化特点，又与中原夏商文明以及中原夏商文明以外的其它地区的方国文明存在着密切联系；以三星堆为杰出代表的长江上游文明的地位、作用及其源流引起了人们的重视和思考(张耀辉，2006)，已成为“长江文明”之说的标志性发现之一。因此，广汉三星堆遗址的发现是我国20世纪考古学上的一个重大成就，被誉为“世界第九大奇迹”(程世华，2006)。

广汉三星堆遗址出土文物一个十分特别之处是，以首次出土数量较多的整根象牙及象牙器而更加倍受世人所关注。在1986年发现的两个大型祭祀坑中出土了相当数量的象牙及象牙器文物，其中一号坑出土象牙13根，二号坑出土象牙67根，它们一般长80～100cm，经鉴定这些象牙均属于亚洲象种。另外，二号坑同时还出土象牙珠120件和雕刻有纹饰的象牙器残片4件，象牙器残片上雕刻有兽面纹和云雷纹等纹饰，象牙珠为中有穿孔的长鼓形和算珠形(黄剑华，2004)。

显然，三星堆出土古象牙文物从数量和特点上都与中国其它地方有着明显的差异。其主要功能也有所不同，对此，前人曾作过较多的研究，大都认为它们很可能是古蜀王国的祭祀用品。例如，大型青铜立人像那握成环形高度夸张的双手，有些学者就认为执掌的很可能便是象牙，是古蜀王国大型祭祀活动中使用的祭献之物，一些国外学者也有相同看法(黄剑华，2004)。

三星堆出土古象牙能够带给我们的宝贵信息可能远远不仅如此。但是，由于缺乏研究，未能及时提出有效的保护方法与措施，使得出土的古象牙绝大部分开裂、崩解、粉化，造成了不可逆转的损失。目前，三星堆遗址出土的古象牙已基本损坏，几乎“全军覆没”，后人能从其中采集的信息非常有限。

3、成都金沙遗址与古象牙

金沙遗址位于成都市内的青羊区，是与三星堆有着密切关系的一处大型的商周时期蜀文化中心遗址，是继三星堆考古研究之后四川省最为重大的考古发现之一(黄剑华，2003；姚轶锋等，2005)。2001年，成都文物考古研究所对金沙遗址进行了正式发掘，出土了大批珍贵文物，约有近万件象牙、金器、青铜器、玉器、石器、陶器以及多种哺乳动物的牙齿和骨骼，在考古学上十分罕见(肖磷等，2002)。金沙遗址及其文物的研究结果表明，无论从规模，还是从文物的种类和数量来看，该遗址极有可能是三星堆文明衰落后，在成都地区兴起的又一个重要的政治、经济、文化中心，即古蜀国在商代晚期之西周时期的都邑所在地(朱章义等，2002)。金沙遗址的发现进一步改写了成都历史和四川古代史，将古蜀国统治者在成都附近的活动从2500多年前推进到3000多年前，这对于研究古蜀国历史具有十分重要的意义，被国家文物局评为2001年度全国十大考古新发现之一(喻飞，2005)。

与三星堆相比，象牙及象牙器在成都金沙遗址出土文物中更为特别、更为重要，其出土的古象牙数量之大，保存之好，在世界范围内都是前所未有的，而且在一个地方如此集中地发现数量众多古象牙，仅象牙及象牙器数量就达500多件，在全世界也是独一无二的，它以一次出土了数以吨计的象牙及象牙器而成为考古学上一大奇观。这些古象牙有的层层堆积，深埋于地下，迄今保存完好，仍呈现出细腻滑润的光泽。最为典型的是梅苑东北部发现的象牙堆积坑，从断面观察象牙共分8层平行堆放，最大的象牙长达150厘米，经初步鉴定这些象牙属于亚洲象。在这个象牙堆积坑内放置的还有大量的玉器和铜器。在附近发掘区内，还发现有大片的野猪獠牙、鹿角等等，野猪獠牙经初步鉴定全系野猪的下犬齿，可能并非随意所为而是经过专门挑选的(朱章义等，2002)。金沙遗址还发现有切成饼形的象牙片，显然也是为了加工雕刻象牙制品用的(黄剑华，2004)。

黄剑华(2004)认为，这些发现说明古代蜀人同样有使用象牙制作礼仪用器或佩饰用品的习俗。但相比之下，象牙制品的数量很少，更多的则是未经加工的大量象牙，这说明古代蜀人可能更喜欢和习惯于直接将象牙用在祭祀活动之中。此外，成都平原和四川盆地境内迄今尚未发现有像殷墟那种将象作为牺牲埋入坑中的现象。这些都揭示了古代蜀人与中原地区在使用象牙方面，既有相似之处，又有许多不同的特点，反映了两地在祭祀礼仪和传统习俗方面的一些明显差异(黄剑华，2004)。成都金沙发现如此众多和集中的古象牙及象牙器文物，说明象牙在古代蜀人中的地位和作用，所展示的象牙文化已成为“长江文明”的重要特征之一。因此，金沙遗址及其古象牙文物也应当是“长江文明”之说的标志性发现之一。

由此可见，成都金沙古象牙的鲜明特点和文物特征能够为“长江文明”之说提供更多的思考和依据，其重大意义是显而易见的。但是，成都金沙古象牙正面临与20年前三星堆古象牙相同的严峻难题。由于三千多年的埋藏，金沙古象牙中的蛋白质已基本流失，保存下来的成分主要为无机盐(碳羟磷灰石矿物)。经过常年累月的腐蚀，几乎所有的象牙，从牙根到牙尖都形成了一个较大的髓腔空洞，空洞的深度几乎占到象牙总长度的一半以上，牙根一端的腔壁最薄的仅有几个毫米。因腐蚀流失形成的牙髓腔空洞完全被泥沙充填。清理出的古象牙有些内部牙本质已完全泥化，有些牙本质还有一定强度，但暴露在空气中，表面很快开裂，原有的裂隙也逐渐变宽，从表面到内部，沿着“年轮”及辐射线分层、开裂、剥离，象牙暴露在空气中失水很快，加之光照、微生物的侵蚀与降解，象牙表面会迅速变色，裂隙增宽，甚至产生新的断裂、霉变等病害(肖磷等，2004)。

4、古象牙文物保护研究现状

从以上介绍中看出，中国的古象牙及象牙器文物在中国文物中具有十分重要的地位和作用，尤其是三星堆和金沙大量、成批古象牙及象牙器文物发现，更是将古象牙文物上升到了中华文明探源的高度。而且，这些古象牙还能够为古蜀乃至中国古地理、古气候、古生物、古环境以及矿物学、材料学、地质学、地球化学等研究提供极其重要的信息。因此，如何对这些珍贵的古象牙文物进行有效保护成为文物保护十分重要和迫切的科学技术问题之一。

如上所述，三星堆及金沙以外的其它地方发现和出土的古象牙主要是象牙器文物，而且每次发现出土数量有限。因此，古象牙文物保护问题显得不是那么突出。1996年，三星堆大量古象牙及象牙器文物的出土，是我国首次面临大批如此重要的古象牙文物的保护问题。尽管部分文保专家设法对广汉三星堆出土古象牙进行保护，但未能取得成效，造成了不可挽回的损失。当然，也正是三星堆古象牙及象牙器珍贵文物遭受巨大损失的惨痛教训，才使人们进一步认识到古象牙文物保护重要性、复杂性与艰巨性。

关于象牙及象牙器的保护，国内外所做工作都比较少。从资料检索看，加拿大、美国、意大利、日本等国家只对埋葬时间上万年，已基本矿化的象牙化石作过成功保护，尚无对距今3000年左右的糟朽古象牙保护的成功研究记载。国内有学者曾对出土象牙器进行过研究，但并未取得良好效果，对部分出土的糟朽象牙器的保护效果也不理想。西北大学有关专家曾提出一些古象牙的保护材料，但尚未进行系统实验研究。事实上，我国对古象牙保护工作的重视与研究主要是从1986年广汉三星堆遗址出土古象牙文物开始的。20余年过去了，我国对糟朽古象牙保护一直未能取得突破，目前仍然没有理想的技术措施。湖北荆州博物馆有关专家曾经对距今7000多年前的出土古象牙实施有效保护，但该象牙材质已具备一定矿化程度，与金沙遗址未矿化的糟朽古象牙的保护方法差异较大。国外来华访问专家，如英国、德国、日本、美国等国家的文物保护专家在参观金沙遗址出土象牙时，也未能提出有效的保护象牙的方法和技术。

为了使金沙遗址出土的众多象牙免遭三星堆出土象牙那样的命运，各级政府部门、科研单位和文物保护人员等十分重视其保护工作，成都市文物考古研究所文保中心在2001年金沙遗址发现象牙后，即着手研究糟朽象牙的保护。他们在国家文物局资助下，并先后与有关单位合作，并根据国内外加固保护骨质文物的经验，采用常用的单腔真空压力设备和B-72、丙烯酸树脂、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇缩丁醛等有机高分子材料为渗透加固剂，对金沙出土象牙及骨角质文物进行了对比加固保护实验研究。认为采用聚乙烯醇缩丁醛为加固剂对考古发掘现场的象牙等进行现场临时加固，效果尚可。但是，由于渗透深度较差等多种因素的影响，实际上只起到表面加固作用(肖磷等，2002)。据该所研究人员介绍，由于保护材料未能渗入古象牙内部，存放一段时间后照样出现开裂、粉化等症状。

在目前还没有较完善保护措施的情况下，为了使金沙出土的大量糟朽古象牙免遭破坏，成都文物考古研究所只好将发现的大部分古象牙重新埋于地下。同时，为了对少量已出土的古象牙采取了抢救性的临时保护措施，成都市文物考古研究所与有关单位合作，采用有机硅材料对出土象牙进行保湿、隔氧、防霉变封存，效果良好，基本实现了临时保护目的。但是，这种方法的主要不足是：(1)该方法仍然未能解决古象牙文物的长期有效保护问题。据该所介绍，古象牙封存几年后，封存的有机硅材料已出现了不同程度的颜色变化，表明古象牙内部有物质渗出。(2)古象牙被封存于木盒内的有机硅材料中，外观不美观，展出极不方便，展出效果差。(3)保护费用特别高，由于用于封存的有机硅材料价格昂贵等原因，使单根象牙封存的成本高达万元。

由此可见，尽管国内外、尤其是国内1986年以来对古象牙保护做了较多工作，但由于金沙和三星堆出土古象牙文物的特殊性和复杂性，如何对这些糟朽而珍贵的古象牙文物进行长期有效保护，仍然是一个急切需要解决的大问题。

5、古象牙基本特征及其保护技术问题

运用高新技术和现代测试分析手段与方法，从文物所处环境入手，通过文物的组成、结构与物理化学性能等分析，查明病害产生的原因，然后“对症下药”，运用先进复合材料、新型功能材料、生态环境材料、纳米材料等新材料科学与工程技术对文物进行保护，以达到长期保护的目的，这已成为国际文物保护技术的发展趋势。

为此，本发明申请人采用红外吸收光谱分析(IR)、X射线粉晶衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线荧光光谱分析(PIXE)、氨基酸分析、差热-热失重分析(DTA-TG)等现代测试分析技术和方法，系统分析了金沙与三星堆出土古象牙组成与结构、基本物理化学性能及其与新鲜象牙的区别，深入研究了古象牙的赋存环境与病害机理，结果表明(樊华等，2006；旦辉等，2006)：

(1)古象牙的物相几乎全是结晶较差的碳羟磷灰石，与新鲜象牙相比，其结晶度还有所提高(图1、2)。古象牙保留了象牙的圈层结构、小管结构等原生结构，但其有机纤维结构消失，结构疏松多孔(图3)，同时产生了大量的环状裂纹、放射状裂纹和网状裂纹等次生裂纹。由于古象牙有机相的红外光谱吸收带已全部消失(图2)，氨基酸含量仅为0.74％，表明在象牙中起增强相作用的有机纤维已被侵蚀和破坏。

(2)古象牙是一种易溶于酸、难溶于碱的疏松多孔材料，其微孔孔径平均3μm(图3)，孔隙率为57.8-70.0％，天然含水率为31.1-68.7％(表1)。古象牙还没有发生石化现象，而长期地下埋藏作用使刚出土的象牙古象牙、尤其是内部变成几乎没有力学强度的泥状或白泥状糟朽象牙，所富含的水分在空气中很容易挥发，并最终导致引起古象牙迅速破坏。

(3)金沙古象牙pH和Eh值与土壤非常接近，并由于土壤中蒙脱石等粘土矿物的封闭作用，能够阻止或减少古象牙与外部环境的物质交换及其对古象牙侵蚀作用，使古象牙能够在一种相对平衡的条件下得以长期保存。古象牙出土后很容易破坏的根本原因在于有机物的缺失使古象牙的材料结构受到破坏，同时，大量的次生裂纹使古象牙容易开裂，微生物的侵蚀使古象牙破坏加剧，水分挥发使古象牙收缩、疏松、开裂、崩解、粉化。

表1 成都金沙古象牙和新鲜象牙实验样品的密度和孔隙率和含水率

注：样品1、2、3均取自成都金沙古象牙实验样品JS01，2004年出土，其文物编号为2004CQJT区T7202·7208。

其中样品1、2为内层样品，样品3为外层样品。样品4为新鲜亚洲象牙内层样品。

由此可见，金沙与三星堆出土古象牙是一种未发生石化、孔隙与裂隙结构非常发育、几乎没有力学强度、富含水分的泥状或白泥状(刚出土时)、出土后极易破坏的糟朽象牙。这些特征是国外和我国其它地方出土古象牙所没有的，也正是金沙与三星堆出土古象牙保护工作复杂性和艰巨性的原因所在。

根据金沙与三星堆出土古象牙的特征，其文物保护所面临的主要技术问题是：

(1)新材料遴选与研究：象牙的材料本质是一种以无机矿物碳羟磷灰石为基体材料，以有机纤维蛋白为增强材料的生物成因的有机/无机复合材料。而今，古象牙中的有机纤维蛋白已不复存在，只剩下其中的无机矿物碳羟磷灰石。因此，采用何种材料能够弥补或部分弥补因纤维蛋白消失而造成的损失，以提高古象牙的力学强度，这是古象牙文物保护最为关键的技术问题。

(2)材料浸润、渗透与复合方法：应用于古象牙文物保护的实质是，所用新材料与古象牙无机矿物碳羟磷灰石进行复合的过程。我们知道，复合材料制备关键之一就是如何解决两种材料界面的浸润问题。由于古象牙的微孔孔径平均只有3μm，这里，不仅涉及到材料的选择，更重要的是采用何种技术与工艺解决所用材料与古象牙碳羟磷灰石矿物有效浸润、渗透与复合。

(3)古象牙中的水分置换方法：测试分析结果表明，古象牙中的水分是有益组分，维持古象牙较高的含水率是其临时保护的重要措施之一。但是，为实现新材料与古象牙碳羟磷灰石矿物实现有效浸润复合，还必须在不破坏古象牙的前提，将古象牙中的水分和空气有效排出，为新材料的浸润复合创造空间位置。如何解决好这一对矛盾已成为古象牙保护成功与否的另一个关键技术问题。

(4)保护过程中古象牙的有效防护方法：糟朽古象牙几乎没有力学强度，而且长度较大，一般长80～100cm，最长达150cm，出土后极易破坏。在象牙的保护过程中，涉及到搬运、位移以及材料复合等，如不采取有效措施，必然造成古象牙损坏，难以进行有效保护。

本发明的目的就是，研究和遴选适用于古象牙文物保护的功能材料(新材料)，并采用材料界面浸润与渗透方法、古象牙中水分置换方法以及保护过程中古象牙防护方法等综合技术，使新材料与古象牙碳羟磷灰石矿物的有效复合，对古象牙文物得到密封、加固与增强，实现古象牙文物的长期有效保护。经检索，未发现一种出土古象牙文物的保护方法的文献报道或专利申请。

三、技术方案

为实现上述目的，本发明采取了如下技术措施：

1、古象牙保护新材料的遴选与研究

文物保护材料的遴选与研究是文物保护的关键之一，根据文物考古单位意见和建议，所要考虑的主要原则有：(1)保护工艺的可行性：选用的保护材料应在工艺和保护技术上可行，能够应用于文物保护。(2)保护材料的可逆性：用于保护的材料最好能够被提取出来或者被其它材料有效置换，为今后更新更好材料的应用创造条件，同时也避免了因材料使用不当给文物造成不可挽救的损失。对于珍贵文物，这一原则尤其重要。(3)保护材料的耐久性：保护材料应具有一定的强度和耐候性，能够防止文物开裂、粉化，使文物得到长期有效保护。(4)处理效果的可观赏性：处理后不应改变原有形状，能够修旧如旧。(5)保护文物的可展示性：经材料保护的文物，能够充分体现文物自身特点，进行有效展示，而且搬运方便，展示维护成本低廉。(6)保护材料与文物的协调性：保护材料在外观、色泽上与文物相近。(7)可研究性：为了保证处理后文物的可研究性，保护材料尽量不破坏文物原有的组分，尽量不破坏文物内部可能存在的信息。(8)保护材料与文物的相容性：材料热膨胀系数应与文物相似，对文物不会有破坏作用。(9)保护材料的环保性：保护材料无毒、无污染，不对环境造成危害。(10)保护材料的经济性：保护材料经济实惠，方便易得。

据资料检索，可用于文物保护的材料比较广泛，如无机材料、有机材料、有机氟聚合物、生物型材料等。根据金沙与三星堆出土古象牙特征，从保护工艺可行性考虑，用于古象牙保护的材料是一种特殊的功能材料，应当首先具备这样的基本工艺性能：在材料应用古象牙保护工艺过程中呈液体，然后在一定条件下能够固化成为具有一定强度的固体，即液-固转化性能。前人也正是按照这一思路选择古象牙保护材料的。据了解，1986年三星堆古象牙出土后，就曾采用聚合物材料进行保护，未能取得成功。2001年，金沙古象牙出土后，又同时采用B-72、丙烯酸树脂、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇缩丁醛等多种聚合材料作为渗透加固剂，对古象牙进行保护，也未能取得成功。后来采用的有机硅材料对出土象牙进行保湿、隔氧、防霉变封存，尽管取得一定效果，但只是一种临时性、抢救性保护方法。2004年以来，本专利发明人在更大范围内开展了古象牙文物材料的遴选与研究，先后采用难挥发无毒无害的有机液体、可溶性硅酸盐加固剂、有机-无机杂化物等为材料，对古象牙进行了保护实验研究。可以这么说，迄今为止，前人和本专利发明人已先后将几乎所能考虑到的各种材料，包括聚合物材料、有机液体、无机非金属硅酸盐材料、有机-无机杂化材料等用于古象牙保护实验研究，但结果证明都不理想。这说明，对于成都金沙糟朽古象牙文物来说，事情并不那么简单。

根据先进复合材料和功能材料制备的理论与方法，本专利发明人基于对金沙与三星堆出土古象牙碳羟磷灰石矿物结构与组分以及物理化学性能与特征系统、深入分析，并通过对以前实验材料与古象牙结合特征研究，对古象牙保护材料浸润与渗透功能的极其重要性有了深入认识，在理论上取得了如下重要认识：用于古象牙保护材料，除应当具备液-固转化基本工艺性能外，最为重要和关键的功能是：对孔径平均为3μm的古象牙微孔具有良好的渗透性，与古象牙中的碳羟磷灰石矿物具有良好的浸润性。在此理论指导下，并经过长期研究和反复比较，终于取得这样一个最为重要和关键的技术发现：蜡质材料在一定的工艺技术条件下对古象牙具有良好的渗透性，能够实现对古象牙碳羟磷灰石矿物的有效浸润与复合。

蜡质材料的种类较多，根据其产出特点可分为虫蜡与动物蜡、植物蜡、矿物蜡等三大类。根据文物保护材料遴选的上述原则和古象牙文物特点，通过进一步的实验研究，本发明进一步发现：固体石蜡适合作为一种古象牙文物保护材料的重要原料。

固体石蜡是相对于液体石蜡而言的，属矿物蜡中的石油蜡品种，其分子式通式是：C_nH_2n+2。作为一种古象牙文物保护材料，固体石蜡已具备了最重要的3个重要功能：一是液-固转化性能，二是对古象牙微孔良好的渗透性能，三是与古象牙碳羟磷灰石矿物的有效浸润与复合性能。同时，固体石蜡还具有无色、无毒、无味、无污染，材料价格便宜，方便易得等优良性能。但是，固体石蜡还存在一些缺点，主要是：(1)熔点较低，在夏天气温较高时容易引起变形；(2)力学强度不是太高，有待进一步增强；(3)与古象牙折光率存在一定差异，影响保护效果。因此，要将其用于古象牙文物保护，形成适用于古象牙文物保护的功能材料，一种必须进行改性。

为此，本发明所采用的方法是：以熔点较高的固体石蜡为基本原料，在其熔化后，通过加入3-20wt％的硬酯酸、聚乙烯、石油脂、棕榈蜡等改性剂进行改性，得到熔点60-80℃、折光率适中、力学强度较好的改性固体石蜡材料。实验结果表明，本发明所采用的改性固体石蜡材料是一种综合性能和保护效果十分优良的古象牙文物保护功能材料(新材料)。由于动物骨角质属于动物硬组织，它们的基本物质组成相同或相似。因此，本发明所采用的古象牙文物保护材料，不仅适用于古象牙、象牙器文物保护，而且仅适用于骨角质类文物保护，尤其适用于未发生石化的糟朽古象牙、象牙器和骨角质类文物保护。

2、材料浸润与渗透方法

改性固体石蜡材料在其熔点60℃及以上熔化成液体。所遇到的困难是，由于古象牙温度较低，将改性固体石蜡熔体用于古象牙文物保护时，会很快在古象牙表面凝固，阻止了保护材料的渗透、浸润和复合。本专利发明人发现，对古象牙加热，能够防止改性固体石蜡熔体在古象牙表面凝固。但是，若加热方式或加热温度不当，都将造成古象牙变形，或者使古象牙中水分蒸发，甚至使古象牙中碳羟磷灰石矿物分解，这些因素都将导致古象牙迅速破坏。

经过反复实验，本发明采用以下技术，解决了所面临的困难：将改性固体石蜡材料在其熔点及以上熔化(60-80℃)，通过调节万用电炉的功率，将改性固体石蜡熔体的最终温度控制和稳定在60-80℃；然后停止加热，将包扎固定的古象牙放入改性固体石蜡熔体中预热，待到熔体表面开始凝固时，再缓慢加热升温，使改性固体石蜡再次熔化，使温度保持在熔点附近(60-80℃)，并在此温度下对古象牙继续进行预热处理，直到古象牙整体温度与改性固体石蜡熔体温度完全平衡为止。该方法能够很好解决材料与古象牙中碳羟磷灰石矿物表面的浸润问题；在古象牙中的水分被有效置换后(如下所述)，能够实现对古象牙微孔渗透和内部浸润。该方法的特点是，改性固体石蜡熔体与古象牙的温差较小，能够避免加热对古象牙变形和碳羟磷灰石矿物分解；同时，熔体材料的封闭作用将有效防止古象牙中水分蒸发，能够避免古象牙在加热中的破坏。

3、水分置换与材料复合方法

古象牙文物在长期地下埋藏中，由于受到水、细菌和其它物质的侵蚀作用等影响，其结构疏松多孔，同时产生了大量的环状裂纹、放射状裂纹和网状裂纹等次生裂纹。出土古象牙含有较高的水分，其天然含水率平均值为53.77％，较高的含水率使刚出土的古象牙内部呈泥状。实验和观测结果都表明，保持古象牙中水分是一种有利于古象牙临时保护的十分重要的措施。这是因为，古象牙在长期地下埋藏中，与周围环境与水分已达到一种新的平衡状态，出土后水分的蒸发反而加剧了古象牙的破坏。

显然，古象牙中的水分对它的临时保护是有益的，但同时又占据了的新材料与古象牙碳羟磷灰石矿物实现有效浸润与复合的空间位置，阻碍了保护工作的实现。本专利发明人的实验结果表明，简单采用烘干等办法排除古象牙中的水分，将使古象牙文物在水分排除前就会遭到人为损坏。最好的办法是将去除水分与浸润、渗透、复合同步进行，使古象牙的外观、形状、颜色和内部结构特征等都能够完整保护。为此，本发明采用如下方法很好解决了一对矛盾，取得了显著效果。具体技术方法是：

(1)在古象牙预热浸润处理过程中，当古象牙整体温度与改性固体石蜡熔体温度完全平衡后(60-80℃)，缓慢升温，并最终使熔体温度有效控制在80-150℃范围之内；

(2)在改性固体石蜡熔体热力的作用下，古象牙裂隙和微孔中水分将会被逐渐排出，所腾出的空间位置将被改性固体石蜡熔体所渗透、浸润和填充，从而实现改性固体石蜡熔体对古象牙中水分的有效置换；

(3)最后，停止加热，通过改性固体石蜡熔体的自然冷凝作用，实现改性固体石蜡与古象牙碳羟磷灰石矿物的有效复合。

4、保护过程中古象牙的有效防护方法

在古象牙保护过程中，涉及到搬运、位移以及材料复合等。由于古象牙结构疏松，糟朽多孔，强度很低，极易遭到损坏。为了防止古象牙在保护过程中的损坏，本发明采取如下技术措施：

(1)保护前，采用棉质纱布进行包扎加固，要求将古象牙全部包裹覆盖、不留空白，以防止在古象牙过程中损坏；

(2)对于已经完全断裂的古象牙，还应采用夹板固定，以防止错位和进一步损坏；

(3)如图4所示，将清污包扎的古象牙固定在专用的不锈钢网托架上，使整个保护过程中的搬运、位移等都避免古象牙受到外力作用。不锈钢网托架呈长方形，边部框架及受力部位由直径5-10mm不锈钢加工而成，中间钢丝网由2-5mm不锈钢丝加工而成，其尺寸大小视古象牙大小而定，为避免象牙受损，应注意保证古象牙周围留有余地；

(4)另外，保护前清污工作，采用毛刷等对文物无损伤的工具对古象牙表面及内部的泥土等进行清洁。保护后的修饰工作，采用竹签等较软工具剔除古象牙文物表面多余的材料和保护前未清除掉的泥土等。

5、古象牙保护工艺

本发明以改性固体石蜡为古象牙保护材料，采用材料浸润、渗透和复合方法、古象牙水分置换方法以及保护过程中古象牙的防护方法等综合技术，对出土古象牙进行保护，其具体工艺按如下10个步骤进行：

A、清污包扎：采用对文物无损伤的工具对古象牙表面及内部的泥土等进行清洁。同时，由于古象牙结构疏松，糟朽多孔，强度很低，应采用棉质纱布进行包扎加固，要求将古象牙全部包裹覆盖，不留空白，以防止在古象牙过程中损坏；另外，对于已经破损散落残片，也应当予以复原修复，再用棉质纱布包扎加固，对于已经完全断裂的古象牙，还应采用夹板固定，以防止错位。

B、固定静置：如图4所示，为了防止古象牙在保护过程中的损坏，应将清污包扎的古象牙固定在专用的不锈钢网托架上。为避免象牙受损，应注意保证古象牙周围留有余地。对于含水率不太高的古象牙，固定后可直接进入下一步的保护加工；而对于含水率很高(水分达到或几乎达到饱和状态)古象牙，可将固定后的古象牙在室内阴凉处，静置存放1-3天，以适当减少古象牙中的水分。

C、材料熔化：采用可随意调节功率变换变换温度的万用电炉，将不锈钢容器中的改性固体石蜡加热熔化；采用水银温度计测量温度，通过调节万用电炉的功率，将改性固体石蜡熔体的温度控制和稳定在60-80℃。

D、预热浸润：将固定在不锈钢托架上的古象牙连同托架全部浸渍在改性固体石蜡熔体中。为保证温度的均匀性，对古象牙在熔体中的空间位置做如下要求：不锈钢托架底部距离不锈钢容器底部至少50mm，古象牙最上部距离熔体液面至少30mm。然后，停止加热，使熔体自然冷却；待到熔体表面开始凝固时，再缓慢加热升温，使改性固体石蜡再次完全熔化，使温度恢复并保持在60-80℃，并在此温度下对古象牙继续进行预热处理，直到古象牙整体温度与熔体温度完全平衡为止，所需时间为0.5-1小时。

E、驱水渗透：通过调节万用电炉的功率，缓慢升温，并最终使熔体温度有效控制和稳定在80-150℃范围之内；此时，在改性固体石蜡熔体热力的作用下，古象牙裂隙和微孔中水分将会被逐渐排出，所腾出的空间位置将被改性固体石蜡熔体所渗透、浸润和填充，从而实现改性固体石蜡熔体对古象牙中水分及其空间的有效置换；驱水渗透时间长短应根据古象牙尺寸大小和含水率不同而有所区别，所需时间范围为3-24小时。

F、冷凝复合：完成驱水渗透工艺后，停止加热，使改性固体石蜡熔体自然冷却，并通过改性固体石蜡熔体的自然冷凝作用，实现改性固体石蜡与古象牙碳羟磷灰石矿物的有效复合。

G、象牙提取：当改性固体石蜡熔体呈半凝固状态时，采用小刀等工具沿着不锈钢网托架边部切割，然后将古象牙连同托架一起从不锈钢容器中取出。改性固体石蜡熔体呈半凝固状态所需时间因熔体多少而异，其范围为3-12小时。由于半凝固状态的改性固体石蜡硬度还比较，所以小刀切割和古象牙连同托架一起提取并不困难。

H、象牙冷凝：采用小刀将多余的改性固体石蜡削掉，然后将古象牙连同托架一起存放在室内阴凉处静置，在室温条件下继续冷凝，直到古象牙内部的改性固体石蜡完全凝固为止，使实现改性固体石蜡与古象牙碳羟磷灰石矿物复合达到最佳效果，所需时间范围为4-12小时。

I、解除包扎：待完全凝固后，采用小刀和家用电吹风等工具，将古象牙与托架分离，然后慢慢解除包扎在古象牙外部的纱布。由于完全凝固后的改性固体石蜡硬度增大，强度较高，为防止损伤古象牙，应先用家用电吹风的热风将剥离部位软化，并小刀将软化部位削薄，然后再将纱布慢慢剥离。为了防止古象牙的人为损伤，整个过程必须小心翼翼，慢慢进行。

J、象牙修饰：采用竹签等较软工具，将古象牙文物表面多余的石蜡和保护前未清除掉的泥土等剔除；然后采用干净的毛巾对古象牙表面进行擦拭抛光，即完成整个古象牙文物保护工艺过程。

四、技术优势

本发明基于对金沙与三星堆出土古象牙组成与结构、物理与化学性能、赋存环境与病害机理等系统深入研究成果，根据新材料和先进复合材料科学技术理论和方法，形成了适用于古象牙、象牙器和骨角质类文物、尤其是未发生石化的糟朽古象牙、象牙器和骨角质类文物保护的技术。本发明具有效果明显、保存信息完整、可逆性好、可修复性强、可展示性好、工艺简单、成本低廉、推广应用容易、用途广泛、社会经济效益显著等十大优点和优势，具体体现在：

(1)效果明显。本发明通过改性固体石蜡材料及其浸润与渗透方法以及水分置换与材料复合方法等技术方法的综合运用，克服了前人在古象牙文物保护中存在的材料浸润效果较差，不能有效渗透到古象牙内部等技术难题，实现了新材料与古象牙碳羟磷灰石矿物的有效浸润复合。表2是本专利4个实施例采用改性固体石蜡材料与古象牙浸润复合实验效果，古象牙浸润复合后，其平均密度由0.95g/cm³增加到1.45g/cm³，由此确定古象牙浸润复合后密度增长和密度增长率分别为0.50g/cm³和52.89％，改性固体石蜡材料在古象牙中的体积填充率为58.43％。如1所示，古象牙平均孔隙率69.15g/cm³，这说明，采用改性固体石蜡浸润复合保护后，古象牙中的孔隙得到了有效填充，避免了古象牙出土后因水分蒸发而造成的破坏，能够使古象牙得到长期有效保护。本发明的保护效果还体现在，不仅使古象牙力学强度得到明显增强，而且，如表3所示，保护前后尺寸稳定，几乎没有变化，而且色泽美观，显示了优良的可展示性、耐久性好，协调性、相容性、环保性等。

表2 改性固体石蜡材料与古象牙浸润复合实验效果

注：ρ＝m/v，Δρ＝ρ-ρ1，m1＝Δρ/ρ1，v1＝Δρ/ρ2。ρ为古象牙浸润复合后的密度；m为古象牙浸润复合后的质量；v为古象牙浸润复合后的体积；Δρ为古象牙浸润复合后密度的增长；ρ1为古象牙的干密度(0.95g/cm³)；m1古象牙浸润复合后的密度增长率；v1为改性固体石蜡材料在古象牙中的体积填充率；ρ2为改性固体石蜡材料的密度(0.86g/cm³)。古象牙样品1#、2#、3#、4#分别为本专利实施例1、2、3、4所采用样品，其中样品2#、3#、4#均来自成都金沙遗址2006年6月出土、长度为890mm的同一根古象牙。

表3 改性固体石蜡材料与古象牙浸润复合实验前后的样品尺寸

注：古象牙样品1#、2#、3#、4#与表2相同，分别为本专利实施例1、2、3、4所采用样品。1#样品为不规则的长方体，长宽高分别是46mm、35mm、22mm；2#、4#样品是古象牙的中间部分，是两端大小等的椭圆柱体；3#样品是古象牙的牙尖部分，一端横截面为椭圆形，另一端为锥形。l₁和l₂，，l₁’和l₂’别为实验前后样品上边、下边长度；a₁和b₁，a₁’和b₁’分别为实验前后样品大头断面椭圆长径、短径长度；a₂和b₂，a₂’和b₂’分别为实验前后样品小头断面椭圆长径、短径长度。

(2)保存信息完整。从以上古象牙进行保护工艺看出，本发明的技术方法，是采用无色、无毒、无味、无污染的改性固体石蜡材料填充、浸润复合到古象牙孔隙和裂隙中，使古象牙得到长期有效保护，除吸附水以外，没有造成古象牙物质组分的丢失。另一方面，本发明工艺所采用的热力作用温度范围为60-150℃，根据古象牙组成与结构、物理与化学性能、赋存环境与病害机理等研究结果，在此温度范围内不会使古象牙结构与组成、外观与尺寸、尺寸与色泽等产生变化与破坏，因而使古象牙的科学信息最大限度地得到保留，为古象牙深入研究创造了条件，符合文物的可研究性原则。

(3)可修复性强。从金沙与三星堆出土古象牙和象牙器看，由于埋藏地下时间久远，有的在出土前就已经断裂、剥皮、错位、破碎、分离等，如何对这类文物进行保护具有现实意义。实例1、2都证明，本发明的技术方法，只要还能够拼接复位，就能够对已经出现断裂、剥皮、错位、破碎、分离等古象牙和象牙器进行修复，并进行有效保护。

(4)可逆性好。为避免了因材料使用不当给文物造成不可挽救的损失，可逆性已成为文物、尤其是珍贵文物保护的重要原则之一。但是，实现这一原则往往有较大的技术难度。本发明实例4说明，本发明另一个明显的特点和优势，在于所采用的材料能够从古象牙中分离出来，实现被更新材料有效置换。也就是说，在今后，即使经材料保护后古象牙出现了不够理想的新情况，也可以重新实施修复和保护，确保了古象牙的安全性。

(5)可展示性好。本发明优良的保护效果，使古象牙特质能够得保护、修复，所采用的古象牙保护新材料——改性固体石蜡不仅使古象牙文物力学强度得到大大加强，能够避免了搬运等引起的损坏，而且所用的新材料具有耐久性好，协调性、相容性、环保性等优点，这些都十分有利于古象牙文物的展出。另外，由于所采用的新材料的耐久性和耐候性好，受此保护的古象牙不需要进行特别的维护，大大降低减少文物展出成本和开支。

(6)工艺简单。本发明所采用的十个工艺步骤连续好，操作简单，工作方便，容易学习和撑握。

(6)成本低廉。本发明采用改性固体石蜡为古象牙保护材料。该材料方便易得，价格便宜；同时，相关设备极为简单，投入较少。因此，用于古象牙文物保护的总体成本低廉。

(8)推广应用容易。本发明工艺简单，操作方便，材料和设备成本低廉，容易学习和撑握，不仅适用于在实验室少量古象牙的保护，更重要的是能够比较容易地对古象牙实施批量工程化应用与保护。

(9)用途广泛。我国是世界著名的文明古国之一，历史悠久，文物众多，有大量的出土文物急需要进行及时有效保护。目前，已在金沙与三星堆发现和出土大量古象牙随着古象牙、象牙器和骨角质类文物，急需专门技术保护；同时，在全国和世界其它地方也有发现，也需要实施有效保护，显示出本发明具有广泛推广应用前景。

(10)社会经济效益显著。文物是历史的见证，保护文物就是保护历史；文物是文化的凝聚，保护文物就是保护文化；文物是艺术的再现，保护文物就是保护艺术；文物是旅游的精髓，保护文物就是保护旅游。古象牙文物保护的极其重要性和本发明的以上十大优点和优势，表明本发明对古象牙文物保护具有十分重要作用和社会经济效益。

五、附图说明

图1：金沙及三星堆古象牙样品及标准羟基磷灰石(OHAp)的XRD图谱。图中：JS02、JS01-01和JS01-02分别是金沙古象牙样品，SX01是三星堆古象牙；YN02-02是新鲜象牙。

图2：金沙及三星堆出土古象牙与新鲜亚洲象牙样品的红外吸收光谱图(1800-1200cm^-1)。图中：JS02、JS01-01和JS01-02分别是金沙古象牙样品，SX01是三星堆古象牙，YN02-01、YN02-02是新鲜象牙。

图3：古象牙纵截面(a、b)、横截面(c、d)及圆周面(e、f)显微结构的SEM图。

图4：用于古象牙文物保护的不锈钢网托架及古象牙固定示意图。

图5：用于本发明实验研究的成都金沙古象牙文物(890mm)保护前特征照片。

图6：成都金沙块状古象牙文物(1#)保护前(a)后(b)特征照片。

图7：成都金沙椭圆柱状古象牙文物(2#)保护前(a、b)后(c、d)特征照片。

图8：成都金沙椭圆柱状古象牙文物(4#)可逆性保护前(a、b)后(c、d)特征照片。

六、具体实施方式

本发明实例所用的古象牙文物实验样品全部出土自成都金沙遗址，埋藏时间3000年左右，由成都市文物考古研究所提供。本发明实例所用的古象牙实验样品的结构与组成特征与图1、2、3相同或相似；其基本物理化学性能与表1相同或相似，即古象牙内层的平均含水饱和密度1.65g/cm³、干密度0.95g/cm³、孔隙率69.15％，饱和含水率72.75％。

需要说明的是，本发明实例2、3、4所用样品象牙均来自同一根长度为890mm的古象牙，出土时间为2006年6月。如图5所示，这根古象牙的断面呈不规则的椭圆形，外部已出现大量开裂，内部呈白泥状，内外均糟朽不堪，毫无强度而言，以此为实验研究对象，具有较好的代表性和实际推广价值。还需要指出的是，为尽可能减少实验样品使用量(尤其是在前期探索性实验阶段)，在保重实验结果具有代表性的前提下，将它切割成长度为100mm左右的实验样品，用于本发明实例2、3、4的样品尺寸大小如表3所示，其中：实例3为象牙牙尖样品，长340mm，具有代表整根古象牙文物保护实验效果的意义。

实例1：一种出土古象牙文物(块状象牙)的保护方法

本实例实验样品取自成都金沙古象牙实验样品JS01，2004年出土，其文物编号为2004CQJT区T7202·7208。该实验样品为不规则的长方体，长宽高分别是46mm、35mm、22mm，该样品具有代表古象牙器文物保护效果的意义。

如图6所示，在进行保护前已经破碎、分离成若干块(图6a)。如表2-1#所示，按以下工艺进行保护后，古象牙浸润复合后的密度增长率和改性固体石蜡材料在古象牙中的体积填充率分别为61.00％和66.28％，已经修复为一个整体，实现了有效保护，达到了理想的效果(图6b)。

以改性固体石蜡为古象牙保护材料，采用材料浸润、渗透和复合方法、古象牙水分置换方法以及保护过程中古象牙的防护方法等综合技术，对上述古象牙(块状象牙)进行保护，其具体工艺按如下10个步骤进行：

A、清污包扎：采用对文物无损伤的工具对古象牙表面及内部的泥土等进行清洁；然后，将已经破碎、分离的古象牙拼接复位，采用棉质纱布进行包扎加固，做到将古象牙全部包裹覆盖，不留空白。

B、固定静置：将清污包扎的古象牙固定在专用的不锈钢网托架上，该古象牙实验样品含水率不太高，固定后便直接进入下一步的保护加工。

C、材料熔化：采用万用电炉，将不锈钢容器中的改性固体石蜡加热熔化；采用水银温度计测量温度，通过调节万用电炉的功率，将改性固体石蜡熔体的温度控制和稳定在60-80℃。

D、预热浸润：将固定在不锈钢托架上的古象牙连同托架全部浸渍在改性固体石蜡熔体中。为保证温度的均匀性，对古象牙在熔体中的空间位置做如下要求：不锈钢托架底部距离不锈钢容器底部至少50mm，古象牙最上部距离熔体液面至少30mm。然后，停止加热，使熔体自然冷却；待到熔体表面开始凝固时，再缓慢加热升温，使改性固体石蜡再次完全熔化，使温度恢复并保持在60-80℃，并在此温度下对古象牙继续进行预热处理，直到古象牙整体温度与熔体温度完全平衡为止，所需时间为0.5-1小时。

E、驱水渗透：通过调节万用电炉的功率，缓慢升温，并最终使熔体温度有效控制和稳定在80-150℃范围之内；此时，在改性固体石蜡熔体热力的作用下，古象牙裂隙和微孔中水分将会被逐渐排出，所腾出的空间位置被改性固体石蜡熔体所渗透、浸润和填充，从而实现改性固体石蜡熔体对古象牙中水分及其空间的有效置换，所需时间3-24小时。

F、冷凝复合：完成驱水渗透工艺后，停止加热，使改性固体石蜡熔体自然冷却，并通过改性固体石蜡熔体的自然冷凝作用，实现改性固体石蜡与古象牙碳羟磷灰石矿物的有效复合。

G、象牙提取：当改性固体石蜡熔体呈半凝固状态时，采用小刀等工具沿着不锈钢网托架边部切割，然后将古象牙连同托架一起从不锈钢容器中取出，改性固体石蜡熔体呈半凝固状态所需时间为3-12小时。

H、象牙冷凝：采用小刀将多余的改性固体石蜡削掉，然后将古象牙连同托架一起存放在室内阴凉处静置，在室温条件下继续冷凝，直到古象牙内部的改性固体石蜡完全凝固为止，以使改性固体石蜡与古象牙碳羟磷灰石矿物的复合达到最佳效果，所需时间为4-12小时。

I、解除包扎：待完全凝固后，采用小刀和家用电吹风等工具，将古象牙与托架分离，然后慢慢解除包扎在古象牙外部的纱布。为防止损伤古象牙，采用家用电吹风的热风将剥离部位软化，并小刀将软化部位削薄，然后再将纱布慢慢剥离。

J、象牙修饰：采用竹签等较软工具，将古象牙文物表面多余的石蜡和保护前未清除掉的泥土等剔除；然后采用干净毛巾对古象牙表面进行擦拭抛光，即完成整个古象牙文物保护工艺过程。

实例2：一种出土古象牙文物(椭圆柱状象牙)的保护方法

如上所述，本实例古象牙实验样品来自成都金沙遗址2006年6月出土、长度为890mm的古象牙最底部，呈椭圆柱状，其尺寸大小如表3-2#所示。需要说明的是，该样品刚切割下来以后，在实验室静置了3个月，出现开裂、崩解、粉化现象，结构非常疏松(图7a、b)。

如表2-2#所示，按以下工艺进行保护后，古象牙浸润复合后的密度增长率和改性固体石蜡材料在古象牙中的体积填充率分别为49.47％和54.65％，实现了有效保护，达到了理想的效果(图7c、d)。

本实例以改性固体石蜡为古象牙保护材料，采用材料浸润、渗透和复合方法、古象牙水分置换方法以及保护过程中古象牙的防护方法等综合技术，对上述古象牙样品进行保护，其具体工艺与实例1相同。

实例3：一种出土古象牙文物(整根象牙)的保护方法

如上所述，本实例古象牙实验样品来自成都金沙遗址2006年6月出土、长度为890mm的古象牙牙尖部分，底部呈椭圆柱状，长340mm，在靠近尖部100mm处断已裂成两截，其整体尺寸大小如表3-3#所示，具有代表整根古象牙文物保护实验效果的意义。

如表2-3#所示，按以下工艺进行保护后，古象牙浸润复合后的密度增长率和改性固体石蜡材料在古象牙中的体积填充率分别为53.68％和59.30％，断裂也得到修复，实现了有效保护，达到了理想的效果。

本实例以改性固体石蜡为古象牙保护材料，采用材料浸润、渗透和复合方法、古象牙水分置换方法以及保护过程中古象牙的防护方法等综合技术，对上述古象牙样品进行保护，具体工艺与实例1相同，所不同的是：

(1)在清污包扎工序中，由于样品已经完全断裂，采用了夹板固定，以防止错位。

(2)在固定静置工序中，由于样品含水率很高(水分达到或几乎达到饱和状态)，固定后在室内阴凉处，静置存放了3天，以适当减少古象牙中的水分。

实例4：一种出土古象牙文物的(可逆性)保护方法

如上所述，本实例古象牙实验样品来自成都金沙遗址2006年6月出土、长度为890mm的古象牙中部，呈椭圆柱状，其尺寸大小如表3-4#所示。需要说明的是，该实验样品已采用另一种改性固体石蜡材料进行保护，其浸润、渗透与复合效果良好。但是，如图8a、b所示，由于该材料的折光率较大，与古象牙在外观上不怎么匹配。因此，本实例采用上述改性固体石蜡材料对其进行重新保护。这里涉及到对已经浸润、渗透与复合的材料进行有效去除问题，然后再用本发明改性固体石蜡材料进行重新保护。因此，本实例代表了一种古象牙文物的可逆性保护方法。

如表2-4#所示，按以下工艺进行保护后，古象牙浸润复合后的密度增长率和改性固体石蜡材料在古象牙中的体积填充率分别为48.42％和53.49％。如图8c、d所示，其外观效果优良，实现了有效保护，达到了理想的效果。

本实例以改性固体石蜡为古象牙保护材料，采用材料浸润、渗透和复合方法、古象牙水分置换方法以及保护过程中古象牙的防护方法等综合技术，对上述古象牙样品进行保护，具体工艺与实例1相同，所不同的是：在对古象牙进行包扎、固定工艺之后，在材料熔化工艺之前，增加对原先采用的改性固体石蜡材料进行去除的工艺。具体方法是：

(1)将包扎固定后的古象牙(连同托架)完全浸入装有自来水(室温)的不锈钢容器中，采用万用电炉将自来水加热直沸腾。为防止水的剧烈沸腾对古象牙的损坏，托架放置应距离容器底部30-50mm；同时，应通过调节万用电炉的功率，减缓水的沸腾。此时，由于改性固体石蜡材料熔点(60-80℃)低于水的沸点温度(100℃)，它将发生熔化；由于改性固体石蜡材料熔体的密度(0.86g/cm³)低于水的密度(1.00g/cm³)，因此，从古象牙中渗出熔体将漂浮于水的表面，从而实现原材料与古象牙的分离，所需时间范围是3-12小时。将古象牙(连同托架)从水沸腾水中取出，在室温下自然冷却。

(2)由于古象牙含水率高，古象牙在室内阴凉处，静置存放1-3天，以适当减少古象牙中的水分。

鸣谢

本工作为“十五”国家科技攻关计划重点项目课题(2004BA810B02)和国家自然科学基金项目(40572030；40472028；40272029)资助。

Claims (2)

1、一种出土古象牙文物的保护方法，以加入3-20wt％的硬酯酸、聚乙烯、石油脂、棕榈蜡进行改性的固体石蜡为古象牙保护材料，采用综合技术方法，包括材料浸润、渗透和复合方法，古象牙水分置换方法，以及保护过程中古象牙的防护方法，对出土古象牙进行保护，其特征是：

A、清污包扎：采用对文物无损伤的毛刷对古象牙表面及内部的泥土进行清洁，将破碎、分离的古象牙拼接复位，采用棉质纱布进行包扎加固；

B、固定静置：将清污包扎的古象牙固定在专用的不锈钢网托架上，若古象牙含水率较低，固定后直接进入下一工序，若古象牙含水率很高，在室内阴凉处静置1-3天，以适当减少水分；

C、材料熔化：采用万用电炉，将不锈钢容器中的改性固体石蜡加热熔化，并将改性固体石蜡熔体温度控制和稳定在60-80℃；

D、预热浸润：将古象牙连同托架全部浸渍在改性固体石蜡熔体中，然后停止加热，使熔体自然冷却，待到熔体表面开始凝固时，再缓慢加热升温，使改性固体石蜡再次完全熔化，在60-80℃对古象牙预热浸润0.5-1小时；

E、驱水渗透：缓慢加热升温，并最终使熔体温度有效控制和稳定在80-150℃，此时，在改性固体石蜡熔体热力的作用下，古象牙微孔和裂隙中的水分将会被逐渐排出，所腾出的空间位置被改性固体石蜡熔体所渗透、浸润和填充，所需时间3-24小时；

F、冷凝复合：停止加热，通过改性固体石蜡熔体的自然冷凝作用，实现改性固体石蜡与古象牙碳羟磷灰石矿物的有效复合；

G、象牙提取：当改性固体石蜡熔体呈半凝固状态时，所需时间3-12小时，将古象牙连同托架一起从不锈钢容器中取出；

H、象牙冷凝：将古象牙连同托架一起存放在室内阴凉处静置，在室温条件下继续冷凝，直到古象牙内部的改性固体石蜡完全凝固为止，所需时间4-12小时，以使改性固体石蜡与古象牙碳羟磷灰石矿物的复合达到最佳效果；

I、解除包扎：待完全凝固后，采用小刀和家用电吹风，将古象牙与托架分离，再解除包扎纱布；

J、象牙修饰：采用竹签和毛刷对古象牙表面进行修饰和清理，即完成整个古象牙文物保护工艺过程。

2、根据权利要求1所述的一种出土古象牙文物的保护方法，其特征是：

所述的固体石蜡是一种专门用于古象牙文物保护的改性固体石蜡，其特征是：以固体石蜡为基本原料，其分子式通式是：C_nH_2n+2，在其熔化后，通过加入3-20wt％的硬酯酸、聚乙烯、石油脂、棕榈蜡进行改性，得到折光率适中、力学强度优良的改性固体石蜡新材料，具有理想的液-固转化性能，对古象牙微孔良好的渗透性能，能够与古象牙中碳羟磷灰石矿物进行有效浸润与复合性能，同时还具有无色、无毒、无味、无污染性能，适用于古象牙、象牙器和骨角质类文物保护。

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