CN104293180A

CN104293180A - 一种用于古代无地仗建筑彩画的保护加固液、制备方法及加固保护方法

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Publication number: CN104293180A
Application number: CN201410483681.1A
Authority: CN
Inventors: 龚德才; 符津铭
Original assignee: University of Science and Technology of China USTC
Current assignee: University of Science and Technology of China USTC
Priority date: 2014-09-19
Filing date: 2014-09-19
Publication date: 2015-01-21

Abstract

本发明公开了一种用于古代无地仗建筑彩画的保护加固液、制备方法及加固保护方法。该加固保护材料即加固液由传统胶结材料复配所得，利用加固材料与建筑彩画表面极性基团间存在的相互吸引力，有效地提高脆弱颜料层的力学强度。同时，加固材料完全渗透固化后，依靠胶结力将颜料层与木材本体连接为一体。本发明利用鱼胶与白芨胶复配后形成共混膜，能有效地提高脆弱颜料层的力学强度，紫外吸收剂与复配溶液具有良好的相容性，能均匀分散于复配溶液中，能有效提高复配加固材料的耐老化性能。经实验证明本发明的加固材料具有良好的加固无地仗彩画的效果。

Description

一种用于古代无地仗建筑彩画的保护加固液、制备方法及加固保护方法

技术领域

本发明涉及一种用于古代无地仗建筑彩画的保护加固液、制备方法及加固保护方法。该加固保护材料即加固液由传统胶结材料复配所得，利用加固材料与建筑彩画表面极性基团间存在的相互吸引力，有效地提高脆弱颜料层的力学强度。同时，加固材料完全渗透固化后，依靠胶结力将颜料层与木材本体连接为一体。属于彩绘类文物加固保护技术领域。

背景技术

彩画是古代建筑遗产中极为重要的组成部分，它一方面能掩盖木材表面的节疤、斑痕以及纹理、色泽不均等自然缺陷，起到富丽堂皇的装饰效果，另一方面还能有效地保护木构件免受潮湿、冷热、风雨和阳光中紫外线的直接腐蚀破坏，部分彩画颜料还带有一定毒性，可防虫蛀。无地仗彩画独特的制作工艺、绘画技艺、绘画内容也为研究古代建筑史、艺术史、技术史和社会形态等诸多方面提供了珍贵的实物资料。但这类无地仗彩画由于没有地仗层衬托，颜料往往只能通过胶结物附着于木构件表面，在自然和人为因素的影响下，无地仗彩画颜料中的胶结材料也出现不同程度老化降解，造成颜料层的固着强度下降，从而导致彩画颜料层脱落、褪变色、裂隙等病害，极不利于彩画的长期保存，需要对病变无地仗彩画进行有效地加固保护。

根据无地仗彩画的特点，选择加固保护材料特殊要求如下：

(1)根据文物保护的原则，应遵循不改变文物原貌，加固材料为无色透明，加固后彩画颜色和加固材料本身不会发生改变；

(2)加固材料具有一定粘度的同时有足够的渗透性，能够深层渗透，穿过颜料层，并渗透到木构件本体内，将颜料层紧紧附着于木构件表面；

(3)加固材料应能有效地提高彩画的强度(内聚力)，与彩画应有较好的附着力、粘接力和相容性；

(4)加固材料应具有良好的成膜性，处理后能消除入射光的散射现象，在彩画表面无反光膜。

综上所述，用于无地仗彩画的加固保护材料应具备良好的成膜性，加固后不能改变彩画的外观，加固剂保护材料拥有良好加固性能的同时必须兼顾优异的渗透性和耐老化性能。目前用于彩画加固保护的材料很多，但仍存在诸多问题。在传统保护材料中，胶矾水加固后，常会析出结晶物影响彩画的外观，且胶接强度差，不耐水、不耐霉菌腐蚀；桐油等干性油固化时间长，初始粘结强度低，加固后会导致彩画变暗并带有光泽；松香、虫胶等天然树脂对彩画色泽有一定影响，且粘结力不够；桃胶虽加固强度高，但加固后影响彩画外观。使用以有机溶剂作稀释剂的高分子材料对无地仗彩画进行加固保护时，极易将木材中的油溶性成分带出，残留于彩画表面，失去彩画原有的色彩，使用的部分有机溶剂对人有害，易污染环境。

发明内容

本发明的目的在于提供一种相容性好、渗透性强、环保无污染、耐老化性能强的无地仗彩画加固保护材料，将胶连剂复配技术应用到建筑彩画保护上，以期达到起加固作用的同时，不改变彩画原状和无毒无污染的目的。本发明是基于“2012年山西省科技攻关项目——佛光寺东大殿本体及附属文物保护技术研发”的专利申请。

本发明的一种用于古代无地仗建筑彩画的保护加固液，包含有下述质量配比的原料：鱼胶1%-5%、白芨胶0.1%-1%、紫外吸收剂0.1%、其余为去离子水。原料质量配比优选为：鱼胶2%-3%、白芨胶0.1%-0.2%、紫外吸收剂0.1%、其余为去离子水。

本发明用于古代无地仗建筑彩画的保护加固液的制备方法，其是先将鱼胶和白芨胶加入60-100℃热水中充分溶解，再将紫外吸收剂加入复配溶液中，均匀搅拌形成分散液即可使用，一次未用完的加固液再次使用时加热至60-100℃，搅拌均匀即可使用。

本发明中的鱼胶与白芨胶均为水溶性胶结材料，二者在60℃以上热水中存在较强的相互作用及良好的相容性，达到最佳凝胶形成条件。白芨胶溶液流动性好，具有助渗作用，能有效提高加固材料的渗透性能；与此同时，在一定程度上有利于改善鱼胶的力学性能与抗水性。

采用本发明所述保护加固液对无地仗彩画进行加固保护的方法，其是采用喷涂法将加固液均匀喷涂于彩画表面，待其自然阴干固化即可。

上述对无地仗彩画进行加固保护的方法中，在所述彩画表面上，每10cm²均匀喷涂加固液0.1mL-1mL。

本发明所述紫外吸收剂为行业常用紫外吸收剂，如可以为紫外吸收剂BP-4、紫外线吸收剂UV-9、紫外线吸收剂UV-328、紫外线吸收剂UV-531等。

本发明利用鱼胶与白芨胶复配后形成共混膜，能有效地提高脆弱颜料层的力学强度，紫外吸收剂与复配材料具有良好的相容性，能均匀分散于复配溶液中，能有效提高复配加固材料的耐老化性能。经实验证明本发明的加固材料具有良好的加固无地仗彩画的效果。

具体实施方式

下述实施例是对于本发明内容的进一步说明以作为对本发明技术内容的阐释，但本发明的实质内容并不仅限于下述实施例所述，本领域的普通技术人员可以且应当知晓任何基于本发明实质精神的简单变化或替换均应属于本发明所要求的保护范围。

由于无地仗彩画文物的不可再生性以及形状不规则性，本发明采用热老化的方式制备大量用于重复实验的模拟古代无地仗彩画样块：选择10cm×5cm×2cm的杉木块，以骨胶作为胶黏剂（骨胶：水=1：10），配制与文物彩画颜料相同的矿物颜料均匀涂刷于木块上，刷涂厚约0.2mm，制得无地仗彩画样块。为使模拟样块与古代无地仗彩画更为接近，将模拟彩画样块置于鼓风干燥箱中，于150℃下老化一周。

实施例1

先将鱼胶和白芨胶加入60℃水中充分溶解，保持60℃温度条件稳定30min后，形成复配溶液，将紫外吸收剂加入复配溶液中，均匀搅拌形成分散液。所述鱼胶质量浓度为2%，所述白芨胶质量浓度为0.1%，所述紫外吸收剂（BP-4）质量浓度为0.1%，采用喷涂法将加固液均匀喷涂于模拟无地仗彩画样块表面，每10cm²彩画表面使用加固液0.5mL。将加固后的彩画置于室温下阴干2小时后分析，色差值ΔE=0.337，胶带试验法测得颜料脱落百分比Per=4.34%，平均加固渗透深度H=3.79mm。将加固后的彩画样块置于100℃干燥箱中老化10天后彩画色差值ΔE=0.462，置于强紫外灯条件下老化7天后彩画色差值ΔE=0.495。表明加固材料耐老化性能优异。

实施例2

先将鱼胶和白芨胶加入90℃水中充分溶解，保持90℃温度条件稳定30min后，形成复配溶液，将紫外吸收剂加入复配溶液中，均匀搅拌形成分散液。所述鱼胶质量浓度为2%，所述白芨胶质量浓度为0.1%，所述紫外吸收剂（BP-4）为0.1%，采用喷涂法将加固液均匀喷涂于模拟无地仗彩画样块表面，每10cm²彩画表面使用加固液0.5mL。将加固后的彩画置于室温下阴干2小时后分析，色差值ΔE=0.351，胶带试验法测得颜料脱落百分比Per=4.27%，平均加固渗透深度H=3.68mm。将加固后的彩画样块置于100℃干燥箱中老化10天后彩画色差值ΔE=0.45，置于强紫外灯条件下老化7天后彩画色差值ΔE=0.483。表明加固材料耐老化性能优异。

实施例3

先将鱼胶和白芨胶加入60℃水中充分溶解，保持60℃温度条件稳定30min后，形成复配溶液，将紫外吸收剂加入复配溶液中，均匀搅拌形成分散液。所述鱼胶质量浓度为3%，所述白芨胶质量浓度为0.1%，所述紫外吸收剂（UV-328）质量浓度为0.1%，采用喷涂法将加固液均匀喷涂于模拟无地仗彩画样块表面，每10cm²彩画表面使用加固液0.5mL。将加固后的彩画置于室温下阴干2小时后分析，色差值ΔE=0.59，胶带试验法测得颜料脱落百分比Per=3.95%，平均加固渗透深度H=2.87mm。将加固后的彩画样块置于100℃干燥箱中老化10天后彩画色差值ΔE=0.536，置于强紫外灯条件下老化7天后彩画色差值ΔE=0.519。表明加固材料耐老化性能优异。

实施例4

先将鱼胶和白芨胶加入90℃水中充分溶解，保持90℃温度条件稳定30min后，形成复配溶液，将紫外吸收剂加入复配溶液中，均匀搅拌形成分散液。所述鱼胶质量浓度为3%，所述白芨胶质量浓度为0.1%，所述紫外吸收剂（UV-328）质量浓度为0.1%，采用喷涂法将加固液均匀喷涂于模拟无地仗彩画样块表面，每10cm²彩画表面使用加固液0.5mL。将加固后的彩画置于室温下阴干2小时后分析，色差值ΔE=0.578，胶带试验法测得颜料脱落百分比Per=3.9%，平均加固渗透深度H=2.83mm。将加固后的彩画样块置于100℃干燥箱中老化10天后彩画色差值ΔE=0.533，置于强紫外灯条件下老化7天后彩画色差值ΔE=0.514。表明加固材料耐老化性能优异。

实施例5

先将鱼胶和白芨胶加入60℃水中充分溶解，保持60℃温度条件稳定30min后，形成复配溶液，将紫外吸收剂加入复配溶液中，均匀搅拌形成分散液。所述鱼胶质量浓度为3%，所述白芨胶质量浓度为0.2%，所述紫外吸收剂（UV-328）质量浓度为0.1%，采用喷涂法将加固液均匀喷涂于模拟无地仗彩画样块表面，每10cm²彩画表面使用加固液0.5mL。将加固后的彩画置于室温下阴干2小时后分析，色差值ΔE=0.613，胶带试验法测得颜料脱落百分比Per=3.74%，平均加固渗透深度H=2.53mm。将加固后的彩画样块置于100℃干燥箱中老化10天后彩画色差值ΔE=0.552，置于强紫外灯条件下老化7天后彩画色差值ΔE=0.497。表明加固材料耐老化性能优异。

实施例6

先将鱼胶和白芨胶加入90℃水中充分溶解，保持90℃温度条件稳定30min后，形成复配溶液，将紫外吸收剂加入复配溶液中，均匀搅拌形成分散液。所述鱼胶质量浓度为3%，所述白芨胶质量浓度为0.2%，所述紫外吸收剂（UV-328）质量浓度为0.1%，采用喷涂法将加固液均匀喷涂于模拟无地仗彩画样块表面，每10cm²彩画表面使用加固液0.5mL。将加固后的彩画置于室温下阴干2小时后分析，色差值ΔE=0.619，胶带试验法测得颜料脱落百分比Per=3.7%，平均加固渗透深度H=2.55mm。将加固后的彩画样块置于100℃干燥箱中老化10天后彩画色差值ΔE=0.547，置于强紫外灯条件下老化7天后彩画色差值ΔE=0.491。表明加固材料耐老化性能优异。

实施例7

先将鱼胶和白芨胶加入60℃水中充分溶解，保持60℃温度条件稳定30min后，形成复配溶液，将紫外吸收剂加入复配溶液中，均匀搅拌形成分散液。所述鱼胶质量浓度为2%，所述白芨胶质量浓度为0.2%，所述紫外吸收剂（UV-9）质量浓度为0.1%，采用喷涂法将加固液均匀喷涂于模拟无地仗彩画样块表面，每10cm²彩画表面使用加固液0.5mL。将加固后的彩画置于室温下阴干2小时后分析，色差值ΔE=0.426，胶带试验法测得颜料脱落百分比Per=4.17%，平均加固渗透深度H=3.41mm。将加固后的彩画样块置于100℃干燥箱中老化10天后彩画色差值ΔE=0.442，置于强紫外灯条件下老化7天后彩画色差值ΔE=0.463。表明加固材料耐老化性能优异。

实施例8

先将鱼胶和白芨胶加入90℃水中充分溶解，保持90℃温度条件稳定30min后，形成复配溶液，将紫外吸收剂加入复配溶液中，均匀搅拌形成分散液。所述鱼胶质量浓度为2%，所述白芨胶质量浓度为0.2%，所述紫外吸收剂（UV-9）质量浓度为0.1%，采用喷涂法将加固液均匀喷涂于模拟无地仗彩画样块表面，每10cm²彩画表面使用加固液0.5mL。将加固后的彩画置于室温下阴干2小时后分析，色差值ΔE=0.437，胶带试验法测得颜料脱落百分比Per=4.12%，平均加固渗透深度H=3.39mm。将加固后的彩画样块置于100℃干燥箱中老化10天后彩画色差值ΔE=0.435，置于强紫外灯条件下老化7天后彩画色差值ΔE=0.457。表明加固材料耐老化性能优异。

实施例9

先将鱼胶和白芨胶加入60℃水中充分溶解，保持60℃温度条件稳定30min后，形成复配溶液，将紫外吸收剂加入复配溶液中，均匀搅拌形成分散液。所述鱼胶质量浓度为5%，所述白芨胶质量浓度为0.1%，所述紫外吸收剂（UV-9）质量浓度为0.1%，采用喷涂法将加固液均匀喷涂于模拟无地仗彩画样块表面，每10cm²彩画表面使用加固液0.5mL。将加固后的彩画置于室温下阴干2小时后分析，色差值ΔE=0.541，胶带试验法测得颜料脱落百分比Per=2.52%，平均加固渗透深度H=1.4mm。将加固后的彩画样块置于100℃干燥箱中老化10天后彩画色差值ΔE=0.428，置于强紫外灯条件下老化7天后彩画色差值ΔE=0.511。表明加固材料耐老化性能优异。

实施例10

先将鱼胶和白芨胶加入60℃水中充分溶解，保持60℃温度条件稳定30min后，形成复配溶液，将紫外吸收剂加入复配溶液中，均匀搅拌形成分散液。所述鱼胶质量浓度为5%，所述白芨胶质量浓度为1%，所述紫外吸收剂（UV-9）质量浓度为0.1%，采用喷涂法将加固液均匀喷涂于模拟无地仗彩画样块表面，每10cm²彩画表面使用加固液0.5mL。将加固后的彩画置于室温下阴干2小时后分析，色差值ΔE=0.944，胶带试验法测得颜料脱落百分比Per=1.96%，平均加固渗透深度H=1.05mm。将加固后的彩画样块置于100℃干燥箱中老化10天后彩画色差值ΔE=0.403，置于强紫外灯条件下老化7天后彩画色差值ΔE=0.536。表明加固材料耐老化性能优异。

实施例11

先将鱼胶和白芨胶加入60℃水中充分溶解，保持60℃温度条件稳定30min后，形成复配溶液，将紫外吸收剂加入复配溶液中，均匀搅拌形成分散液。所述鱼胶质量浓度为1%，所述白芨胶质量浓度为0.1%，所述紫外吸收剂（UV-531）质量浓度为0.1%，采用喷涂法将加固液均匀喷涂于模拟无地仗彩画样块表面，每10cm²彩画表面使用加固液0.5mL。将加固后的彩画置于室温下阴干2小时后分析，色差值ΔE=0.27，胶带试验法测得颜料脱落百分比Per=7.13%，平均加固渗透深度H=5.43mm。将加固后的彩画样块置于100℃干燥箱中老化10天后彩画色差值ΔE=0.589，置于强紫外灯条件下老化7天后彩画色差值ΔE=0.482。表明加固材料耐老化性能优异。

实施例12

先将鱼胶和白芨胶加入60℃水中充分溶解，保持60℃温度条件稳定30min后，形成复配溶液，将紫外吸收剂加入复配溶液中，均匀搅拌形成分散液。所述鱼胶质量浓度为1%，所述白芨胶质量浓度为1%，所述紫外吸收剂（UV-531）质量浓度为0.1%，采用喷涂法将加固液均匀喷涂于模拟无地仗彩画样块表面，每10cm²彩画表面使用加固液0.5mL。将加固后的彩画置于室温下阴干2小时后分析，色差值ΔE=0.805，胶带试验法测得颜料脱落百分比Per=5.61%，平均加固渗透深度H=3.57mm。将加固后的彩画样块置于100℃干燥箱中老化10天后彩画色差值ΔE=0.61，置于强紫外灯条件下老化7天后彩画色差值ΔE=0.475。表明加固材料耐老化性能优异。

实施例13

先将鱼胶和白芨胶加入100℃水中充分溶解，保持100℃温度条件稳定30min后，形成复配溶液，将紫外吸收剂加入复配溶液中，均匀搅拌形成分散液。所述鱼胶质量浓度为3%，所述白芨胶质量浓度为0.1%，所述紫外吸收剂（UV-328）质量浓度为0.1%，采用喷涂法将加固液均匀喷涂于模拟无地仗彩画样块表面，每10cm²彩画表面使用加固液0.5mL。将加固后的彩画置于室温下阴干2小时后分析，色差值ΔE=0.582，胶带试验法测得颜料脱落百分比Per=3.84%，平均加固渗透深度H=2.73mm。将加固后的彩画样块置于100℃干燥箱中老化10天后彩画色差值ΔE=0.506，置于强紫外灯条件下老化7天后彩画色差值ΔE=0.518。表明加固材料耐老化性能优异。

比较例1

先将鱼胶加入60℃水中充分溶解，保持60℃温度条件稳定30min后，形成复配溶液，将紫外吸收剂加入复配溶液中，均匀搅拌形成分散液。所述鱼胶质量浓度为3%，所述紫外吸收剂（UV-328）质量浓度为0.1%，采用喷涂法将加固液均匀喷涂于模拟无地仗彩画样块表面，每10cm²彩画表面使用加固液0.5mL。将加固后的彩画置于室温下阴干2小时后分析，色差值ΔE=0.515，胶带试验法测得颜料脱落百分比Per=13.63%，平均加固渗透深度H=1.15mm。将加固后的彩画样块置于100℃干燥箱中老化10天后彩画色差值ΔE=0.532，置于强紫外灯条件下老化7天后彩画色差值ΔE=0.48。表明加固材料耐老化性能优异。该例中，使用单一鱼胶组分加固模拟无地仗彩画样块，鱼胶质量浓度为3%，其加固强度与渗透深度均明显不及鱼胶与白芨复配所得的加固液。

比较例2

先将白芨胶加入60℃水中充分溶解，保持60℃温度条件稳定30min后，形成复配溶液，将紫外吸收剂加入复配溶液中，均匀搅拌形成分散液。所述白芨胶质量浓度为0.2%，所述紫外吸收剂（UV-328）质量浓度为0.1%，采用喷涂法将加固液均匀喷涂于模拟无地仗彩画样块表面，每10cm²彩画表面使用加固液0.5mL。将加固后的彩画置于室温下阴干2小时后分析，色差值ΔE=0.256，胶带试验法测得颜料脱落百分比Per=25.7%，平均加固渗透深度H=8.84mm。将加固后的彩画样块置于100℃干燥箱中老化10天后彩画色差值ΔE=0.45，置于强紫外灯条件下老化7天后彩画色差值ΔE=0.426。表明加固材料耐老化性能优异。该例中，使用单一白芨胶组分加固模拟无地仗彩画样块，白芨胶质量浓度为0.2%，虽然其渗透性优良，但其加固强度远不如鱼胶与白芨胶复配所得的加固液。无法达到加固无地仗彩画的要求。

比较例3

先将鱼胶和白芨胶加入60℃水中均匀搅拌充分溶解，保持60℃温度条件稳定30min后制得复配加固溶液。所述鱼胶质量浓度为3%，所述白芨胶质量浓度为0.1%，采用喷涂法将加固液均匀喷涂于模拟无地仗彩画样块表面，每10cm²彩画表面使用加固液0.5mL。将加固后的彩画置于室温下阴干2小时后分析，色差值ΔE=0.472，胶带试验法测得颜料脱落百分比Per=3.64%，平均加固渗透深度H=2.92mm。将加固后的彩画样块置于100℃干燥箱中老化10天后彩画色差值ΔE=0.583，置于强紫外灯条件下老化7天后彩画色差值ΔE=1.035。表明加固材料耐老化性能良好。该例中，使用鱼胶与白芨胶复配的加固液加固模拟无地仗彩画样块，所述鱼胶浓度为3%,白芨胶质量浓度为0.1%，虽然该复配加固材料加固效果优良，但该复配材料的耐紫外老化性能对比加入紫外吸收剂的加固保护材料有所减弱。

比较例4

先将3g鱼胶和0.1g白芨胶混合均匀加入25℃水中，30min后仍有部分固体未溶解，不宜作为加固材料使用。

表1为不同工艺条件加固处理后模拟古代无地仗建筑彩画的加固效果（胶带试验法颜料脱落百分比越小越好）、色差(色差越小越好)、耐老化性能（优良中差评级）测试结果。在比较例4中，由于复配材料不能充分溶于水中形成溶液，不适宜作为文物加固材料使用，故未进行模拟加固实验。由表1可见，经过本发明材料加固处理后的模拟古代无地仗建筑彩画样块的强度均得到了改善，色差改变微小，耐老化性能优良，符合文物保护原则，是理想的无地仗彩画加固保护材料。

表1 不同工艺条件加固处理后模拟古代无地仗建筑彩画评估结果

Claims

1.一种用于古代无地仗建筑彩画的保护加固液，包含有下述质量配比的原料：鱼胶1%-5%、白芨胶0.1%-1%、紫外吸收剂0.1%、其余为去离子水。

2.如权利要求1所述用于古代无地仗建筑彩画的保护加固液，其特征在于，原料质量配比为：鱼胶2%-3%、白芨胶0.1%-0.2%、紫外吸收剂0.1%、其余为去离子水。

3.权利要求1或2所述用于古代无地仗建筑彩画的保护加固液的制备方法，其特征在于，先将鱼胶和白芨胶加入60-100℃热水中充分溶解，再将紫外吸收剂加入复配溶液中，均匀搅拌即可。

4.以权利要求1或2所述保护加固液对无地仗彩画进行加固保护的方法，其特征在于，采用喷涂法将加固液均匀喷涂于彩画表面，待其自然阴干固化即可。

5.如权利要求4所述对无地仗彩画进行加固保护的方法，其特征在于，在所述彩画表面上，每10cm²均匀喷涂加固液0.1mL-1mL。