CN104531404A

CN104531404A - 一种彩绘类文物表面油烟凝胶清洗剂

Info

Publication number: CN104531404A
Application number: CN201410842139.0A
Authority: CN
Inventors: 金普军; 阮方红; 张悦; 刘凯强
Original assignee: Shaanxi Normal University
Current assignee: Shaanxi Normal University
Priority date: 2014-12-30
Filing date: 2014-12-30
Publication date: 2015-04-22
Anticipated expiration: 2034-12-30
Also published as: CN104531404B

Abstract

本发明公开了一种适合清除彩绘类文物表面油烟的凝胶清洗剂，其质量百分比组成为：卡波姆9400.5％～1.5％、氨水0.05％～0.15％、N,N′-二(2-羟乙基)草酰胺0.05％～0.25％、硅藻土0.005％～0.015％、非离子型表面活性剂0.005％～0.015％、余量为蒸馏水。本发明基于凝胶的缓释性和吸附性特征，形成外观透明、呈碱性的凝胶清洗剂，其制备方法简单，使用时不流淌易于控制，可以实现接触式清洗方式，通过控制释放清洗组分溶解和吸附文物表面油烟污垢，实现文物表面油烟的绿色清洗，适合多种物质表面油烟污染物清洗，如彩绘、金属和石质等，在生活与工业油烟污染物清洗方面也有着一定应用前景。

Description

一种彩绘类文物表面油烟凝胶清洗剂

技术领域

本发明属于文物保护技术领域，具体涉及一种清洗文物表面油烟污物的清洗剂，尤其是能够实现对彩绘类文物表面油烟污物清洗的凝胶清洗剂。

背景技术

油烟污染是我国彩绘类文物(壁画和彩绘石刻)上最为常见的病害之一，一般是由于信徒燃烧香蜡时产生的油烟聚集在文物表面而形成的。文物表面油烟污染物主要含有大量的炭黑、木材和植物纤维素热裂解产物及芳烃化合物，随时间推移变得厚而坚实，难以去除，是长期困扰文物保护界的一个难点问题。目前，针对文物油烟污染的清洗技术主要有以下方法：(1)以Na₂CO₃和NH₃·H₂O为主剂的弱碱性水系油烟清洗剂；(2)以络合剂氨三乙酸(NTA)络合油烟层中的Ca²⁺离子软化油烟层，再利用氨水清洗油烟；(3)H₂O₂-HF-Oπ10复合清洗剂，利用HF侵蚀岩石基体SiO₂，结合H₂O₂的氧化性清洗油烟；(4)浙江大学张秉坚教授课题组运用聚乙烯醇等高分子凝胶制成清除烟熏黑垢和灰尘沉积垢的贴敷凝胶体，并在云冈石窟完成了现场实验。

事实上，化学湿法清洗会导致清洗剂渗入文物内部，对文物造成保护性破坏，例如，彩绘类因清洗液造成颜料的腐蚀及胶料的溶解与溶胀，导致彩绘层出现变色、起翘、龟裂和酥粉等病变。目前的油烟清洗技术也存在同样的问题，如何减少清洗组分的渗透，从而降低清洗剂对彩绘的影响是文物油烟清洗技术的核心问题。而运用聚乙烯醇制成的凝胶清洗剂是一种高弹性凝胶剂，其黏性性能不是很好，造成其在清洗时清洗组分较难释放，导致其清除油烟时间长甚至很长时间没反应。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有彩绘文物表面油烟清洗方法存在的缺点，提供一种具有优良的粘弹性，制备方法简单，使用时不流淌易于控制，易于去除，无环境污染，不会对彩绘层造成损坏的彩绘类文物表面油烟凝胶清洗剂。

解决上述技术问题所采用的技术方案是该凝胶清洗剂的质量百分比组成为：卡波姆9400.5％～1.5％、氨水0.05％～0.15％、N,N′-二(2-羟乙基)草酰胺0.05％～0.25％、硅藻土0.005％～0.015％、非离子型表面活性剂0.005％～0.015％、余量为蒸馏水。

本发明凝胶清洗剂的质量百分比组成优选：卡波姆9400.8％～1.0％、氨水0.05％～0.1％、N,N′-二(2-羟乙基)草酰胺0.1％～0.2％、硅藻土0.01％、非离子型表面活性剂0.01％、余量为蒸馏水。

本发明凝胶清洗剂的质量百分比组成最佳为：卡波姆9401.0％、氨水0.05％、N,N′-二(2-羟乙基)草酰胺0.15％、硅藻土0.01％、非离子型表面活性剂0.01％、余量为蒸馏水。

上述的非离子型表面活性剂为吐温-80、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-7、壬基酚聚氧乙烯醚NP-15、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺中的任意一种，最佳为吐温-80。

本发明油烟凝胶清洗剂的制备方法为：按照上述原料的质量百分配比，将蒸馏水加热到55℃，从搅拌器的漩涡处缓慢少量多次加入卡波姆940，加完之后继继搅拌15～35分钟，直至溶液成透明状；向该透明溶液中加入硅藻土，然后在搅拌状态下加入N,N′-双(2-羟乙基)草酰胺，观察到卡波姆940形成透明状粘稠胶体时，加入氨水和非离子型表面活性剂，机械搅拌均匀，冷却至室温，形成油烟凝胶清洗剂。

本发明油烟凝胶清洗剂的使用方法为：将纱布放入已制备好的油烟凝胶清洗剂中润湿并适量蘸取凝胶清洗剂，取出贴敷于清洗区表面，贴敷厚度为2～3mm，保持3～5分钟，然后用镊子将纱布连凝胶一起缓缓揭下，并用棉花擦除残留的少量凝胶。为进一步确保凝胶无残留，可用棉签蘸取少量酒精擦拭清洗区。若清洗结果不理想则重复上述步骤至清洗效果满意为止。

本发明采用卡波姆940作为凝胶剂，可在较低浓度下形成高粘度凝胶，提供水包油型乳化体系的稳定性，但凝胶清洗剂中卡波姆940的浓度低于0.5％时，其粘度较低，在清洗时易流动，不易控制，同时也无法避免清洗剂渗入文物内部，对文物造成保护性破坏的问题，若卡波姆940浓度高于1.5％，其粘度较高，容易在清洗时残留在文物表面；采用弱碱性物质氨水作为清洗组分，可以有效地清洗文物表面油烟污染物；N,N′-双(2-羟乙基)草酰胺的结构式为：

可通过调节卡波姆凝胶的pH值，从而调节凝胶清洗剂的粘度，同时由于其是一种长链柔性分子，可调节凝胶清洗剂的弹性；硅藻土作为一种消泡剂，可有效减少凝胶清洗剂中的气泡；非离子型表面活性剂可用于油类的助溶，加强除油烟效果。

本发明油烟凝胶清洗剂具有优良的粘弹性，既可以和油烟良好接触更快地去除油烟，又不会在文物表面造成较大的残留而对文物造成保护性破坏。且其制备方法简单，使用时不流淌易于控制，通过接触式清洗方式可控释放清洗组分，克服了湿法清洗无法控制清洗组分渗透的问题，同时借助凝胶对污垢的吸附作用，清洗组分为氨水也容易挥发，可以实现文物表面油烟的绿色清洗，适于复杂文物表面的清洗作业，对硬质表面文物腐蚀极微弱(如金属、石质等)，对于软质文物表面(彩绘类文物)影响小，易于去除，无环境污染，符合文物保护“最小介入”与“不改变文物外貌”的原则要求。

附图说明

图1是实施例1得到的油烟凝胶清洗剂的扫描电镜照片。

图2是实施例2得到的油烟凝胶清洗剂的扫描电镜照片。

图3是实施例3得到的油烟凝胶清洗剂的扫描电镜照片。

图4是对比实施例1得到的油烟凝胶清洗剂的扫描电镜照片。

图5是实施例1～3得到的油烟凝胶清洗剂在交变应力下的流变曲线。

图6是实施例1～3得到的油烟凝胶清洗剂在温变下的流变曲线。

图7是对比实施例1得到的油烟凝胶清洗剂在交变应力下的流变曲线。

图8是油烟凝胶清洗剂、油烟以及油烟凝胶清洗剂清洗油烟后的红外光谱图。

图9是采用实施例1的油烟凝胶清洗剂清洗模拟彩绘壁画表面烟熏油烟前(左)、后(右)的照片。

图10是采用实施例2的油烟凝胶清洗剂清洗模拟彩绘壁画表面烟熏油烟前(左)、后(右)的照片。

图11是采用实施例3的油烟凝胶清洗剂清洗模拟彩绘壁画表面烟熏油烟前(左)、后(右)的照片。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。

实施例1

将50g蒸馏水加入烧杯中，加热到55℃，保持恒温，称取1g卡波姆940，从搅拌器的漩涡处缓慢少量多次加入，卡波姆加入之后，观察到会有少量卡波姆结块，继继搅拌30分钟，直至卡波姆水溶液成透明状。向卡波姆水溶液中加入0.01g硅藻土，减少卡波姆凝胶中的气泡，然后在搅拌状态下加入0.15g N,N′-双(2-羟乙基)草酰胺，调节凝胶剂pH，观察到卡波姆形成透明状粘稠胶体时，加入0.05g氨水和0.01g吐温-80，搅拌均匀，用蒸馏水补加至100g，冷却至室温，即得油烟凝胶清洗剂。

由图1可见，该凝胶清洗剂具有典型的三维网络孔状结构且孔比较均匀。经NDJ-8S旋转粘度仪测定，其在4号转子0.3RPM转速下的粘度为690000mPa·s。

实施例2

将50g蒸馏水加入烧杯中，加热到55℃，保持恒温，称取0.5g卡波姆，从搅拌器的漩涡处缓慢少量多次加入，卡波姆加入之后，观察到会有少量卡波姆结块，继继搅拌30分钟，直至卡波姆水溶液成透明状。向卡波姆水溶液中加入0.01g硅藻土，减少卡波姆凝胶中的气泡，然后在搅拌状态下加入0.10g N,N′-双(2-羟乙基)草酰胺，调节凝胶剂pH，观察到卡波姆形成透明状粘稠胶体时，加入0.1g氨水和0.01g吐温-80，搅拌均匀，用蒸馏水补加至100g，冷却至室温，即得油烟凝胶清洗剂(见图2)，经NDJ-8S旋转粘度仪测定，其在4号转子0.3RPM转速下的粘度为580000mPa·s。

实施例3

将50g蒸馏水加入烧杯中，加热到55℃，保持恒温，称取1.5g卡波姆，从搅拌器的漩涡处缓慢少量多次加入，卡波姆加入之后，观察到会有少量卡波姆结块，继继搅拌30分钟，直至卡波姆水溶液成透明状。向卡波姆水溶液中加入0.01g硅藻土，减少卡波姆凝胶中的气泡，然后在搅拌状态下加入0.20g N,N′-双(2-羟乙基)草酰胺，调节凝胶剂pH，观察到卡波姆形成透明状粘稠胶体时，加入0.15g氨水和0.01g吐温-80，搅拌均匀，用蒸馏水补加至100g，冷却至室温，即得油烟凝胶清洗剂(见图3)，经NDJ-8S旋转粘度仪测定，其在4号转子0.3RPM转速下的粘度为666000mPa·s。

对比实施例1

将50g蒸馏水加入烧杯中，加热到55℃，保持恒温，称取1g卡波姆，从搅拌器的漩涡处缓慢少量多次加入，卡波姆加入之后，观察到会有少量卡波姆结块，继继搅拌15～35分钟，直至卡波姆水溶液成透明状。向卡波姆水溶液中加入0.01g硅藻土，减少卡波姆凝胶中的气泡，然后在搅拌状态下加入0.10g三乙醇胺，调节凝胶剂pH，观察到卡波姆形成透明状粘稠胶体时，加入0.05g氨水和0.01g吐温-80，搅拌均匀，用蒸馏水补加至100g，冷却至室温，制备成油烟凝胶清洗剂。图4显示该凝胶清洗剂三维网络孔状结构中连接肢臂比较粗大，形成的凝胶网络微孔偏小且不均匀。

上述实施例1～3中的吐温-80也可用脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-7、壬基酚聚氧乙烯醚NP-15或椰子油脂肪酸二乙醇酰胺替换，其用量为0.005～0.015g。

发明人采用流变仪对实施例1～3及对比实施例1得到的油烟凝胶清洗剂进行性能测试，结果见图5～7。

由图5可以看出，在0.01～500Pa的应力扫描范围内，实施例1～3得到的油烟凝胶清洗剂的剪切储能模量G′和剪切损耗模量G″基本保持不变，说明实施例1～3得到的油烟凝胶清洗剂兼有良好的粘弹性，其既可以和油烟良好接触更快地去除油烟，又不会在文物表面造成较大的残留量而对文物造成保护性破坏。由图6可以看出，在15～70℃的温度扫描范围内，实施例1～3得到的油烟凝胶清洗剂的剪切储能模量G′和剪切损耗模量G″变化趋势基本一致，说明实施例1～3得到油烟凝胶清洗剂对温度的响应不是很明显，在复杂的外界温度环境下亦能实施清洗工作。图7是对比的实施例1凝胶，显示在其在0.01～40Pa的应力扫描范围内剪切储能模量G′基本保持不变，而剪切损耗模量G″却有明显的波动，说明对比实施例1得到油烟凝胶清洗剂黏性较强，弹性很差，在清洗去除时容易残留在文物表面，这与其三维网络结构密切相关。

为了证明本发明的有益效果，发明人采用实施例1～3得到油烟凝胶清洗剂对模拟彩绘类文物表面油烟进行清洗，图8中的曲线a是实施例1的油烟凝胶清洗剂清洗的红外光谱图，曲线b是油烟红外光谱图，曲线c是采用实施例1的油烟凝胶清洗剂清洗油烟后的红外光谱图。从图中可以看出，洗脱的进入凝胶清洗剂以固体形式存在的油烟污物与未清洗前油烟污物的红外光谱波形大致一样，主要的吸收频率并无多大变化，其中油烟的主要吸收峰1637、1185、1112、1085、1014、990、815、690、620和566cm^-1等处的峰在凝胶清洗剂清洗后所测谱图中也出现，说明油烟一些组分会能够溶解在凝胶清洗剂。与此同时，凝胶清洗剂在1560cm^-1、1403cm^-1处峰比清洗前有所减弱(1560cm^-1处的峰为ν(N－H)吸收峰，1403cm^-1处的峰为ν(C－N)吸收峰)，说明其与油烟中的一些组分发生了反应。此外，凝胶清洗剂中没有出现新红外吸收峰，表明清洗剂没有吸附颜料成分。清洗前后的照片见图9～11，显示本发明油烟凝胶清洗剂能够有效清除模拟彩绘类文物表面油烟污染物，几乎不会对彩绘层产生破坏。

Claims

1.一种彩绘类文物表面油烟凝胶清洗剂，其特征在于该凝胶清洗剂的质量百分比组成为：卡波姆940 0.5％～1.5％、氨水0.05％～0.15％、N,N′-二(2-羟乙基)草酰胺0.05％～0.25％、硅藻土0.005％～0.015％、非离子型表面活性剂0.005％～0.015％、余量为蒸馏水。

2.根据权利要求1所述的彩绘类文物表面油烟凝胶清洗剂，其特征在于该凝胶清洗剂的质量百分比组成为：卡波姆940 0.8％～1.0％、氨水0.05％～0.1％、N,N′-二(2-羟乙基)草酰胺0.1％～0.2％、硅藻土0.01％、非离子型表面活性剂0.01％、余量为蒸馏水。

3.根据权利要求1所述的彩绘类文物表面油烟凝胶清洗剂，其特征在于该凝胶清洗剂的质量百分比组成为：卡波姆940 1.0％、氨水0.05％、N,N′-二(2-羟乙基)草酰胺0.15％、硅藻土0.01％、非离子型表面活性剂0.01％、余量为蒸馏水。

4.根据权利要求1～3任意一项所述的彩绘类文物表面油烟凝胶清洗剂，其特征在于：所述的非离子型表面活性剂为吐温-80、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-7、壬基酚聚氧乙烯醚NP-15、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺中的任意一种。

5.根据权利要求1～3任意一项所述的彩绘类文物表面油烟凝胶清洗剂，其特征在于：所述的非离子型表面活性剂为吐温-80。