CN105111472B - 一种文物表面霉斑及尘埃清洗用凝胶膜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种文物表面霉斑及尘埃清洗用凝胶膜，其是以聚乙烯醇为骨架材料、聚丙烯酸为粘性组分、聚乙二醇为弹性及溶胀速率调控剂、戊二醛为交联剂，通过交联制备得到的可快速溶胀的柔性凝胶膜，该凝胶膜无色透明，持液性好，有适当的粘性及弹性，其适当的粘性有助于除去文物表面霉斑、尘埃等污物，适当的弹性便于在清洗结束时采取揭取的方法移除凝胶膜及污物，有效防止清洗溶液在文物上扩散造成二次污染。本发明的凝胶膜适用于纸质、木质、陶瓷、石材等文物表面霉斑及尘埃等污物的清除，通过调节其组分及所持溶液成分，可以起到很好的清洗效果。

Description

一种文物表面霉斑及尘埃清洗用凝胶膜

技术领域

本发明属于文物保护技术领域，具体涉及一种可揭取的文物表面凝胶清洗剂，尤其是能够实现以粘附、揭取方式对文物表面霉斑、灰尘等污物进行清洗的凝胶清洗剂。

背景技术

文物表面霉斑及灰尘清洗一般方法有机械方法和化学方法两大类。

机械方法包括清扫、吸尘、磨砂、喷沙、超声波、激光等清除方法。但当污染层比较薄，或者污物与文物表层结合较紧密，且物理性质(如硬度)与文物本体又比较接近时，机械清除可能使文物本体受到破坏。此时化学方法较机械清除更有可能成为有效的处理方法。

常见的化学清洗方法主要指溶液清洗方法，所用溶液类型可以分为水溶液与有机溶剂型。溶液中的有效成分可以溶解或软化霉斑或尘埃，或者破坏文物与霉斑或尘埃之间的静电吸附，从而使污物和文物本体脱离；或者与霉斑或污渍发生反应(如漂白)，生成其它物质从而达到清洗的目的。但是，采用溶液清洗霉斑或尘埃等污物时，由于溶液的渗透、挥发速度难以控制，溶液很容易渗入文物的内部，大面积扩散，造成污染的扩大。同时，溶液挥发太快，无法与污物长时间作用，减弱了清洗效果。另外，溶液清洗对垂直、悬吊等复杂表面的清洗效果很差。

通过高分子和溶剂制备出的凝胶，可以结合机械清洗和化学清洗方法的优点。凝胶在清洗方面具有以下优势：(1)凝胶本身可以通过其粘弹性，发挥一定的机械清洗的作用；(2)通过凝胶作用于被清洗物表面，由于凝胶的溶剂保持作用，溶剂不会马上挥发，溶剂作用于污物时间大大延长，有利于提高霉斑等污物的清洗效果；(3)由于凝胶的独特毛细结构，限制了溶液在被清洗物中的扩散，防止了污染的扩大；(4)凝胶可以在任意复杂表面进行清洗施工，即使是倒置平面也可依靠其粘附性取得不错的清洗效果。但现有的凝胶清洗剂通常为糊状，存在使用后残留在文物表面，需要用棉签清理，比较费时费力且易造成残留污染的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术在于克服现有凝胶清洗剂存在的问题，提供一种存储方便、使用方便、残留污染少的用于清除文物表面霉斑及尘埃的凝胶膜。

解决上述技术问题所采用的技术方案是该凝胶膜由下述质量百分配比的原料制成：聚乙烯醇1％～10％、聚丙烯酸1％～25％、聚乙二醇0.5％～3.0％、戊二醛0.005％～0.05％、余量为蒸馏水；其具体制备方法为：将聚乙烯醇加入蒸馏水中，加热至聚乙烯醇完全溶解，再加入聚丙烯酸和聚乙二醇，搅拌均匀，用酸或碱调节pH值至1～5，然后在搅拌、常温条件下加入质量分数为5％～25％的戊二醛水溶液，搅拌均匀，将所得溶液倒入模具中，在30～65℃条件下成膜并干燥。

本发明的凝胶膜优选由下述质量百分配比的原料制成：聚乙烯醇5％～10％、聚丙烯酸5％～10％、聚乙二醇1％～2％、戊二醛0.01％～0.03％、余量为蒸馏水。

本发明的凝胶膜进一步优选由下述质量百分配比的原料制成：聚乙烯醇7.5％、聚丙烯酸7.5％、聚乙二醇1.5％、戊二醛0.03％、余量为蒸馏水。

上述的聚乙烯醇为聚乙烯醇1788、聚乙烯醇1799、聚乙烯醇2099中任意一种或两种以上的混合物；所述的聚丙烯酸的平均分子量为800～5000；所述的聚乙二醇的平均分子量为5000～20000；所述的酸为硫酸、硝酸、盐酸、磷酸、柠檬酸中任意一种或两种以上的混合物；所述的碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水中的任意一种或两种以上的混合物。

本发明凝胶膜的厚度为0.05～0.20mm。

采用本发明凝胶膜清洗文物表面霉斑及尘埃的方法为：将凝胶膜放入去离子水或清洗溶液中，使凝胶膜充分溶胀，将溶胀后的凝胶膜贴附在需进行清洗的文物表面，略加压力，依靠其本身的粘弹性和所持液体对霉斑及灰尘进行清洗，清洗结束后将凝胶膜揭除即可。

本发明的凝胶膜是以聚乙烯醇为骨架材料、聚丙烯酸为粘性组分、聚乙二醇为弹性及溶胀速率调控剂、戊二醛为交联剂，通过交联制备而成，该凝胶膜无色透明，持液性好，适用于纸质、木质、陶瓷、石材等等文物表面霉斑及尘埃等污物的清除，相对于传统凝胶膜清洗剂具有以下优点：

(1)本发明的凝胶膜为干凝胶膜，较溶液或湿凝胶易保存，耐储放。

(2)本发明的凝胶膜制备方法简单，克服了传统凝胶清洗剂制备步骤繁琐的缺点，使用时直接溶胀即可，且溶胀速度快，30min即可完全溶胀，有利于实际使用。

(3)本发明凝胶膜有合适的粘性及弹性，在清洗文物表面过程中其适当的粘性有助于除去文物表面霉斑、尘埃等污物，且使用时易贴附，不流淌，能有效阻止清洗液扩散，适当的弹性便于在清洗结束后采取揭取的方法移除凝胶膜及污物，操作简单方便，不残留在文物表面，无残留凝胶污染，能有效防止清洗溶液在文物上扩散造成二次污染，克服了传统凝胶清洗剂易残留在文物表面，造成一定污染，同时需用棉棒进行繁琐的清理步骤。

附图说明

图1是实施例1制备的凝胶膜的扫描电镜图。

图2是实施例2制备的凝胶膜的扫描电镜图。

图3是实施例3制备的凝胶膜的扫描电镜图。

图4是实施例1制备的凝胶膜清除宣纸表面霉斑前后对比图。

图5是实施例2制备的凝胶膜清除宣纸表面霉斑前后对比图。

图6是实施例3制备的凝胶膜清除宣纸表面霉斑前后对比图。

图7是实施例4制备的凝胶膜清除宣纸表面霉斑前后对比图。

图8是实施例5制备的凝胶膜清除宣纸表面霉斑前后对比图。

图9是实施例6制备的凝胶膜清除宣纸表面霉斑前后对比图。

图10是实施例7制备的凝胶膜清除宣纸表面霉斑前后对比图。

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

按照质量百分比组成为：聚乙烯醇7.5％、聚丙烯酸7.5％、聚乙二醇1.5％、戊二醛0.03％、蒸馏水83.47％，将7.5g聚乙烯醇1799加入83.26g蒸馏水中，加热至90℃使聚乙烯醇1799完全溶解，然后加入7.5g平均分子量为900的聚丙烯酸、1.5g平均分子量为10000的聚乙二醇，搅拌均匀，用稀硫酸调节pH值至3，然后在搅拌、常温条件下加入0.24g质量分数为12.5％的戊二醛水溶液，搅拌均匀，将所得溶液倒入模具中，在45℃条件下成膜并干燥，得到厚度为0.09mm的凝胶膜。由图1可见，所得凝胶膜为具有丰富的毛细孔结构，孔隙在1～3μm。

实施例2

按照质量百分比组成为：聚乙烯醇7.5％、聚丙烯酸15％、聚乙二醇1.5％、戊二醛0.03％、蒸馏水75.97％，将7.5g聚乙烯醇1799加入75.76g蒸馏水中，加热至90℃使聚乙烯醇1799完全溶解，然后加入15g平均分子量为900的聚丙烯酸、1.5g平均分子量为10000的聚乙二醇，搅拌均匀，用质量分数为10％的氢氧化钠水溶液调节pH值至3，然后在搅拌、常温条件下加入0.24g质量分数为12.5％的戊二醛水溶液，搅拌均匀，将所得溶液倒入模具中，在45℃条件下成膜并干燥，得到厚度为0.10mm的凝胶膜。由图2可见，所得凝胶膜为具有丰富的毛细孔结构，孔隙在2～3μm。

实施例3

按照质量百分比组成为：聚乙烯醇7.5％、聚丙烯酸22.5％、聚乙二醇1.5％、戊二醛0.03％、蒸馏水68.47％，将7.5g聚乙烯醇1799加入68.26g蒸馏水中，加热至90℃使聚乙烯醇1799完全溶解，然后加入22.5g平均分子量为900的聚丙烯酸、1.5g平均分子量为10000的聚乙二醇，搅拌均匀，用质量分数为10％的氢氧化钠水溶液调节pH值至3，然后在搅拌、常温条件下加入0.24g质量分数为12.5％的戊二醛水溶液，搅拌均匀，将所得溶液倒入模具中，在45℃条件下成膜并干燥，得到厚度为0.13mm的凝胶膜。由图3可见，所得凝胶膜为具有丰富的毛细孔结构，孔隙在2～3μm。

实施例4

按照质量百分比组成为：聚乙烯醇5％、聚丙烯酸5％、聚乙二醇1％、戊二醛0.01％、蒸馏水88.99％，将5g聚乙烯醇1799加入88.92g蒸馏水中，加热至90℃使聚乙烯醇1799完全溶解，然后加入5g平均分子量为900的聚丙烯酸、1g平均分子量为10000的聚乙二醇，搅拌均匀，用质量分数为10％的稀硫酸水溶液调节pH值至3，然后在搅拌、常温条件下加入0.08g质量分数为12.5％的戊二醛水溶液，搅拌均匀，将所得溶液倒入模具中，在45℃条件下成膜并干燥，得到厚度为0.07mm的凝胶膜。

实施例5

按照质量百分比组成为：聚乙烯醇10％、聚丙烯酸10％、聚乙二醇2％、戊二醛0.03％、蒸馏水77.97％，将10g聚乙烯醇1799加入77.76g蒸馏水中，加热至90℃使聚乙烯醇1799完全溶解，然后加入10g平均分子量为900的聚丙烯酸、2g平均分子量为10000的聚乙二醇，搅拌均匀，用质量分数为10％的稀硫酸水溶液调节pH值至3，然后在搅拌、常温条件下加入0.24g质量分数为12.5％的戊二醛水溶液，搅拌均匀，将所得溶液倒入模具中，在45℃条件下成膜并干燥，得到厚度为0.15mm的凝胶膜。

实施例6

按照质量百分比组成为：聚乙烯醇1％、聚丙烯酸1％、聚乙二醇0.5％、戊二醛0.005％、蒸馏水97.495％，将1g聚乙烯醇1799加入97.46g蒸馏水中，加热至90℃使聚乙烯醇1799完全溶解，然后加入1g平均分子量为900的聚丙烯酸、0.5g平均分子量为20000的聚乙二醇，搅拌均匀，用质量分数为10％的稀硫酸水溶液调节pH值至3，然后在搅拌、常温条件下加入0.04g质量分数为12.5％的戊二醛水溶液，搅拌均匀，将所得溶液倒入模具中，在45℃条件下成膜并干燥，得到厚度为0.05mm的凝胶膜。

实施例7

按照质量百分比组成为：聚乙烯醇10％、聚丙烯酸25％、聚乙二醇3％、戊二醛0.05％、蒸馏水61.95％，将10g聚乙烯醇1799加入61.60g蒸馏水中，加热至90℃使聚乙烯醇1799完全溶解，然后加入25g平均分子量为900的聚丙烯酸、3g平均分子量为10000的聚乙二醇，搅拌均匀，用质量分数为10％的氢氧化钠水溶液调节pH值至3，然后在搅拌、常温条件下加入0.4g质量分数为12.5％的戊二醛水溶液，搅拌均匀，将所得溶液倒入模具中，在45℃条件下成膜并干燥，得到厚度为0.2mm的凝胶膜。

实施例8

在实施例1～7中，所用聚乙烯醇1799用等质量的聚乙烯醇1788或聚乙烯醇2099替换，平均分子量为900的聚丙烯酸用等质量平均分子量为800的聚丙烯酸或平均分子量为1000～5000的聚丙烯酸替换，平均分子量为10000的聚乙二醇用等质量平均分子量为5000的聚乙二醇或平均分子量为20000的聚乙二醇替换，其他步骤与相应实施例相同，制备成凝胶膜。

为了确定本发明的有益效果，发明人采用实施例1～7所得到的凝胶膜对霉斑模拟样进行清除霉斑试验，具体试验方法如下：

1、制备霉斑模拟样

将马铃薯葡萄糖琼脂(含氯霉素)培养基19g、去离子水500mL加入锥形瓶中，用棉塞塞好并用牛皮纸包住瓶口，棉线扎紧。将锥形瓶放入高压灭菌锅中120℃灭菌30min，待高压灭菌锅泄压后取出，在超净工作台上将温热的液态马铃薯葡萄糖琼脂培养基倒入灭菌过的培养皿，培养基厚度2～3mm左右，盖好，水平放置，冷却至固态。

将润湿的宣纸铺于冷却至固态的马铃薯葡萄糖琼脂培养基上，接种霉菌。放置在霉菌培养箱中28℃、80％～95％RH相对湿度培养3～7天，使霉菌在宣纸上大量繁殖。取出被霉菌污染的宣纸，烘干，得到霉斑模拟样。

2、清除霉斑

将凝胶膜放入去离子水中，30min后凝胶膜充分溶胀，其弹性模量见表1。

表1

样品	弹性模量/MPa
		实施例1	0.78
实施例2	0.64
		实施例3	0.57
实施例4	0.61
		实施例5	0.49
实施例6	0.55
		实施例7	0.67

将溶胀后的凝胶膜贴附在霉斑模拟样表面的霉斑处，略施加压力，维持贴附1～5min，然后将凝胶膜揭除。

试验前后霉斑模拟样照片见图4～10。用Xrite-450色差仪分析清除前后霉斑模拟样的色差，采用实施例1～7的凝胶膜清除前后霉斑模拟样表面色差DE*依次为12.8、12.55、13.52、11.5、10.4、11.7、10.8。由图4～10和色差结果可见，本发明凝胶膜能有效去除霉斑。

Claims (5)

1.一种文物表面霉斑及尘埃清洗用凝胶膜，其特征在于该凝胶膜由下述质量百分配比的原料制成：聚乙烯醇1％～10％、聚丙烯酸1％～25％、聚乙二醇0.5％～3.0％、戊二醛0.005％～0.05％、余量为蒸馏水；其制备方法为：将聚乙烯醇加入蒸馏水中，加热至聚乙烯醇完全溶解，再加入聚丙烯酸和聚乙二醇，搅拌均匀，用酸或碱调节pH值至1～5，然后在搅拌、常温条件下加入质量分数为5％～25％的戊二醛水溶液，搅拌均匀，将所得溶液倒入模具中，在30～65℃条件下成膜并干燥，即得厚度为0.05～0.20mm的凝胶膜；

上述的聚乙烯醇为聚乙烯醇1788、聚乙烯醇1799、聚乙烯醇2099中任意一种或两种以上的混合物；

上述的聚丙烯酸的平均分子量为800～5000；

上述的聚乙二醇的平均分子量为5000～20000。

2.根据权利要求1所述的文物表面霉斑及尘埃清洗用凝胶膜，其特征在于该凝胶膜由下述质量百分配比的原料制成：聚乙烯醇5％～10％、聚丙烯酸5％～10％、聚乙二醇1％～2％、戊二醛0.01％～0.03％、余量为蒸馏水。

3.根据权利要求1所述的文物表面霉斑及尘埃清洗用凝胶膜，其特征在于该凝胶膜由下述质量百分配比的原料制成：聚乙烯醇7.5％、聚丙烯酸7.5％、聚乙二醇1.5％、戊二醛0.03％、余量为蒸馏水。

4.根据权利要求1～3任意一项所述的文物表面霉斑及尘埃清洗用凝胶膜，其特征在于：所述的酸为硫酸、硝酸、盐酸、磷酸、柠檬酸中任意一种或两种以上的混合物。

5.根据权利要求1～3任意一项所述的文物表面霉斑及尘埃清洗用凝胶膜，其特征在于：所述的碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水中的任意一种或两种以上的混合物。