CN111662675B - 具有自愈合功能的壁画、彩绘类文物加固剂及制备方法 - Google Patents

具有自愈合功能的壁画、彩绘类文物加固剂及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种具有自愈合功能的壁画、彩绘类文物加固剂及制备方法，以聚(2‑乙基‑2‑恶唑啉)与聚(4‑乙烯基苯酚)为主要组份，加固剂对于壁画或彩绘类文物渗透性好，不影响被加固文物的外观。本发明加固剂在常温、相对湿度80％以上的潮湿环境中具有高效率自愈合的功能，自愈合效率可达到85％以上。另外，加入可溶盐氯化钙或氯化镁，或利用壁画和彩绘类文物中自身含有的氯化钙或氯化镁，可与加固剂发生配位作用，更能促进自愈合的进行。本发明加固剂与常用丙烯酸类加固剂相比，具有较高的粘接强度，确保了加固效果，同时本加固剂亦可作为可重复粘接的文物胶粘剂使用。

Description

具有自愈合功能的壁画、彩绘类文物加固剂及制备方法
技术领域
本发明属于文物保护技术领域，涉及一种具有自愈合功能的壁画、彩绘类文物加固剂及制备方法。
背景技术
文物保护是世界范围内的一个共同的长期问题。加固保护是通过加入有机质或无机质的材料，使壁画、彩绘类文物恢复一定的机械强度，避免产生毁灭性的破坏。壁画、彩绘类文物加固剂要求同时具有一定的柔韧性、拉伸强度、硬度，以及胶粘性能(四川文物，2003，3，94-96)。目前，大多数文物保护材料采用的是溶液型聚合物材料，它们通常被作为粘合剂、加固剂和保护性涂层而使用，保护效果快速有效。但是，不仅是文化遗产，这些保护材料自身都可能遭受老化破坏，尤其是机械损坏，将导致材料上出现微裂纹。受损的保护材料通常难以去除，无法用新材料替换。因此，对于具有可自修复特性的新型文物保护材料的需求也是十分迫切的。
近年来，受到生物界启发而制备的功能性自愈材料吸引了越来越多的关注，并已经取得了丰硕的成果。人们对于多功能自修复材料的需求不断增长，已经应用到例如传感器、涂层、光学器件以及能量存储和转换等方面(Advanced Materials,2017，29，1604973)。尽管如此，目前已有的自愈合材料还不适合直接用于文物的保护。例如，某些自愈合过程必须由剧烈的外部因素而触发(如强酸碱度、光辐射等)(Nature Communications,2018,9,2786-2794；ACS Applied Materials&Interfaces，2017，9，37300-37309)。此外，现有的一些自修复凝胶材料具有优异的机械强度，但是因其颜色过深和特定的物理特性，无法渗透进入文物内部，并且影响文物的外观和使用(Advanced Materials,2018，30，1803004；Nature Chemistry,2016，8，618-62)。所以，很有必要专门制备一种针对文物的具有自愈合功能的保护材料。
发明内容
要解决的技术问题
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种具有自愈合功能的壁画、彩绘类文物加固剂及制备方法。
技术方案
一种具有自愈合功能的壁画、彩绘类文物加固剂，其特征在于成分质量百分比为：4.25％～14％的聚(2-乙基-2-恶唑啉)、0.75％～6％的聚(4-乙烯基苯酚)、80％～95％的DMF和小于20％的氯化钙；其中：聚(2-乙基-2-恶唑啉)与聚(4-乙烯基苯酚)的质量比是8.5︰1.5～7︰3。
所述氯化钙以氯化镁取代。
一种制备所述具有自愈合功能的壁画、彩绘类文物加固剂的方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：将聚(2-乙基-2-恶唑啉)和聚(4-乙烯基苯酚)按照质量比8.5︰1.5～7︰3分别充分溶解于DMF中；
步骤2：将聚(2-乙基-2-恶唑啉)的DMF溶液再搅拌中逐滴加入聚(4-乙烯基苯酚)的DMF溶液，并加入氯化钙或氯化镁，充分搅拌至少6小时，得到淡黄色或无色透明加固剂。
有益效果
本发明提出的一种具有自愈合功能的壁画、彩绘类文物加固剂及制备方法，以聚(2-乙基-2-恶唑啉)与聚(4-乙烯基苯酚)为主要组份，聚(2-乙基-2-恶唑啉)的羧基与聚(4-乙烯基苯酚)的羟基之间存在氢键作用，相容性十分良好，因此本发明的加固剂为透明液体，可见光(390nm-800nm)平均透过率高达98.6％，对于壁画或彩绘类文物渗透性好，不影响被加固文物的外观。与目前常用文物加固剂不同，本发明加固剂在常温、相对湿度80％以上的潮湿环境中具有高效率自愈合的功能，自愈合效率可达到85％以上。聚(2-乙基-2-恶唑啉)与聚(4-乙烯基苯酚)之间的氢键在被机械作用破坏之后，可以重新生成，使加固剂内部裂痕愈合。另外，加入可溶盐氯化钙或氯化镁，或利用壁画和彩绘类文物中自身含有的氯化钙或氯化镁，可与加固剂发生配位作用，更能促进自愈合的进行。此外，基于聚(2-乙基-2-恶唑啉)自身柔性较大，聚(4-乙烯基苯酚)与可溶盐的加入可适当增强加固剂的韧度和硬度，可以为被加固壁画和彩绘类文物提供适宜的加固强度。同时，本发明加固剂与常用丙烯酸类加固剂相比，具有较高的粘接强度，确保了加固效果，同时本加固剂亦可作为可重复粘接的文物胶粘剂使用。
附图说明
图1是加固剂薄膜的390-800nm可见光透过率光谱。
图2是加固剂薄膜自愈合过程的光学显微镜图片。(a)为本发明加固剂自愈合图片，(b)和(c)分别为含20％CaCl2和MgCl2的本发明加固剂自愈合图片。
图3是加固剂与目前常用丙烯酸加固剂Paraloid B72的粘接强度对比图。
图4是加固剂施加在模拟壁画上并固化成膜后的扫描电镜图。
图5是加固剂对断裂模拟壁画进行拼接加固粘接的效果图。
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
实施例一
第一步，将1.4g聚(2-乙基-2-恶唑啉)和0.6g聚(4-乙烯基苯酚)分别充分溶解于5.96ml DMF，聚(2-乙基-2-恶唑啉)与聚(4-乙烯基苯酚)的质量比是7：3。
第二步，将聚(2-乙基-2-恶唑啉)的DMF溶液边搅拌边逐滴加入聚(4-乙烯基苯酚)的DMF溶液中，并加入0.5g氯化钙，充分搅拌至少6小时，得到淡黄色透明加固剂，溶液中总溶质浓度为0.2097g/mL。
实施例二
第一步，将0.85g聚(2-乙基-2-恶唑啉)和0.15g聚(4-乙烯基苯酚)分别充分溶解于10ml DMF，其中，聚(2-乙基-2-恶唑啉)与聚(4-乙烯基苯酚)的质量比是8.5：1.5。
第二步，将聚(2-乙基-2-恶唑啉)的DMF溶液边搅拌边逐滴加入聚(4-乙烯基苯酚)的DMF溶液中，充分搅拌至少6小时，得到无色透明加固剂，溶液中固体浓度为0.0500g/mL。
实施例三：
第一步，将1.6g聚(2-乙基-2-恶唑啉)和0.4g聚(4-乙烯基苯酚)分别充分溶解于5.96ml DMF，其中，聚(2-乙基-2-恶唑啉)与聚(4-乙烯基苯酚)的质量比是8：2。
第二步，将聚(2-乙基-2-恶唑啉)的DMF溶液边搅拌边逐滴加入聚(4-乙烯基苯酚)的DMF溶液中，充分搅拌至少6小时，得到淡黄色透明加固剂，溶液中固体浓度为0.1678g/mL。
实施例四：
第一步，将1.875g聚(2-乙基-2-恶唑啉)和0.625g聚(4-乙烯基苯酚)分别充分溶解于22.5ml DMF，其中，聚(2-乙基-2-恶唑啉)与聚(4-乙烯基苯酚)的质量比是7.5：2.5。
第二步，将聚(2-乙基-2-恶唑啉)的DMF溶液边搅拌边逐滴加入聚(4-乙烯基苯酚)的DMF溶液中，充分搅拌至少6小时，得到淡黄色透明加固剂，溶液中固体浓度为0.1111g/mL。
为了证明本发明加固剂的有益效果，发明人对实施例一制备的加固剂进行了粘接强度测试，并与常用丙烯酸加固剂Paraloid B72进行了对比。对比结果证明本加固剂粘接强度稍好于Paraloid B72。此外，本加固剂施加在模拟壁画上可快速固化成膜，并对断裂壁画起到拼接加固粘接的作用。

Claims (3)

1.一种具有自愈合功能的壁画、彩绘类文物加固剂，其特征在于成分质量百分比为：4.25％～14％的聚(2-乙基-2-恶唑啉)、0.75％～6％的聚(4-乙烯基苯酚)、80％～95％的DMF和小于20％的氯化钙；其中：聚(2-乙基-2-恶唑啉)与聚(4-乙烯基苯酚)的质量比是8.5︰1.5～7︰3。
2.根据权利要求1所述具有自愈合功能的壁画、彩绘类文物加固剂，其特征在于：所述氯化钙以氯化镁取代。
3.一种制备权利要求1或2所述具有自愈合功能的壁画、彩绘类文物加固剂的方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：将聚(2-乙基-2-恶唑啉)和聚(4-乙烯基苯酚)按照质量比8.5︰1.5～7︰3分别充分溶解于DMF中；
步骤2：将聚(2-乙基-2-恶唑啉)的DMF溶液再搅拌中逐滴加入聚(4-乙烯基苯酚)的DMF溶液，并加入氯化钙或氯化镁，充分搅拌至少6小时，得到淡黄色或无色透明加固剂。
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