CN112621946A

CN112621946A - 一种腐朽木材文物加固剂及腐朽木材文物的加固处理方法

Info

Publication number: CN112621946A
Application number: CN202011494000.3A
Authority: CN
Inventors: 翟胜丞; 张宝; 吕偲琪; 潘明珠; 余德倩; 袁诚
Original assignee: Nanjing Forestry University
Current assignee: Nanjing Forestry University
Priority date: 2020-12-16
Filing date: 2020-12-16
Publication date: 2021-04-09

Abstract

本发明公开了一种腐朽木材文物加固剂及腐朽木材文物的加固处理方法，涉及腐朽木材文物加固技术领域。所述加固剂由以下质量百分比的原料组成：辛二酸2％～40％和醇类60％～98％，将加固剂加热溶解得到加固液体；将腐朽木材文物浸入到加固液体中，利用加固液体对腐朽木材文物进行加固处理；得到的腐朽木材文物进行干燥处理，即完成对腐朽木材文物的加固处理。该腐朽木材文物加固剂及腐朽木材文物的加固处理方法，本发明的腐朽木材文物加固剂在加固处理木材的过程中保持木材原有的纹理和色泽，加固后的腐朽木材文物具有更好的力学性能，古木的硬度增强，尺寸稳定性提高。

Description

一种腐朽木材文物加固剂及腐朽木材文物的加固处理方法

技术领域

本发明涉及腐朽木材文物加固技术领域，具体为一种腐朽木材文物加固剂及腐朽木材文物的加固处理方法。

背景技术

木质文物往往反映古代人类生产生活等活动与劳动智慧，因此，充分保护木质文物对研究人类文明和文化传承具有重要意义。古代出水、出土木材因长期受埋藏环境(水、土壤等)的侵蚀，大部分古木的组织结构、化学成分、物理力学性能等都遭受极大地破坏，这些古木若不及时进行相关处理或者处理措施不恰当，轻则干裂，严重的发生变形甚至呈粉末状，聚乙二醇(polyethylene glycol,缩写为PEG)加固是常用的饱水木质文物加固技术，PEG对木材的作用相当于润胀剂，通过扩散作用渗入木材细胞壁，置换出木材中水分，起到支撑细胞壁的作用，使木材细胞壁产生润胀，从而有效改善木材的尺寸稳定性。

对古木进行加固处理可以提高其力学强度、尺寸稳定性和耐久性，从而加强对古木的保护，古代木材具有组织结构、化学成分、力学性能等易遭受破坏的特点，且尺寸稳定性较弱，目前，对古木的保护与加固有PEG保护、树脂加固、微生物加固等方法，然而PEG保护方法中，由于细胞壁分解物及细胞粘液会经由PEG渗透到古木表面，使古木表面呈现黑色，导致木材失去本身的色泽和纹理，此外，还存在加固材力学性能不佳等问题，为此，提出一种腐朽木材文物加固剂及腐朽木材文物的加固处理方法来解决上述问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种腐朽木材文物加固剂及腐朽木材文物的加固处理方法，以解决上现有腐朽木材加固中存在的加固材力学性能不佳、影响腐朽木材表面色泽纹理等问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种腐朽木材文物加固剂，所述加固剂由以下质量百分比的原料组成：辛二酸2％～40％和醇类60％～98％。

进一步优化本技术方案，所述加固剂由以下质量百分比的原料组成：辛二酸30％和醇类70％。

进一步优化本技术方案，所述醇类为甲醇、正丁醇、乙醇和丙三醇中的任意一种。

一种腐朽木材文物的加固处理方法，包括以下步骤：

S1、制备加固液体：将前述的一种腐朽木材文物加固剂加热溶解得到加固液体；

S2、利用加固液体对腐朽木材文物加固处理：将腐朽木材文物浸入到加固液体中，利用加固液体对腐朽木材文物进行加固处理；

S3、对加固后文物进行干燥处理：将步骤2处理得到的腐朽木材文物进行干燥处理，即完成对腐朽木材文物的加固处理。

进一步优化本技术方案，所述步骤S1中，将腐朽木材文物加固剂加热到30℃～100℃后充分溶解，进而得到加固液体。

进一步优化本技术方案，所述步骤S2中，利用加固液体对腐朽木材文物加固处理时，所述的处理包括除去表面的杂物；浸入腐朽木材文物加固剂的时间为2-150h。

进一步优化本技术方案，所述步骤S3中，对腐朽木材文物进行干燥处理时，所述的干燥处理采用冷冻干燥。

进一步优化本技术方案，所述步骤S3中，所述的烘箱干燥包括真空烘箱干燥。

与现有技术相比，本发明提供了一种腐朽木材文物加固剂及腐朽木材文物的加固处理方法，具备以下有益效果：

该腐朽木材文物加固剂及腐朽木材文物的加固处理方法，本发明的腐朽木材文物加固剂在加固处理木材的过程中保持木材原有的纹理和色泽，加固后的腐朽木材文物具有更好的力学性能，古木的硬度增强，尺寸稳定性提高。

附图说明

图1为本发明提出的一种腐朽木材文物加固剂及腐朽木材文物的加固处理方法的流程示意图；

图2为本发明提出的一种腐朽木材文物加固剂及腐朽木材文物的加固处理方法的依次为未处理、2％、40％浸渍处理并冷冻干燥后的木块的SEM图；

图3为本发明提出的一种腐朽木材文物加固剂及腐朽木材文物的加固处理方法的2％辛二酸-乙醇溶液浸渍后木块的早材和晚材的扫描电镜图像示意图；

图4为本发明提出的一种腐朽木材文物加固剂及腐朽木材文物的加固处理方法的40％辛二酸-乙醇溶液浸渍后木块的早材和晚材的扫描电镜图像示意图；

图5为本发明提出的一种腐朽木材文物加固剂及腐朽木材文物的加固处理方法的未处理木材早材和晚材的扫描电镜图；

图6为本发明提出的一种腐朽木材文物加固剂及腐朽木材文物的加固处理方法的辛二酸在丙三醇、丁醇和乙醇中的溶解示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

配置一种腐朽木材文物加固剂，向100％乙醇中加入辛二酸，辛二酸占比40％体积，乙醇占比60％体积，加入后放入水浴锅中，使辛二酸溶于乙醇中，混合均匀后即为木质文物加固剂。

请参考图1所示，利用上述的木质文物加固剂对腐朽木材文物的加固处理方法，步骤如下：将木质文物先进行饱水，然后依次置于梯度为20％、40％、60％、80％、100％的乙醇水溶液中，在水替换为乙醇后，将木质文物放入木质文物加固剂中，通过水浴过程将辛二酸浸渍到木质文物中，浸渍条件为：75℃水浴；时间为48h，然后将木质文物放置于室温干燥12h后，放入冷冻干燥机中进行干燥3天，除去木质文物中的水分，得到加固后的木质文物。

其中，图2中(参考B、C分别经过2％、40％浸渍处理)加固处理后的腐朽木材，与图2中未处理(参考A)腐朽木材相比木材的尺寸稳定性得到了明显改善。

其中图4为40％辛二酸乙醇溶液加固后腐朽木材早材和晚材的SEM电镜图，跟图5中未加固腐朽木材相比，加固剂进入到腐朽木材晚材的细胞腔和细胞壁中，早材的细胞腔。

实施例二：

配置一种腐朽木材文物加固剂，向100％乙醇中加入辛二酸，辛二酸占比2％体积，乙醇占比98％体积，加入后放入水浴锅中，使辛二酸溶于乙醇中，混合均匀后即为木质文物加固剂。

图3为2％辛二酸-乙醇溶液浸渍后木材早材和晚材的扫描电镜图像，加固剂主要存在于晚材的细胞腔中和细胞壁中，少数附着在早材细胞壁上。

实施例三：

配置一种腐朽木材文物加固剂，向100％溶剂中加入辛二酸，溶剂是以乙醇、丙三醇以及丁醇的混合物，辛二酸占比30％体积，溶剂占比70％体积，加入后放入水浴锅中，使辛二酸溶于溶剂中，确定辛二酸在其余醇类中的溶解度，混合均匀后即为木质文物加固剂。

请参考图1所示，利用上述的木质文物加固剂对腐朽木材文物的加固处理方法，步骤如下：将木质文物先进行饱水，将配制后的溶液放入75℃水浴锅中水浴加热4h后，比较辛二酸在乙醇、丁醇和丙三醇中的溶解度，将腐朽木材文物浸入到加固液体中，利用加固液体对腐朽木材文物进行加固处理，后进行干燥处理，即得到加固后的木质文物。

如附录中图6，未水浴加热前的辛二酸-乙醇、辛二酸-丁醇和辛二酸-丙三醇溶液，图6为对应加热后的溶液，从两图中对比可以看到，在75℃水浴加热条件下，辛二酸在乙醇中全部溶解，在丁醇中部分溶解，在丙三醇中少量溶解，因此，辛二酸可以溶于多数醇类。

辛二酸的分子结构与软木脂主要成分α，ω二羧酸结构相似；软木脂主要存在于树皮的木栓层中，可以阻止活皮中树液水分的流失,因此，寻找了一种辛二酸加固方法对饱水木质文物进行脱水定型加固处理，从而维持文物的尺寸稳定性，在减少文物颜色变化的基础上改善其力学性能，提高其耐久性。

具体实施例：

下面结合具体实施方式对本发明提供技术方案中的技术特征作进一步清楚、完整的描述，并非对其保护范围的限制。

本发明的第一个方面提供了一种辛二酸复合加固液，包括以下原料：辛二酸和乙醇。

辛二酸，别名软木酸，英文名称Suberic acid，CAS号为505-48-6，分子量为174.2g/mol，辛二酸为饱和二羧酸，分子结构与软木脂主要成分α，ω二羧酸结构相似，在树皮中可以阻止木材水分的流失，在塑料工业中的高分子聚合物合成有广泛应用，同时用于制备醇酸树脂、塑料、药物和染料等。

本发明的木材加固剂中，原料的含量可以在较宽的范围内选择，优选地，以乙醇为溶剂，配置浓度为10-40％的辛二酸乙醇溶液。

根据本发明的第二方面，本发明提供了一种木材加固处理方法，该方法包括：

S1、将如上所述的木材加固剂在溶剂存在的条件下，进行加热处理浸渍木材；

S2、使步骤S1得到的木材中，所述加固剂进入木材细胞，并与木材细胞进行反应，得到加固后的木材。

作为本发明的具体优化方案，步骤S1中，所述木材为腐朽松木。

作为本发明的具体优化方案，步骤S1中，所述木材加固剂的用量可以在较宽的范围内选择，只要能够实现浸渍即可。

作为本发明的具体优化方案，所述溶剂为乙醇，能够使加固剂更容易进入木材，且分布更加均匀，从而提高木材加固的效果。

作为本发明的具体优化方案，步骤S1中，所述溶剂的用量可以在较宽的范围内选择，只要能够实现浸渍即可。

作为本发明的具体优化方案，步骤S1中，热处理浸渍的方式为75℃水浴锅加热，将盛有古木样品和木材加固剂的烧杯放入水浴锅中加热，使得所述木材加固剂浸渍木材。

根据本发明的第三方面，本发明提供了一种木材加固液，所述木材加固液含有如上所述的木材加固剂和溶剂。

根据本发明的第四方面，本发明提供了一种木材加固处理方法，该方法包括：

S1、将如上所述的木材加固液在加热条件下浸渍木材；

S2、使步骤S1得到的木材中，所述加固剂进入木材细胞，得到加固后的木材。

根据本发明的第五方面，本发明提供了如上所述的木材加固液在古木加固处理中的应用。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

增重率是指处理后的木材重量与未处理的木材重量的差值占未处理的木材重量的百分比；线性(体积)收缩率是指材料经处理(浸水、热定型或树脂处理等)后长度(体积)的缩小值对其原尺寸的百分率。

以下实施例均用于说明本发明的木材加固剂和木材加固处理方法。

S1、配制木材加固液：以辛二酸：乙醇＝1:9(体积比)的配比向烧杯中加入加固剂，用干净玻璃棒搅拌，制得木材加固液；

S2、将待处理的古松木放入烧杯，浸泡在步骤S1制得的木材加固液中，然后将烧杯置于水浴锅中，热处理浸渍的条件为75℃，时间为24h；

S3、向步骤S2加热后的样品中加入辛二酸固体，使得辛二酸：乙醇＝1:4(体积比)；

S4、将步骤S3中盛有样品的烧杯置于水浴锅中，热处理浸渍的条件为75℃，时间为24h；

S5、向步骤S4加热后的样品中加入辛二酸固体，使得辛二酸：乙醇＝3:7(体积比)；

S6、将步骤S5中盛有样品的烧杯置于水浴锅中。热处理浸渍的条件为75℃，时间为24h；

S7、向步骤S6加热后的样品中加入辛二酸固体，使得辛二酸：乙醇＝2:3(体积比)；

S8、将步骤S7中盛有样品的烧杯置于水浴锅中，热处理浸渍的条件为75℃，时间为24h。

对比例：

本对比例用于说明参比的木材加固液和木材加固的方法：按照实施例的方式配制木材加固液并处理腐朽木材，不同的是，对比例中加固剂为乙醇，以水为溶剂，配制10％、20％、30％、40％浓度的乙醇溶液。

本发明的有益效果是：该腐朽木材文物加固剂及腐朽木材文物的加固处理方法，本发明的腐朽木材文物加固剂在加固处理木材的过程中保持木材原有的纹理和色泽，加固后的腐朽木材文物具有更好的力学性能，古木的硬度增强，尺寸稳定性提高。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种腐朽木材文物加固剂，其特征在于，所述加固剂由以下质量百分比的原料组成：辛二酸2％～40％和醇类60％～98％。

2.根据权利要求2所述的一种腐朽木材文物加固剂，其特征在于，所述加固剂由以下质量百分比的原料组成：辛二酸30％和醇类70％。

3.根据权利要求1-2所述的任意一项一种腐朽木材文物加固剂，其特征在于，所述醇类为甲醇、正丁醇、乙醇和丙三醇中的任意一种。

4.一种腐朽木材文物的加固处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、制备加固液体：将权利要求1-3所述的一种腐朽木材文物加固剂加热溶解得到加固液体；

5.根据权利要求4所述的一种腐朽木材文物的加固处理方法，其特征在于，所述步骤S1中，将腐朽木材文物加固剂加热到30℃～100℃后充分溶解，进而得到加固液体。

6.根据权利要求4所述的一种腐朽木材文物的加固处理方法，其特征在于，所述步骤S2中，利用加固液体对腐朽木材文物加固处理时，所述的处理包括除去表面的杂物；浸入腐朽木材文物加固剂的时间为2-150h。

7.根据权利要求4所述的一种腐朽木材文物的加固处理方法，其特征在于，所述步骤S3中，对腐朽木材文物进行干燥处理时，所述的干燥处理采用冷冻干燥。

8.根据权利要求7所述的一种腐朽木材文物的加固处理方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述的烘箱干燥包括真空烘箱干燥。