文物保护现代材料及应用

第九章．生物防治材料
第一节．菌类及杀菌剂
一．霉菌及其破坏作用
❖ 霉菌对有机文物有很强的破坏作用 ❖ 发掘现场的破坏 ❖ 库房文物的破坏 ❖ 古建石窟的破坏
❖ 改变外观 ❖ 物理风化 ❖ 化学风化
二．杀菌剂要求
❖ a．有广谱的抗微生物活性、药效高、活性长久、对各种 霉菌、细菌有广泛的致死或拟制作用，且使用浓度低;
二．现在使用的一些材料
❖ 聚醋酸乙烯酯（polyvinyl acetate）PVAC ❖ 丙烯酸树脂（acrylic resin） ❖ 有机硅改性丙烯酸树脂
第四节 反应型树脂
一．有机硅材料 二．聚氨酯（Polyurethane polymers）PU
三．环氧树脂 四．不饱和聚酯树脂
第五节 树脂乳液类
❖ 使用酸、碱及络合剂等
石质建筑的化学清洗
❖ 1．氢氟酸 :主要去硅质硬垢 ❖ 2． 氟化铵 ❖ 3． 氢氧化钠：清洗油脂等
❖ 注意：用碱和其它清洗剂清洗完毕要将残余物洗掉，否 则会有可溶盐产生，造成破坏
❖
第四节 有机溶剂干洗方法
一．对象和目的
❖ （1）老化材料的去除 ❖ （2）不当修复的纠正 ❖ （3）临时性材料的去除
分子筛等。 ❖ 2．溶剂 ❖ 采用的溶剂包括水和有机溶剂。 ❖ 3．辅助材料 ❖ 为了提高清洗效果，分解难溶的污垢，需要采用一些酸、碱或螯合
剂等。
三．用途
❖ 用于清洗文物如陶瓷和石质文物表面的盐类和污垢。 ❖ 用于文物表面局部污物的清除，脆弱不适宜采用浸泡方
法清洗的文物，以及大件文物、侧面的清洗。
❖ 一．刷、刮、磨 ❖ 二．压缩空气喷沙 ❖ 三．高压水 ❖ 四．超声波 ❖ 五．干冰 ❖ 采用干冰冷喷的方法使污垢迅速冷冻，从而凝结，脆化，
最后被剥离。 ❖ 六．激光
第三章．文物保护常用材料简介
❖ 几个方面： ❖ 表面保护 ❖ 粘接 ❖ 加固 ❖ 灌浆 ❖ 修补
第一节．无机材料
❖ 一．钙钡体系（Baryta-water） ❖ 1．氢氧化钙水溶液： ❖ 2．氢氧化钡水溶液： ❖ 二．水玻璃体系 ❖ 硅酸钾（Potassium silicate）在土遗址加固剂上的使用； ❖ 三．硅溶胶体系
第二章．清洗材料
第一节．污垢及其分类
❖ ）按性状 ❖ 颗粒状污垢：粘附的土、灰尘 ❖ 覆盖膜状污垢：水垢、锈层 ❖ （2）按极性 ❖ 非极性污垢 ❖ 极性污垢 ❖ （3）按来源 ❖ 风化产物； 外来的；人为的：如不当的书写，不当的修复。 ❖ （4）按成分 ❖ 无机污垢：有机污垢： ❖ （5）按溶解性
采用相似的材料和工艺修复 ❖ 2． 砖的修补 ❖ 通过分析，采用相似的砖，可以是其它建
筑上的，也可以重新烧造。
二．采用可塑材料的修补
❖ 出于经济的考虑，可用翻模材料复制很多与原砖石大小 的修补材料，然后采用建筑修补的技术进行补配。
三．采用浇注材料的修补
❖ 清理缺失部位，并钻孔下金属框架，外部翻制相似部位， 然后用配合的浇注材料制作。
❖ 尽量避免形成连续的坚硬外层（profile），或通过化学硬 化剂形成人工的硬壳等现象。
❖ 另一种认为：加固剂应渗入石质内部，使它们胶结起来，并把风化 层和内部未风化部位连接起来。
三．常见的加固剂
❖ 1．无机材料 ❖ 包括：钙、钡体系；水玻璃体系等。 ❖ 2．有机材料 ❖ 包括天然材料、有机高分子树脂、活性单体等。 ❖ 树脂的分类： ❖ （a）溶剂型树脂 ❖ 优点：易于稀释到任何需要的浓度，易于去除。 ❖ 缺点：易收缩，易变脆。如PVA、Paraloid B-72。 ❖ （b）反应型树脂 ❖ 某些树脂因为缩合反应损失挥发性物质，形成一定的收缩。
❖ 或为了能够搬运展览，需要提高脆弱文物 的强度。
二．加固剂的要求（以石质保护 材料为例）
❖ 加固剂在沉积（deposition）时，应渗透到风化区域的所 有部位；
❖ 最小限度地减小水蒸气的透过率；
❖ 加固剂与被加固石质不存在有害的物理与化学的作用；
❖ 在运输和使用中对健康和安全危害最小；
❖ 在审美上没有或尽量小的变化，如在颜色、光泽、外观 结构上；
❖ 1．多孔惰性材料 ❖ （1）海泡石（sepiolite）：含有水化硅酸盐，多孔。 ❖ （2）凹凸棒石（attapulgite）：也叫硅镁土、绿坡缕石，具有网状
结构，没有膨胀性。 ❖ （3）（laponite）：是一种无机合成的粘土类胶体，白色细粉状，
与溶剂混合形成触变性凝胶。 ❖ （4）斑脱土（bentonite）：是一种蒙脱石含量较高的黏土。 ❖ （5）其它可用的材料还有活性炭、硅藻土、酸性白土、活性白土、
二.对材料的要求
❖ （1）光学方面 ❖ 颜色：表面涂层最好不改变或很少改变表面的颜色，即尽量少地改变文物的
外观。 ❖ 透明度：涂层应使光线透过自己并被物体表面反射，不阻挡光线的传播。 ❖ 表面光洁度： ❖ （2）与文物的相容性 ❖ 物理的破坏：膜的热膨胀系数与被涂覆表面的不同，导致各种的破坏。 ❖ 化学的破坏：材料老化后不应该释放有害成分，否则会产生破坏作用。 ❖ （3）保护性能 ❖ 表面强度： ❖ 密闭性与透气性： ❖ 耐水防水性：
三.常用的表面防护材料
❖ 各种类型的蜡； ❖ 全氟聚醚（Perfluoropolyethers）； ❖ 有机硅单体（甲基三（甲）乙氧基硅烷）
和有机硅防水剂； ❖ 丙烯酸树脂。 ❖ 表面防护主要是防水
第六章．加固材料的要求与应 用
一．加固对象
❖ 很脆弱的文物；内部胶结物受到破坏的文 物；风化很严重的文物等。
❖ 1．浸泡 ❖ 2．帖敷 ❖ 3．蒸汽法
三．方法
第五节 膏状物清洗法
一．方法
❖ 采用一种吸附性很强的惰性物质做载体， 用溶剂饱和，涂敷在需要清洗的的表面， 膏状材料使溶剂紧贴在被处理的面上，使 它能够溶解引起污垢的物质，被溶解的污 垢在溶剂挥发过程中，被从文物的孔隙中 吸到膏状物中。
二．膏状物的组成
第二节．清洗用原料
一．水
❖ （1）蒸馏水 ❖ （2）离子交换水： ❖ （3）电渗析： ❖ 有的时候，净化水可以采用添加碳酸钠的方法（家用的
净水法）。 ❖ 文物保护中，最好采用杂质含量少的水，自来水在有些
时候是可以接受的，比如陶器初步脱盐的时候，但是在 最后阶段要用蒸馏水。
二．其它辅助材料
１碱
２ 表面活性剂
二．常用溶剂的种类
❖ 1．烃类溶剂 ❖ （1）white spirit：（石脑油），petroleum spirit，在我国也叫做
白油。 ❖ （2）甲苯和二甲苯（Toluene and xylene） ❖ （3）200号油漆溶剂油：沸程为100-200C。 ❖ 2．氯代烃类 ❖ 包括氯仿、四氯甲烷、二氯甲烷、二氯乙烷、三氟二氯乙烷等。 ❖ 3．醇 ❖ 4．酮 ❖ 5．醚 ❖ 6．酯 ❖ 乙酸甲酯（methyl acetate）、乙酸戊酯（amyl acetate）
❖ （2）腻子橡胶：含有丁基橡胶和浮石，另外以碳酸钙做 填料，通过轻擦去除文物上的污垢，不会残留。
❖ （3）合成腻子：通过轻压使腻子粘在器物上，然后取下， 可以将尘垢粘附在腻子表面而脱离文物。这种方法用于 表面粗糙无釉陶器的清洗，效果很好，也可以用在壁画 等其它文物的表面清洗。
❖
第七节 物理清洗方法
文物保护现代材料及应用
第一章． 文物保护的定义及保 护材料的要求
文物保护材料的要求
❖ 1．应用中对文物无害，对操作人员无害； ❖ 2．使用方便；应用最好不要受条件限制，如在野外室内
都能用; ❖ 3．材料的性能、组成、纯度已知，不了解成分的材料不
应使用； ❖ 4．价格适当； ❖ 5.从材料和工艺上都具有可再处理性； ❖ 5．应用前任何材料都应该经过实验。
❖ 一．聚醋酸乙烯乳液（Polyvinyl acetate emulsion）
❖ 二 ． 聚 氨 酯 乳 液 （ polyurethane emulsion）
❖ 三．丙烯酸树脂乳液（acrylic emulsion） ❖ 四．有机硅改性树脂乳液
第四章．表面涂层材料的要求与 应用
一．作用
❖ 保护被涂覆的表面： ❖ 防水 ❖ 防光 ❖ 防热（热造成的破坏如膨胀） ❖ 防尘 ❖ 防污染
３ 螯合剂
４
酶
５ 杀生剂 ：杀灭霉菌、草类等
三．清洗方法
❖ 水配合表面活性剂 ❖ 可去除液态污垢和固态污垢
第三节 文物的化学清洗
❖ 在采用表面活性剂对文物上粘附的污垢进行清洗时，破 坏的是文物和污垢之间的二次键（静电等），这种清洗 对某些污垢没有清除能力，例如水垢和锈垢，这时就需 要采用破坏一次键的化学清洗方法。
❖ b．在文物上使用不产生副作用; ❖ c．性能稳定; ❖ d．对文物和操作人员没有危害; ❖ e．价格低廉，使用方便。
三．常用的杀菌剂
1． 五氯酚（pentachlorophenol） ❖ 2．五氯酚钠 ❖ 3．对硝基酚 ❖ 4．邻苯基酚 ❖ 5．百里香酚 ❖ 6．醋酸苯汞 ❖ 7．八羟基喹啉铜 ❖ 8．水杨酸 ❖ 9．水杨酸甲酯 ❖ 10．苯甲酸 ❖ 11．对羟基苯甲酸酯（尼泊金） ❖ 12．2-巯基苯并噻唑
四．应用举例
❖ 膏状物曾成功地用于陶瓷及石刻表面污斑和盐的去除。 这种方法也可用于有机材料的去除。
❖ 石灰石和大理石的清洗 ❖ 配方（AB-57）： ❖ 碳酸氢铵： 60克 ❖ 碳酸氢钠： 60克 ❖ EDTA： 60克 ❖ 表面活性剂： 10克 ❖ 羧甲基纤维素：60克
第六节 干洗材料
一．方法
第二节． 石窟崖体的灌浆
第三节．古建维修中的灌浆与锚 固
第八章．修补材料
第一节． 灰浆的修补
❖ 通过分析确认原来的材料和工艺 ❖ 修补： ❖ １ 手工工具填补 ❖ ２ 灌浆的方法
第一节． 砖石材料建筑的修补
一．采用相似材料的修补
❖ 1． 石材的修补 ❖ 根据分析检验，确定原材料的种类，然后
第三节 溶剂型合成树脂
一．过去曾经使用的材料
❖ 醇酸树脂 ❖ 甲醛树脂 ❖ Soluble nylons（可溶性尼龙） ❖ Polyethylene（PE）（聚乙烯） ❖ 聚苯乙烯（Polystyrene，PS） ❖ 聚乙烯醇缩醛（Polyvinyl acetal） ❖ Ketone resins（酮树脂）
第二节．天然有机材料
❖ 1．天然水溶性聚合物（Natural water-soluble polymers） ❖ 一．多糖 ❖ 1．淀粉（Starch）：2．阿拉伯树胶（Gum Arabic）；3．琼脂
（Agar-Agar） 4．糖 ❖ 二．蛋白质（Proteins） ❖ 1．动物胶（Glue）：２． 酪蛋白（Casein） ❖ 2．天然树脂（Natural resin） ❖ 一．Dammar（达玛树脂） ❖ 二．Mastic（乳香胶） ❖ 三．松香（rosin; colophony; colophene; pine resin） ❖ 四．虫胶（shellac） ❖ 五．蜡
第二节．对文物有破坏作用的 虫类和杀虫剂
Hale Waihona Puke Baidu 一．对文物有破坏作用的昆虫
❖ 昆虫以目分类有： ❖ （1）鞘翅目类：书窃蠹、烟草甲、大理窃蠹、中华粉蠹、谷蠹、红
圆皮蠹、中华圆皮蠹、花斑皮蠹等； ❖ （2）缨尾目：包括毛衣鱼和台湾衣鱼等； ❖ （3）蜚蠊目：东方蜚蠊、美洲蜚蠊、德国蜚蠊、凹缘蜚蠊、澳洲蜚
蠊等； ❖ （4）等翅目：家白蚁、黄肢散白蚁、黑胸散白蚁等； ❖ （5）啮齿目：包括书虱、嗜卷书虱、嗜虫书虱、拟书虱等； ❖ （6）鳞翅目：包括暮衣蛾和袋衣蛾。
四．加固剂的使用方法
❖ 一．滴注 ❖ 二．吸渗 ❖ 三．常压浸泡 ❖ 四．减压渗透
第七章．灌浆材料的要求与应 用
第一节． 常用的灌浆材料
❖ 一．水玻璃＊—敦煌等地 ❖ 二．木质素 ❖ 三．脲醛树脂 ❖ 四．丙烯酰胺 ❖ 五．聚氨酯 ❖ 六．环氧树脂＊——龙门石窟的应用 ❖ 七．甲基丙烯酸甲酯＊——云岗石窟的应用 ❖ 八．丙烯酸盐
❖ 在英文中称为dry clean，采用粉状或可塑的团状物滚擦 有污垢的文物表面，使污垢被吸附在有塑性的胶团中。
❖ 用于不能用水清洗的文物，例如表面粗糙的无釉陶器等。
二．材料及使用方法
❖ （1）清洗粉（draft clean powder）：含有胶状擦洗物 质的精细粉碎的粉末，用于清洗纸的表面。
❖ 粉状物的使用：采用质的毛笔将粉状物通过圆型运动刷 过有污垢的表面，使污垢被擦掉。