周亦超

(廣東省文物考古研究所，廣東廣州 510075)

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含氟聚合物類文物保護材料改善B72耐水性研究

周亦超

(廣東省文物考古研究所，廣東廣州 510075)

Paraloid B72是一種被廣泛應(yīng)用的文物保護材料，現(xiàn)在是文物保護中最常用的保護材料之一。但B72有易受紫外線、溫度、濕度等環(huán)境因素影響導(dǎo)致老化的缺點，尤其容易受到水分的影響。該文使用含氟聚合物類保護材料聚全氟乙丙烯改善B72性能，使B72的耐水性有了較大的提升。

Paraloid B72，聚全氟乙丙烯，耐水性

Paraloid B72是一種被廣泛應(yīng)用的丙烯酸酯類文物保護材料，由丙烯酸甲酯與甲基丙烯酸乙酯組成，大約比例為1∶2[1]。B72無色透明，常溫下溶于各種有機溶劑，通常配制成濃度1%～10%的有機溶液使用，依靠溶劑揮發(fā)固化成膜，B72屬于熱塑型樹脂材料[2]。固化后再溶性良好，符合文物保護修復(fù)原則，現(xiàn)在，B72是文物保護中最常用的材料之一，被用于各種材質(zhì)的文物保護工作中。

但多年的使用與研究發(fā)現(xiàn)，B72的保護性能易受到溫濕度和紫外線等環(huán)境因素的影響[3-5]，尤其容易受到水分的影響。在水的作用下，B72極易發(fā)白并成為絮狀，失去原有的保護效果并污染文物。這一缺點使B72在廣東等南方潮濕地區(qū)使用會產(chǎn)生不少問題。有許多研究人員對提高B72的耐水性進行了大量的研究，但這些研究成果都未能商品化，大量使用B72保護的文物依舊受到水的困擾。

含氟聚合物類材料是近年來經(jīng)常使用的文物保護材料，擁有較好的保護效果，其各項指標(biāo)符合文物保護修復(fù)原則。本文嘗試使用商品化的含氟聚合物類保護材料聚全氟乙丙烯改善B72的耐水性，降低水對B72的影響。

1　實驗部分

1.1保護材料及石材

(1)保護材料

聚全氟乙丙烯DS-603，含氟聚合物類保護材料，日本旭硝子公司生產(chǎn)；Paraloid B72，丙烯酸類保護材料，美國羅門哈斯公司生產(chǎn)。

(2)實驗石材樣品

實驗選用東莞地區(qū)采集的紅砂巖，其平均孔隙率為10.53%，平均吸水率為4.72%，為高吸水性巖石。將采集的紅砂巖樣品制成30mm×30mm×30mm的樣品塊備用。

(3)保護材料涂覆方法

根據(jù)實驗需要將紅砂巖樣品進行編號和登記。保護材料采用噴涂法涂覆。用3% B72乙酸乙酯溶液噴涂樣品的全部表面，共噴涂三次，每次噴涂完成后待B72完全固化后再噴涂下一次。

第三次噴涂的B72完全固化后，再在樣品表面噴涂聚全氟乙丙烯保護材料，同樣噴涂三次，待其完全固化后進行試驗。

1.2主要儀器

潤濕角檢測儀，JJ-1型；氙燈氣候老化箱，YG611S型；色度儀，X·ray。

1.3保護材料性能表征

1.3.1全浸吸水率檢測

參照國家石材標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 9966.3-2001)，將干凈的紅砂巖樣品放入烘箱中烘干，溫度控制在105℃±2℃，每隔30min稱量一次樣品的質(zhì)量，直至樣品的質(zhì)量達到恒重(m0)。將到達恒重的樣品在清水中浸泡1h后，稱量其質(zhì)量(m1)。吸水率Δma(%)的計算公式如下：

1.3.2疏水性檢測

固體的疏水性能夠用固液接觸形成的潤濕角來評價[6]，潤濕角表示固體被液體潤濕的程度，潤濕角角度越大，表明樣品疏水性越好。文物保護材料應(yīng)提升文物的疏水性。樣品的潤濕角可用潤濕角測量儀測量。

1.3.3耐水性檢測

參照國家石材標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 1733-1999)，將噴涂保護材料的樣品浸泡在清水中60天后，通過測量樣品表面的色度變化，并觀察樣品表面是否有明顯外觀改變，檢測材料的耐水性。

1.3.4色度檢測

實驗中使用Lab色空間法表征樣品的色度。色度儀可以檢測樣品的色度，并計算樣品兩次測量的色差值(△E)，通過色差值(△E)評價各種材料對樣品表面顏色的改變程度。

1.3.5抗光老化檢測

將樣品放進氙燈氣候老化箱中老化，保持樣品距氙燈光源5cm，氙燈氣候老化箱中保持光照強度為550W/m2，溫度為25℃，相對濕度為80%，在老化90天后，檢測樣品的各項性能并與樣品老化前的性能相對比，檢測不同材料的抗光老化性能。

1.3.6透氣性檢測

將規(guī)格統(tǒng)一的小口瓶中分別裝入50g清水，在規(guī)格統(tǒng)一的50mm×50mm×10mm的紅砂巖樣品上分別噴涂保護材料后，將其放在小口瓶瓶口上，用微晶石蠟密封樣品與瓶口的接觸部分與樣品的底面，然后將樣品和小口瓶一同放入恒溫恒濕箱中，設(shè)置恒溫恒濕箱溫度為20℃，相對濕度為25%，間隔相同的時間稱量小口瓶的質(zhì)量。利用固定時間內(nèi)瓶中水的質(zhì)量變化評價樣品的透氣性。

2　結(jié)果與討論

2.1全浸吸水率檢測

空白樣品的平均吸水率為4.58%，B72封護樣品的平均吸水率為2.10%，聚全氟乙丙烯加B72封護樣品的平均吸水率為1.93%，相比單獨使用B72，紅砂巖樣品的吸水率有所下降，但下降不明顯。

2.2色度檢測

色差值(△E)與物體顏色變化的關(guān)系如表1所示。

表1　色差值(△E)與物體顏色變化的關(guān)系表[7]

續(xù)表1

物體的顏色變化色差值(△E)明顯3.0～6.0很大6.0～12.0截然不同12.0以上

封護后紅砂巖樣品表面色度變化和光老化后封護樣品色度變化如表2所示。

表2　紅砂巖樣品的色差值(△E)

使用聚全氟乙丙烯加B72封護的樣品表面顏色變化略小，評價為能感覺到。單獨使用B72封護的樣品顏色變化稍大，評價為明顯。

經(jīng)過老化后，兩種封護方法樣品表面顏色變化程度相近，無明顯差異。評價都為能感覺到。

2.3疏水性檢測

封護后的紅砂巖樣品的疏水性變化如表3所示。

表3　紅砂巖樣品表面潤濕角變化

由表3可知，經(jīng)過聚全氟乙丙烯加B72保護處理后，相對于單獨使用B72封護的樣品，紅砂巖樣品的疏水性有了一些提升，抗老化性能也有所增強。

2.4耐水性檢測

將老化前后的紅砂巖樣品浸入清水中浸泡60天后取出，樣品表面色度變化如表4所示。

表4　紅砂巖樣品耐水性檢測色度變化

使用Lab系統(tǒng)的色度檢測，在浸泡后，兩種封護方法的樣品色度變化差異并不大，未老化樣品在浸泡后的色度變化都評價為輕微，老化后樣品的色度變化都評價為能感覺到。

樣品浸泡清水60天后，單獨使用B72封護的樣品，無論是否經(jīng)過老化，樣品在經(jīng)過浸泡后，表面都出現(xiàn)了發(fā)白的現(xiàn)象。而使用聚全氟乙丙烯加B72封護的樣品，在老化前后，經(jīng)過浸泡的樣品表面都無明顯變化，相比于單獨使用B72封護，樣品的耐水性有所提升。

使用聚全氟乙丙烯加B72封護的紅砂巖樣品若未將所有表面都噴涂保護材料，樣品在浸泡60天后，樣品噴涂保護材料的表面會出現(xiàn)發(fā)白的現(xiàn)象，與單獨使用B72封護的情況相似。說明聚全氟乙丙烯無法阻止進入樣品內(nèi)部的水對B72產(chǎn)生影響。

2.5透氣性檢測

保護材料對透氣性影響的評價標(biāo)準(zhǔn)是，與空白樣相比，噴涂保護材料的樣品透氣性下降值小于10%為優(yōu)；樣品透氣性下降值在10%～20%之間為良好；樣品透氣性下降值在20%～30%之間為中等；樣品透氣性下降值大于30%為差[8]。

B72封護樣品樣品的透氣性下降值為18.85%，透氣性評價為良好，使用聚全氟乙丙烯加B72封護的樣品透氣性下降值為20.07%，透氣性評價為中等。與單獨使用B72進行封護時相比，經(jīng)過聚全氟乙丙烯加B72封護的樣品透氣性下降了1.47%。

3　結(jié)論

(1)用兩種封護方法封護的樣品，兩者的吸水性及樣品表面的色度變化相近。

(2)使用B72和聚全氟乙丙烯共同封護的樣品的疏水性和耐水性都明顯提高，但無法阻止樣品內(nèi)部的水對B72產(chǎn)生影響。

(3)使用B72和聚全氟乙丙烯共同封護樣品的透氣性有所下降，影響樣品內(nèi)部水分的揮發(fā)。

(4)綜上所述，在廣東地區(qū)及類似的潮濕環(huán)境下，聚全氟乙丙烯有效提升了使用B72封護的文物的耐水性，使其適用于室內(nèi)保存的文物，但不適用于露天的不可移動文物及與地面接觸的文物。

[1] 韓煒師.納米SiO2改性丙烯酸酯類文物保護材料B72研究[D].西安：西北大學(xué)，2014：7.

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Research on Modification of Water Resistance of Paraloid B72 using Fluorinated Polymer

ZHOU Yi-chao

(Guangdong Provincial Institute of Cultural Relics & Archaeology，Guangzhou 510075，Guangdong，China)

Paraloid B72 is a kind of relics protection materials which is be widely used. Now，it is one of the most commonly used protection materials in cultural relics protection. However，B72 has some disadvantages such as subjected to ultraviolet，temperature，humidity and other factors.Especially susceptible to moisture. FEP was used to improve the performance of B72 in this paper. The water resistance of B72 has been improved.

Paraloid B72，F(xiàn)EP，water resistance

K 854.3