一种用于干旱环境出土糟朽木质文物的复合填充加固剂及其制备方法和应用与流程

1.本发明涉及干旱环境出土木质文物加固材料技术领域，尤其涉及一种用于干旱环境出土糟朽木质文物的复合填充加固剂及其制备方法和应用。


背景技术：

2.随着考古技术的发展和完善，越来越多的文物不断被发现和挖掘，文物的材质、种类也在不断丰富，只有保存文物原来的面貌，才能保存文物中蕴藏的历史价值、艺术价值、科学价值，因此文物保护技术也要不断创新，而且在实施保护的过程中还要遵循文物保护的原则，这又提升了文物保护的难度。
[0003]“木质文物”主要指的是以木材为基本制作材料的历史遗物。和其他材料相比木材作为可再生资源，因为其诸多的优良特性在人类社会发展中一直备受关注，从原始社会至今，木材在人类生活中扮演着极其重要的角色。但木材也有自身的缺点，比如：1、木材是各向异性的非均质材料，不均匀膨缩性使木材变形加剧，加之强度各向的差异而易导致木材开裂；2、木材是一种吸湿材料，自然条件下会发生湿涨、干缩，影响其尺寸稳定，即容易变形；3、木材是自然高分子有机聚合物，容易寄生一些昆虫和菌类(霉菌、木腐菌)，致使木材降解，木制品毁坏；4、木材易燃；5、干燥地区保存(出土)的木材含水率较低主要出现的病害有开裂、变形、腐朽和虫蛀等，腐朽严重的木材会完全丧失强度，从而失去文物价值；而饱水的木材中含水率非常高，出土后在空气中会迅速失水，在这个过程中木材会发生开裂和变形，饱水漆木器的保护首先考虑的是脱水问题。由于干燥和饱水木材的特点不同，因此针对这些特点需不同的加固剂。
[0004]
木器本体加固材料的研究一直是文物保护的重点与难点。木器除了自身因素以外，出土以后埋藏环境的改变还会使珍贵的文物受到二次损害。木器出土时存在的状态主要有饱水和干燥，由于经济发展及一些其他因素影响，现在的研究主要集中于饱水状态下木器定型和加固保护研究，这些方法的共同之处一般都是先进行脱水后增加文物结构的强度。而干燥木器的加固主要是如下几类：在19世纪，无机物水玻璃(nasio3)被应用于木材加固；有机物中的天然产品，如天然胶、油类、蜡、树脂及蔗糖等都曾用作干燥木材的加固处理。天然胶中包括皮胶、骨胶、鱼胶和豆胶等，由于它们不耐菌虫危害和吸湿性差等缺点，近年已被广泛使用的合成树脂所代替。油类中主要是指桐油，其最大的优点是硬度较大且拒水；缺点是在冷却情况下很难全部硬化且还会污染木材表面。20世纪初，报导有用热的蜡—树脂混合溶液浸泡木材的方法，在蜡中加入杀菌、杀虫剂处理后除起到加固作用外，还有防腐、防虫效果。用蜂蜡浸注木材可起到防潮效果，但蜂蜡加固效果有限，而且蜂蜡耐候性差，易老化和变脆。蜂蜡和松香，以及松香的汽油溶液可以直接用作木材的加固剂，加入相应的杀虫剂可提高防虫效力。用松香加固的木质文物耐热、拒水，但加固效果较差，耐腐蚀差易变脆。蔗糖也用于木材的加固，但由于蔗糖具有吸湿性，处理后的木材在环境变化下不稳定，且糖的存在容易招致霉变、腐朽和虫蛀，加固处理仅止于此是不够的。后来的做法是用
酚醛树脂的乙醇溶液置换出木材中的蔗糖溶液，从而使酚醛树脂最终固定在木材中，这样处理的木材没有形状上的改变。
[0005]
随着材料的不断丰富，各种合成有机材料也用于干燥木质文物的浸注加固并取得一定效果，如：聚乙烯醇缩丁醛、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、环氧树脂等。
[0006]
近年来，西南林业大学使用松香和虫胶为原料的加固剂加固了饱水木质文物；南京林业大学使用辛二酸和醇类(甲醇、正丁醇和丙三醇)为原料研发了饱水腐朽木材的加固剂；中国林业科学研究院木材工业研究所采用纳米纤维素对木材进行防腐和加固，该过程需要对木材进行浸泡、抽真空，这些过程不利于文物保护；佛山仁和化工涂料有限公司采用木蜡油、六甲基二硅氧烷等为原料对饱水文物进行了加固，上述方法都对饱水木器进行了加固，但干旱环境出土的木器加固并没有研究。
[0007]
因此，针对上述问题以及干旱环境出土木器存在的病害特点，制备一种方便、实用的加固材料是目前亟需解决的关键问题。


技术实现要素：

[0008]
本发明的目的在于提供一种用于干旱环境出土糟朽木质文物的复合填充加固剂及其制备方法和应用，解决现有的加固材料存在的上述问题。
[0009]
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
[0010]
本发明提供了一种用于干旱环境出土糟朽木质文物的复合填充加固剂，包括天然松香溶液、乙基纤维素溶液和丙三醇；
[0011]
所述天然松香溶液、乙基纤维素溶液的体积比为1：1；
[0012]
所述丙三醇的体积为复合填充加固剂总体积的1％。
[0013]
优选的，在上述一种用于干旱环境出土糟朽木质文物的复合填充加固剂中，所述天然松香溶液为天然松香溶于无水乙醇中得到；
[0014]
所述乙基纤维素溶液为乙基纤维素溶于无水乙醇中得到。
[0015]
优选的，在上述一种用于干旱环境出土糟朽木质文物的复合填充加固剂中，所述天然松香溶液的浓度为2～5％；
[0016]
所述乙基纤维素溶液的浓度为2～5％。
[0017]
优选的，在上述一种用于干旱环境出土糟朽木质文物的复合填充加固剂中，所述天然松香溶液中的天然松香为四级或五级松香。
[0018]
本发明还提供了一种用于干旱环境出土糟朽木质文物的复合填充加固剂的制备方法，包括以下步骤：
[0019]
天然松香溶液、乙基纤维素溶液混合后加入丙三醇，得到用于干旱环境出土糟朽木质文物的复合填充加固剂。
[0020]
本发明还提供了一种用于干旱环境出土糟朽木质文物的复合填充加固剂在加固木质文物中的应用。
[0021]
优选的，在上述一种用于干旱环境出土糟朽木质文物的复合填充加固剂在加固木质文物中的应用中，所述加固木质文物的方法包括以下步骤：
[0022]
将复合填充加固剂喷涂于木质文物表面；
[0023]
或在木质文物表面贴敷棉纱布，然后喷涂复合填充加固剂；
[0024]
或将木质文物浸泡于复合填充加固剂中。
[0025]
优选的，在上述一种用于干旱环境出土糟朽木质文物的复合填充加固剂在加固木质文物中的应用中，所述加固木质文物的加固次数大于等于1次。
[0026]
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
[0027]
本发明采用天然松香、乙基纤维素以及丙三醇，进行一系列配比组合，通过乙醇进行溶解，组合成复合填充加固剂。若单独使用松香加固的木质文物虽耐热、拒水，但加固效果较差，耐腐蚀差易变脆，本发明中使用的乙基纤维素可作为阻滞剂和胶粘剂，且能形成坚韧薄膜，能弥补松香的缺点；使用乙醇为溶剂，能够将松香和乙基纤维素更好的带入木材由于腐朽产生的空腔，待乙醇挥发后，松香和乙基纤维素组成的混合物能起到更好的加固效果；其中包含的丙三醇还可以为木材提供保湿功能。本发明的复合填充加固剂渗透性较好，可以适用于腐朽程度较大的木材，色差也在可接受范围内。
附图说明
[0028]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0029]
图1为实施例1的复合填充加固剂的渗透深度示意图；
[0030]
图2为实施例2的复合填充加固剂的渗透深度示意图；
[0031]
图3为实施例3的复合填充加固剂的渗透深度示意图；
[0032]
图4为文物样品加固前抗压强度测试结果；
[0033]
图5为文物样品加固后抗压强度测试结果。
具体实施方式
[0034]
本发明提供了一种用于干旱环境出土糟朽木质文物的复合填充加固剂，包括天然松香溶液、乙基纤维素溶液和丙三醇；
[0035]
所述天然松香溶液、乙基纤维素溶液的体积比优选为1：1；
[0036]
所述丙三醇的体积优选为复合填充加固剂总体积的1％。
[0037]
在本发明中，所述天然松香溶液优选为天然松香溶于无水乙醇中得到；
[0038]
所述乙基纤维素溶液优选为乙基纤维素溶于无水乙醇中得到。
[0039]
在本发明中，所述天然松香溶液的浓度优选为2～5％，进一步优选为2、3、4或5％，更优选为3％；
[0040]
所述乙基纤维素溶液的浓度优选为2～5％，进一步优选为2、3、4或5％，更优选为4％。
[0041]
在本发明中，所述天然松香溶液中的天然松香优选为四级或五级松香，进一步优选为五级松香。本发明后续实施例中使用的天然松香为市售qinbao提琴专用松香no.602#。
[0042]
本发明还提供了一种用于干旱环境出土糟朽木质文物的复合填充加固剂的制备方法，包括以下步骤：
[0043]
天然松香溶液、乙基纤维素溶液混合后加入丙三醇，得到用于干旱环境出土糟朽木质文物的复合填充加固剂。
[0044]
本发明还提供了一种用于干旱环境出土糟朽木质文物的复合填充加固剂在加固
木质文物中的应用。
[0045]
在本发明中，所述加固木质文物的方法包括以下步骤：
[0046]
将复合填充加固剂喷涂于木质文物表面；
[0047]
或在木质文物表面贴敷棉纱布，然后喷涂复合填充加固剂；
[0048]
或将木质文物浸泡于复合填充加固剂中。
[0049]
在本发明中，所述加固木质文物的加固次数优选为大于等于1次，进一步优选为3～10次，更优选为7次。
[0050]
下面将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。
[0051]
实施例1
[0052]
本实施例提供一种用于干旱环境出土糟朽木质文物的复合填充加固剂，包括浓度为3％的天然松香溶液(天然松香溶于无水乙醇中得到)，浓度为3％的乙基纤维素溶液(乙基纤维素溶于无水乙醇中得到)，占复合填充加固剂总体积1％的丙三醇，其中天然松香溶液和乙基纤维素溶液的体积比为1：1。
[0053]
该复合填充加固剂的制备方法包括以下步骤：
[0054]
将天然松香溶液、乙基纤维素溶液混合均匀后，加入丙三醇混合均匀，得到复合填充加固剂。
[0055]
实施例2
[0056]
本实施例提供一种用于干旱环境出土糟朽木质文物的复合填充加固剂，包括浓度为4％的天然松香溶液(天然松香溶于无水乙醇中得到)，浓度为4％的乙基纤维素溶液(乙基纤维素溶于无水乙醇中得到)，占复合填充加固剂总体积1％的丙三醇，其中天然松香溶液和乙基纤维素溶液的体积比为1：1。
[0057]
该复合填充加固剂的制备方法包括以下步骤：
[0058]
将天然松香溶液、乙基纤维素溶液混合均匀后，加入丙三醇混合均匀，得到复合填充加固剂。
[0059]
实施例3
[0060]
本实施例提供一种用于干旱环境出土糟朽木质文物的复合填充加固剂，包括浓度为5％的天然松香溶液(天然松香溶于无水乙醇中得到)，浓度为5％的乙基纤维素溶液(乙基纤维素溶于无水乙醇中得到)，占复合填充加固剂总体积1％的丙三醇，其中天然松香溶液和乙基纤维素溶液的体积比为1：1。
[0061]
该复合填充加固剂的制备方法包括以下步骤：
[0062]
将天然松香溶液、乙基纤维素溶液混合均匀后，加入丙三醇混合均匀，得到复合填充加固剂。
[0063]
性能测试：
[0064]
渗透性测试：取木材样品，规格为10*0.2*0.8cm，分别放入实施例1～3的深度为5mm的复合填充加固剂中，放置30min，取出放置于室温下，阴干；然后放入碘缸中10min后取出，测量其渗透深度(当渗透深度达10mm以上，可满足要求)，结果如图1～3所示。由图1～3
可知，木材样品放入实施例1的复合填充加固剂中的渗透深度约为4cm，木材样品放入实施例2的复合填充加固剂中的渗透深度约为3cm，木材样品放入实施例3的复合填充加固剂中的渗透深度约为5cm。
[0065]
色差分析：将木材样品放置于测色仪，记录其初始数值；然后将实施例1～3制备的复合填充加固剂分别涂在样品表面，放置于室温，阴干，再次测定其数值，计算色差；重复涂覆复合填充加固剂，再次测定；统计色差数值的结果如表1～3所示。
[0066]
表1涂覆实施例1的复合填充加固剂的色差统计结果
[0067][0068]
表2涂覆实施例2的复合填充加固剂的色差统计结果
[0069][0070]
表3涂覆实施例3的复合填充加固剂的色差统计结果
[0071]
[0072][0073]
由表1～3可知，实施例1的复合填充加固剂的平均色差为0.48，实施例2的复合填充加固剂的平均色差为0.82，实施例3的复合填充加固剂的平均色差为0.65，加固后木材颜色的改变为微量或轻微(
△
e值与颜色改变对应关系如表4所示)。
[0074]
表4
△
e值与颜色改变对应关系
[0075][0076]
透溶剂性：分别使用实施例1～3的复合填充加固剂加固木材样品，室温下阴干；再分别将纯净水、乙醇、丙酮、乙酸乙酯滴在样品表面，观察其渗透性能，以判定复合填充加固剂的可逆性。结果为：将纯净水分别滴在实施例1～3的三种浓度的加固样品表面，纯净水无法渗入，半小时后仍保持水滴状，边缘略有渗入(润湿)；将乙醇、丙酮、乙酸乙酯分别滴在实施例1～3的三种浓度的加固样品表面，溶液迅速渗入，平铺于样品，并很快干燥。
[0077]
文物样品加固：将实施例3的复合填充加固剂运用于出土墓门的加固，具体实验内容为：在墓门残渣中挑选相对笔直的木条，将复合填充加固剂用勾线笔轻轻涂在木材表面，根据木材腐朽程度，进行2次加固；加固后测定其抗压强度；加固前后测试结果如图4～5所示。由图4～5的实验数据可以看出，加固前文物样品几乎没有抗压强度，稍施加压力后样品就会变成粉末；加固后文物样品所能承受的压力可达28n，由此可说明复合填充加固剂的有效性。
[0078]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种用于干旱环境出土糟朽木质文物的复合填充加固剂，其特征在于，包括天然松香溶液、乙基纤维素溶液和丙三醇；所述天然松香溶液、乙基纤维素溶液的体积比为1：1；所述丙三醇的体积为复合填充加固剂总体积的1％。2.根据权利要求1所述的一种用于干旱环境出土糟朽木质文物的复合填充加固剂，其特征在于，所述天然松香溶液为天然松香溶于无水乙醇中得到；所述乙基纤维素溶液为乙基纤维素溶于无水乙醇中得到。3.根据权利要求2所述的一种用于干旱环境出土糟朽木质文物的复合填充加固剂，其特征在于，所述天然松香溶液的浓度为2～5％；所述乙基纤维素溶液的浓度为2～5％。4.根据权利要求2或3所述的一种用于干旱环境出土糟朽木质文物的复合填充加固剂，其特征在于，所述天然松香溶液中的天然松香为四级或五级松香。5.权利要求1～4任一项所述的一种用于干旱环境出土糟朽木质文物的复合填充加固剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：天然松香溶液、乙基纤维素溶液混合后加入丙三醇，得到用于干旱环境出土糟朽木质文物的复合填充加固剂。6.权利要求1～4任一项所述的一种用于干旱环境出土糟朽木质文物的复合填充加固剂在加固木质文物中的应用。7.根据权利要求6所述的一种用于干旱环境出土糟朽木质文物的复合填充加固剂在加固木质文物中的应用，其特征在于，所述加固木质文物的方法包括以下步骤：将复合填充加固剂喷涂于木质文物表面；或在木质文物表面贴敷棉纱布，然后喷涂复合填充加固剂；或将木质文物浸泡于复合填充加固剂中。8.根据权利要求6或7所述的一种用于干旱环境出土糟朽木质文物的复合填充加固剂在加固木质文物中的应用，其特征在于，所述加固木质文物的加固次数大于等于1次。

技术总结
本发明属于干旱环境出土木质文物加固材料技术领域，公开了一种用于干旱环境出土糟朽木质文物的复合填充加固剂及其制备方法和应用。该复合填充加固剂包括天然松香溶液、乙基纤维素溶液和丙三醇；天然松香溶液、乙基纤维素溶液的体积比为1：1；丙三醇的体积为复合填充加固剂总体积的1％。本发明使用的乙基纤维素可作为阻滞剂和胶粘剂，且能形成坚韧薄膜，能弥补松香的缺点；使用乙醇为溶剂，能够将松香和乙基纤维素更好的带入木材由于腐朽产生的空腔，其中包含的丙三醇还可以为木材提供保湿功能。本发明的复合填充加固剂渗透性较好，可以适用于腐朽程度较大的木材，色差也在可接受范围内。受范围内。受范围内。


技术研发人员：钟磊 顾文婷 魏彦飞 王雪
受保护的技术使用者：甘肃省文物考古研究所
技术研发日：2023.07.24
技术公布日：2023/10/5