明胶微球的制备方法及其在彩绘类文物保护中的应用技术

本发明专利技术属于彩绘类文物保护材料领域，涉及明胶微球的制备方法及其在彩绘类文物保护中的应用。所述明胶微球的制备方法是：将原料明胶的水溶液在油相中乳化形成球形液滴，降温冷却，加入交联剂固化，然后加入脱水剂和脱油剂，经脱水脱油后得到目标产物明胶微球固体。本发明专利技术的明胶微球作为文物保护材料很好的克服了明胶的溶胶凝胶特性，为研发新型文物保护材料打开了新的思路。所述明胶微球具有跟文物本体良好的兼容性，真正做到使用原材料来加固保护文物，不添加区别于文物的任何新成分，不会对文物信息造成污染，且不影响文物外观，增加了与彩绘颜料的胶黏性，达到固色稳定的效果。

【技术实现步骤摘要】
明胶微球的制备方法及其在彩绘类文物保护中的应用
本专利技术属于彩绘类文物保护材料领域，涉及明胶微球的制备方法及其在彩绘类文物保护中的应用。
技术介绍
我国彩绘类文物数量庞杂、种类繁多，在长时间的历史进程中，由于环境中的温度、湿度、光照、空气污染以及微生物等因素导致其出现颜料层卷曲、起翘、褪色、变色，胶结物质流失、变性等病害，为文物的历史、艺术、科学价值带来极大的危害，因而亟待保护。目前常用的文物保护材料大多集中于一些现代合成的高分子材料，尤其ParaloidB72(简称B72)使用最为广泛，但是近年来，其造成的“二次病害”，令文物保护工作者重新认识到使用文物保护材料的慎重性和科学性。随着文物保护理念的提升，科学家们更倾向于使用文物原有自身的传统材料，以期达到与文物最佳的兼容性。明胶作为一类动物胶原蛋白部分水解的产物，曾被验证大量使用在古代彩绘类文物中，充当传统动物胶结材料，使得天然无机矿物颜料颗粒得以附着在待施彩基体上。但是由于明胶固有的溶胶凝胶特性，即温度低时呈现“果冻状”富水凝胶状态，加热后能够溶解。改性明胶做文物保护材料掀起一股热潮，但是就文物少干预原则来说，这些以复配形式的改性，无疑是添加了丙烯酸树酯等区别于文物本体材料的成分，兼容性不好，其老化产物对文物的伤害不可预估。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供明胶微球的制备方法及其在彩绘类文物保护中的应用，解决现有文物保护材料兼容性不好、且伤害文物本体的问题。本专利技术的实现过程如下：一种明胶微球的制备方法，将原料明胶的水溶液在油相中乳化形成球形液滴，降温冷却，加入交联剂固化，然后加入脱水剂和脱油剂，经脱水脱油后得到目标产物明胶微球固体，所述交联剂为甲醛；其中，所述原料明胶的水溶液与油相的体积比为1:5～1:6；所述交联剂与油相的体积比为1:15～1:30；所述脱水剂的加入量为任意量，所述脱油剂的加入量为任意量。进一步，所述原料明胶的水溶液的配制方法是原料明胶溶于水中，静置溶胀后于40～60℃下加热搅拌，使原料明胶均匀溶解于水中，得到原料明胶的水溶液，所述原料明胶的水溶液的浓度为0.1～0.3g/ml。进一步，所述油相的配制方法是将乳化剂加入表面活性剂中，在40～60℃水浴下搅拌得到油相，所述油相中乳化剂浓度为0.01～0.06g/ml。进一步，所述表面活性剂为司盘80或吐温80；所述乳化剂为液体石蜡、蓖麻油、橄榄油、花生油、大豆油、可可豆脂、椰油醋、棕搁油醋、乙酸乙酯、蜂蜡以及硅油中的任意一种或几种；所述搅拌速率为500r/min～1500r/min。进一步，所述脱水剂为无水乙醇或丙酮；所述脱油剂为无水乙醇、乙酸乙酯或丙酮。上述明胶微球的制备方法，具体包括如下步骤：(1)原料明胶的水溶液的配制将原料明胶溶于水中，静置溶胀后于40～60℃下加热搅拌，使原料明胶均匀溶解于水中，得到原料明胶的水溶液，所述原料明胶的水溶液的浓度为0.1～0.3g/ml；(2)油相的配制将液体石蜡加入表面活性剂司盘80或吐温80中，在40～60℃水浴下搅拌均匀得到油相，所述油相中乳化剂浓度为0.01～0.06g/ml，所述搅拌速率为500r/min～1500r/min；(3)乳化交联在搅拌条件下，缓慢地将步骤(1)配制的原料明胶的水溶液滴加到装有步骤(2)配制的油相的圆底烧瓶中乳化0.5～3h后，反应液形成均匀的乳状液，在保持搅拌速度不变条件下迅速改为冰水浴，使体系温度维持在-5～5℃，继续搅拌，缓慢滴加交联剂进行交联，10min后滴加20％的氢氧化钠溶液将pH值调至8～9，继续搅拌，固化交联0.5～3h后静置至反应液的固液分层；其中，所述交联剂为甲醛，所述搅拌速率为500r/min～1500r/min，所述原料明胶的水溶液与油相的体积比为1:5～1:6，所述交联剂与油相的体积比为1:15～1:30；(4)抽滤分离倒掉上层液体后进行抽滤，依次循环倒入乙酸乙酯、丙酮进行洗涤，脱去其中油脂和水分，抽干后得到目标产物明胶微球。上述明胶微球的制备方法得到尺寸可控的明胶微球。上述制备的明胶微球作为彩绘文物保护材料在彩绘类文物保护中的应用。上述应用具体为，将明胶微球分散在无水乙醇中配成明胶微球悬浊液，然后喷洒在彩绘类文物表面，无水乙醇溶剂挥发后明胶微球附着在彩绘类文物表面上，喷洒水，明胶微球在水的作用下溶胀发生交联产生粘性实现彩绘类文物的补胶效果。本专利技术彩绘文物保护材料具有常用保护材料的一般特点外，还具有以下显著优点：(1)本专利技术的文物保护材料很好的克服了明胶的溶胶凝胶特性，为研发新型文物保护材料打开了新的思路。(2)本专利技术文物保护材料具有跟文物本体良好的兼容性，真正做到使用原材料来加固保护文物，不添加区别于文物的任何新成分，不会对文物信息造成污染。(3)本专利技术的保护材料不影响文物外观，增加了与彩绘颜料的胶黏性，达到固色稳定的效果。(4)本专利技术的保护材料制备工艺简单，操作方便，性能稳定。(5)本专利技术的保护材料十分符合文物保护理念，具有非常广泛的应用前景。附图说明图1是明胶微球作为彩绘文物保护材料的作用机理示意图；图中，明胶制剂即为明胶微球悬浊液；图2为明胶微球的制备流程图；图3为原料明胶与明胶微球产品宏观对比照片，图中a为原料明胶；b为本专利技术方法制备的明胶微球；图4为原料明胶与明胶微球的微观形貌对比图，图中a为通过机械研磨的方式获得的原料明胶颗粒；b为使用本专利技术方法制得的明胶微球；图5为原料明胶与明胶微球的红外光谱对比图，图中a为原料明胶颗粒的红外光谱图；b为本专利技术方法制得的明胶微球的红外光谱图；图6为本专利技术方法制得的明胶微球的溶胀性能，图中a为加水后本专利技术方法制得的明胶微球的溶胀现象；b为本专利技术方法制得的明胶微球溶胀后发生交联的效果图；图7为彩绘类文物模拟样品保护效果对比图，图中a为未施加本专利技术方法制得的明胶微球的状态，b为施加本专利技术方法制得的明胶微球后的状态；c为在b的基础上施加少量水后模拟样品的保护后的状态；图8为实施例1所述明胶微粒的扫描电镜图；图9为实施例2所述明胶微粒的扫描电镜图；图10为实施例3所述明胶微粒的扫描电镜图；图11为实施例4所述明胶微粒的扫描电镜图；图12为实施例5所述明胶微粒的扫描电镜图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步说明。为了解决现有文物保护材料兼容性不好、且伤害文物本体的问题，本专利技术提供明胶微球的制备方法及其在彩绘类文物保护中的应用。明胶微球作为彩绘文物保护材料在彩绘类文物保护中的应用。具体应用过程(见图1)是将明胶微球分散在无水乙醇中配成明胶微球悬浊液，然后喷洒在彩绘类文物表面，无水乙醇溶剂挥发后明胶微球附着在彩绘类文物表面上，喷洒少量水，明胶微球在水的作用下溶胀发生交联产生粘性实现彩绘类文物的补胶效果。本专利技术所制备的明胶微球很重要的一个特性就是溶胀后为无色透明状态，不会引入杂色进入彩绘类文物中，适合作为彩绘文物保护材料应用在彩绘类文物保护。所述明胶微球的制备方法(见图2)是：将原料明胶的水溶液在油相中乳化形成球形液滴，降温冷却，加入交联剂固化，然后加入脱水剂和脱油剂，经脱水脱油后得到目标产物明胶微球固体。所述明胶微球的制备方法具体包括如下步骤：(1)原料明胶的水溶液的配制将原料明胶溶于水中，静置溶胀后于40～60℃下加热搅拌，使原料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种明胶微球的制备方法，其特征在于：将原料明胶的水溶液在油相中乳化形成球形液滴，降温冷却，加入交联剂固化，然后加入脱水剂和脱油剂，经脱水脱油后得到目标产物明胶微球固体，所述交联剂为甲醛；其中，所述原料明胶的水溶液与油相的体积比为1:5～1:6；所述交联剂与油相的体积比为1:15～1:30；所述脱水剂的加入量为任意量，所述脱油剂的加入量为任意量。

【技术特征摘要】
1.一种明胶微球的制备方法，其特征在于：将原料明胶的水溶液在油相中乳化形成球形液滴，降温冷却，加入交联剂固化，然后加入脱水剂和脱油剂，经脱水脱油后得到目标产物明胶微球固体，所述交联剂为甲醛；其中，所述原料明胶的水溶液与油相的体积比为1:5～1:6；所述交联剂与油相的体积比为1:15～1:30；所述脱水剂的加入量为任意量，所述脱油剂的加入量为任意量。2.根据权利要求1所述明胶微球的制备方法，其特征在于：所述原料明胶的水溶液的配制方法是原料明胶溶于水中，静置溶胀后于40～60℃下加热搅拌，使原料明胶均匀溶解于水中，得到原料明胶的水溶液，所述原料明胶的水溶液的浓度为0.1～0.3g/ml。3.根据权利要求1所述明胶微球的制备方法，其特征在于：所述油相的配制方法是将乳化剂加入表面活性剂中，在40～60℃水浴下搅拌得到油相，所述油相中乳化剂浓度为0.01～0.06g/ml。4.根据权利要求3所述明胶微球的制备方法，其特征在于：所述表面活性剂为司盘80或吐温80；所述乳化剂为液体石蜡、蓖麻油、橄榄油、花生油、大豆油、可可豆脂、椰油醋、棕搁油醋、乙酸乙酯、蜂蜡以及硅油中的任意一种或几种；所述搅拌速率为500r/min～1500r/min。5.根据权利要求1所述明胶微球的制备方法，其特征在于：所述脱水剂为无水乙醇或丙酮；所述脱油剂为无水乙醇、乙酸乙酯或丙酮。6.根据权利要求1所述明胶微球的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：(1)原料明胶的水溶液的配制将原料明胶溶于水中，静置溶胀后于40～60℃下加热搅拌，使原料明胶均匀溶解...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙凤，白崇斌，孙满利，李依林，马彦妮，吕佳欣，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61