本发明专利技术公开了一种可在潮湿环境下加固脆弱有机质文物及样品的保护材料，由下述组分制备得到，各组分及其重量份为：异佛尔酮二异氰酸酯30~550份，聚乙二醇50~750份，二月桂酸二丁基锡1~10份，乙酸乙酯100~20000份。本发明专利技术加固材料具有端异氰酸酯基，能在潮湿环境下固化和使用，具有高湿下不泛白、透光性好等特点，具有优异的柔韧性和延伸性，具有良好的吸水性与耐水性，浸水晾干后无形变，能恢复其原有状态。
【技术实现步骤摘要】
一种潮湿环境下加固脆弱有机质文物的材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种潮湿环境下加固脆弱有机质文物的材料、制备方法及其应用，属于文物保护领域。
技术介绍
经过长期的地下埋藏，有机质文物在出土时质地脆弱、保存极差，多数仅存其形，无法进行直接提取。考古发掘现场对这些脆弱有机质文物的保护方法主要是使用加固材料进行加固处理后再实施提取，但在墓室高湿环境中，目前常用的文物加固剂，像B72（一种丙烯酸树脂）和聚乙烯醇缩丁醛等都普遍存在着固化难、泛白、不透明等缺陷，无法满足文物保护的需求。因此，研发在高湿环境下加固脆弱有机质文物的保护材料，使文物保持出土时的原貌、并被完好地提取是文物保护的瓶颈问题。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种可在潮湿环境下加固脆弱有机质文物及样品的保护材料及其制备方法。本专利技术实现过程如下：一种可在潮湿环境下加固脆弱有机质文物及样品的保护材料，由下述组分制备得到，各组分及其重量份为：异佛尔酮二异氰酸酯30~550份聚乙二醇50~750份二月桂酸二丁基锡1~10份乙酸乙酯100~20000份优选的组分及其重量份为：异佛尔酮二异氰酸酯400~500份聚乙二醇475~575份二月桂酸二丁基锡5~10份乙酸乙酯3000~9000份上述聚乙二醇优选为聚乙二醇600，平均分子量为600。上述加固材料的制备方法，包括以下步骤：（1）溶液A的制备在加热下将聚乙二醇和二月桂酸二丁基锡均匀混合得溶液A；（2）溶液B的制备在加热下将溶液A与异佛尔酮二异氰酸酯均匀混合得溶液B；（3）溶液C的制备将溶液B溶于乙酸乙酯得溶液C保护材料。其中，步骤（1）中，溶液A在加热过程中采用低速搅拌；步骤（2）中，溶液B在加热过程中采用高速搅拌。上述合成中，二月桂酸二丁基锡作为催化剂，加快反应速度。上述制备得到的有机质文物加固材料为无色透明液体，用于脆弱有机质文物保护时，采用滴注、涂刷、浸泡等方法进行加固处理。本专利技术加固材料除具有常用文物加固材料的一般特点外，还具有以下显著优点：（1）本专利技术加固材料具有端异氰酸酯基，能在潮湿环境下固化和使用；（2）本专利技术加固材料具有高湿下不泛白、透光性好等特点，增加了与有机质文物的相容性；（3）本专利技术加固材料在高湿下具有优异的柔韧性和延伸性，加固后脆弱有机质文物的机械性能会显著提高；（4）本专利技术加固材料具有良好的吸水性与耐水性，浸水晾干后无形变，能恢复其原有状态；（5）本专利技术加固材料制备工艺简单，操作方便。附图说明图1为膜材料照片，1-a为本专利技术的加固材料；1-b为B72；图2为透光性实验结果，2-a为本专利技术的加固材料；2-b为B72；图3为加固的脆弱有机质文物及样品，3-a战国秦墓出土的人股骨；3-b西安凤栖原西汉张安世将军家族墓出土的脆弱竹笥；3-c人工炭化宣纸；图4为竹笥电镜照片，4-a未加固；4-b加固后；图5为刺破最大力实验结果，5-a为本专利技术材料加固保护后的炭化宣纸；5-b为未加固的炭化宣纸；图6为炭化宣纸照片，6-a为宣纸未炭化前；6-b为炭化宣纸经本专利技术方法加固后的红外照相结果。具体实施方式为了更详细的阐述本专利技术的优点，下面结合实验结果对本专利技术做进一步详细说明。实施例1（1）加固材料制备称取13.58g聚乙二醇600和0.13g二月桂酸二丁基锡，混合均匀，配制溶液A。将溶液A在40℃下，100r/min均匀搅拌加热5min。将12.56g异佛尔酮二异氰酸酯加入经搅拌加热的溶液A中，500r/min均匀搅拌75℃下加热1.5h，配制成溶液B。将溶液B在40℃下，600r/min均匀搅拌1h后，加入236.40g乙酸乙酯得溶液C，即得到本专利技术的潮湿环境下加固脆弱有机质文物的保护材料。将材料在高湿的100%RH环境中滴注在载玻片表面，溶剂挥发后固化成膜（膜厚度0.2mm），对膜材料进行以下相关性能检测。（2）透光性检测在高湿的100%RH环境中本专利技术的加固材料透明度高，而常用文物加固材料B72严重泛白、不透明（见图1）。采用U-2001型紫外可见分光光度计测试材料的透光率，测得本加固材料在可见光区的透光率平均值约90%，B72透光率低，约为12%（见图2）。说明本专利技术的加固材料具有良好的透光性，用作文物加固材料不会掩盖文物的颜色。与此相反，B72等常用文物加固材料在高湿环境下会出现泛白、透光率低或者不透光现象，不能用作高湿环境下的文物加固材料。（3）机械性能检测采用PT-1176PC电脑伺服系统万能材料试验机测试本专利技术材料的拉伸强度和延伸率，分别为14.25N和351.09%。同样条件下，B72的拉伸强度和伸长率分别为13.24N和231.49%。特别是当光老化30d后，本专利技术的加固材料仍保持优异的柔韧性和延伸性，而B72变硬发脆、柔韧性显著变低，碰之即碎。（4）色度检测使用SC-80C全自动色差计以白板为衬底测量材料的色度，以Lab体系表示，其中L为亮度，表征物体的明亮程度，取决于物体对光的反射能力；a、b为色品坐标，其中a表示红绿色品坐标，b表示黄蓝色品坐标。a为正值时，表明颜色偏红；a为负值时，表明颜色偏绿。测得材料的L、a、b值分别为88.72、-0.02、0.04，说明本专利技术的加固材料为无色，用作加固材料施加在文物表面不会改变文物的颜色，能够实现“不改变文物原貌”的文物保护基本原则。（5）吸水性与耐水性检测将本加固材料和B72浸入蒸馏水24h后，测定两者的吸水率分别为52.14%和24.53%，说明本专利技术的加固材料比B72具有更优的吸水性，其吸水率为B72的两倍以上。同时发现本专利技术的加固材料泡水后变得非常柔软，晾干后未出现明显的形变，表面也未出现变色、起泡、斑点等现象，说明本专利技术的加固材料耐水性好。与此相反，B72膜泡水晾干后发硬，外形无法恢复，其耐水性差。实施例2与实施例1制备方法类似，可制备得表1所述的加固材料，其中聚乙二醇平均分子量为600。以下加固保护的脆弱有机质文物及样品包括战国秦墓出土的人股骨、西安凤栖原西汉张安世将军家族墓出土的脆弱竹笥和人工炭化宣纸（见图3）。实施例3（1）与实施例1制备方法类似，将加固材料施加在经加工的人骨样品表面，在高湿100%RH环境中加固24h后即可实现对其的加固保护。实验样品的加工方法是将上述战国秦墓出土的人股骨去除内外膜及海绵状松质骨后，打磨制成40mm×3mm×3mm样品用于抗弯强度测量；打磨成6mm×6mm样品用于颜色测量。（2）颜色检测采用SP60系列积分球式分光光度仪测试人骨色度值L、a、b，评估加固前后骨样颜色的变化（表2），以色差值ΔE表示，其计算公式为：由表2可知，加固前后骨样ΔE﹤3，说明本专利技术保护材料加固骨质文物后没有改变其原有颜色。（3）机械性能检测采用PT-1176PC电脑伺服系统万能材料试验机测试骨样加固前后的抗弯强度σ,σ（单位MPa）由以下公式计算：式中，S为两支座间跨度，B为试样宽度，H为试样高度。测得未加固骨样强度为4.2Mpa，加固骨样强度为5.9Mpa，强度提高40%。（4）憎水性检测采用JGW-360A润湿角测定仪测量人骨样品的憎水性，测得未加固人骨的润湿角为0°，经加固材料处理后的人骨润湿角为125.5°，说明经本专利技术的加固材料处理后人骨的憎水性显著提高。实施例4（1）与实施例本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种可在潮湿环境下加固脆弱有机质文物及样品的保护材料，由下述组分制备得到，各组分及其重量份为：异佛尔酮二异氰酸酯 30~550聚乙二醇 50~750二月桂酸二丁基锡 1~10乙酸乙酯 100~20000。
【技术特征摘要】
1.一种可在潮湿环境下加固脆弱有机质文物及样品的保护材料，由下述组分制备得到，各组分及其重量份为：异佛尔酮二异氰酸酯30~550聚乙二醇50~750二月桂酸二丁基锡1~10乙酸乙酯100~20000。2.根据权利要求1所述的保护材料，其特征在于各组分及其重量份为：异佛尔酮二异氰酸酯400~500聚乙二醇475~575二月桂酸二丁基锡5~10乙酸乙酯3000~9000。3.根据权利要求2所述的保护材料，其特征在于：所述聚乙二醇平均分子量为600。4.权利要求1所述保护材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）溶液A的制备...
【专利技术属性】
技术研发人员：王丽琴，赵星，董欣欣，赵西晨，卞尚，乔成全，张亚旭，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61
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