一种用于骨角类文物的加固保护材料及其制备与应用制造技术

本发明专利技术涉及文物保护材料技术领域，尤其是涉及一种用于骨角类文物的加固保护材料及其制备与应用，本发明专利技术的加固保护材料由相容剂、水系硅溶胶和水系铝溶胶复配得到；所述相容剂为磷酸或水溶性磷酸盐中的一种或几种；所述加固保护材料中，铝与硅的摩尔比为0.1～3：1，铝与磷的摩尔比为0.1～1：1。本发明专利技术采用动态平衡补水的方法，即在经过前期评估的基础上通过单次少量的水分挥发与相应加固液的平衡补充，实现加固保护材料的安全引入；引入所需加固保护材料后，通过自然条件下的缓慢挥发即可实现象牙等骨角类文物的安全脱水。牙等骨角类文物的安全脱水。牙等骨角类文物的安全脱水。

【技术实现步骤摘要】
一种用于骨角类文物的加固保护材料及其制备与应用


[0001]本专利技术涉及文物保护材料与
，尤其是涉及一种用于骨角类文物的加固保护材料及其制备与应用。

技术介绍

[0002]古象牙及象牙器文物在中国文物中具有十分重要的地位与作用,在一些考古发掘中偶有象牙器与古象牙出土。比如在巫山大溪文化遗址出土有象牙、象牙手镯与象牙质装饰品；在距今约7000年的河姆渡文化遗址出土了十分精致的双鸟朝阳象牙雕刻；在距今5500年左右的上海青浦福泉山遗址崧泽文化遗址中出土了戴在人骨手臂上的四件象牙镯；河南安阳殷墟妇好墓出土了刻有瑰丽复杂纹饰的三件象牙杯等。这些资料说明，从新石器时代到殷商时期的遗址和墓葬中出土象牙或象牙制品是一种较为常见的现象，分布范围也很宽，但总体而言，到20世纪80年代出土的实物数量还是比较少的。
[0003]这些象牙及其制品的埋藏与当时人类的活动密切相关，具有重要的历史、科技与艺术价值，是难得的、稀缺的、不可再生的文物资源。
[0004]20世纪80年代后三星堆和金沙遗址大量、成批珍贵古象牙及象牙器的出土，不仅为中华文明探源提供了新线索，而且可为巴蜀及至中国古地理、古生物、古气候等研究提供极其重要的科学信息。这些新发现，大大丰富了人们对中国古象牙文物重要性的认识。到目前为止，尚未能实现对这些古象牙的有效保护，但在实践过程中促进了对古象牙的认识及保护问题的研究。
[0005]本专利技术申请人及其它文物保护工作者通过红外吸收光谱分析、X衍射分析、扫描电镜、氨基酸分析等现代测试分析技术，系统分析了金沙与三星堆出土古象牙的组成与结构、基本物化性能并深入研究了其赋存环境与病害机理。
[0006]结果表明，这些出土的古象牙通常具有饱水、化石化程度低、病害种类多的特点，保护难度极大。古象牙的物相几乎全部是结晶较差的碳羟基磷灰石，保留了象牙的圈层结构、小管结构等原生结构，但因其有机质几乎全部消失，因而结构疏松多孔，同时产生了大量的环状裂纹、放射状裂纹和网状裂纹等次生裂纹，内部几乎变成没有力学强度的泥状糟朽象牙。牙釉质较致密，微孔孔径平均2～3μm，总体孔隙率可高达70％以上，含水量大；所富含的水分在空气中易挥发，并最终导致古象牙迅速粉化。
[0007]关于象牙及象牙器的保护研究，国内外对其相关报导都比较少。加拿大、美国、意大利、日本等国只对埋葬时间上万年且基本矿化的象牙化石作过成功保护，尚无对距今3000后左右的糟朽古象牙保护的成功研究记载。我国对古象牙的保护工作的重视与研究主要是从1986年广汉三星堆遗址出土古象牙文物开始的，到目前为止一直未能取得突破，仍然没有理想的技术措施。2001年金沙遗址发现象牙后，有关研究单位根据国内外加固保护骨质文物的经验，采用B
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72、丙烯酸树脂、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇缩丁醛等有机高分子材料为渗透加固剂对发掘现场的象牙进行了临时加固，但由于渗透深度差等多种因素的影响，所保护的古象牙经一段时间的存放后，出现开裂、粉化等现象。最终只好将发现
的大部分古象牙重新埋于地下，只有少部分通过有机硅树脂封护实现临时保护的目的。即便如此，几年后所用的有机硅材料也已出现了不同程度的颜色变化及古象牙内部物质渗出的现象。
[0008]专利(ZL200610022424.3)以改性石蜡为加固保护材料，通过加热浸润方式实现出土古象牙的保护。然而该方法步骤多，古象牙在托架上的固定可能带来较大损害；将固定好的象牙在温度80～150℃改性固体石蜡熔体中驱水也可能产生不利后果。
[0009]因高分子材料在保护饱水古象牙中存在明显的渗透深度不足、耐候稳定性差等问题，近年部分学者采用金属配合物溶胶、纳米羟基磷灰石、水玻璃及其改性材料、有机无机杂化材料等对糟朽象牙进行了加固工艺与效果的研究，但并未取得明显进展。
[0010]本领域技术人员及其它文物保护工作者普遍认识到，对饱水糟朽出土古象牙的保护主要面临的问题包括：(1)新材料的遴选，因糟朽古象牙主要成分为无机矿物，所采用的材料要能够有效提高古象牙的力学强度；2)材料施加的方法，最终实现新材料与古象牙无机矿物的复合，在此过程中存在的关键问题是因古象牙水分含量高导致加固保护材料施加困难；(3)古象牙中的水分置换方法，由于水的表面张力及氢键作用，古象牙中的水分对保护象牙的完整性及强度是有益的。在不破坏古象牙的前提下，实现古象牙中水分的有效去除是古象牙保护成功与否的另一个关键技术问题。

技术实现思路

[0011]为了解决骨角类文物保护所面临的主要问题及骨角类文物的保护实践缺乏、尚未有成功先例的实际，本专利技术的目的是提供一种用于骨角类文物的加固保护材料及其制备与应用。本专利技术的用于骨角类文物的加固保护材料能够实现加固保护材料的安全、简便引入及古象牙文物的安全脱水；也可用于其它骨角类文物的保护。
[0012]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0013]本专利技术的第一个目的是提供一种用于骨角类文物的加固保护材料，所述加固保护材料由相容剂、水系硅溶胶和水系铝溶胶复配得到；
[0014]所述相容剂为磷酸或水溶性磷酸盐中的一种或几种；
[0015]所述加固保护材料中，铝与硅的摩尔比为0.1～3：1(当使用含磷酸二氢铝的相容剂时，在某些铝硅配比下也可以不使用铝溶胶为出发原料，体系中所需铝元素可以全部由磷酸二氢铝提供)，铝与磷的摩尔比为0.1～1：1。
[0016]在本专利技术的一个实施方式中，为改善与增加硅溶胶与铝溶胶的相容性，在进行复配前向铝溶胶中加入相容剂。
[0017]在本专利技术的一个实施方式中，所述加固保护材料中，铝与硅的摩尔比为0.1～0.5：1。
[0018]在本专利技术的一个实施方式中，所述加固保护材料中包含SiO2、Al2O3及相容剂在内的物质含量小于30wt％；实际使用中所选取的加固保护材料的固含量主要依据古象牙的微观结构而定；当孔隙较大、加固保护材料容易渗入时可采用较高浓度；否则应通过加水稀释、调配低固含溶胶等方式降低固含及粘度以便于加固保护材料的渗透。
[0019]在本专利技术的一个实施方式中，磷酸盐选自次磷酸盐、亚磷酸盐、焦磷酸盐、聚磷酸盐或偏磷酸盐中的一种或几种。
[0020]在本专利技术的一个实施方式中，磷酸盐选自次磷酸钾、次磷酸钠、次磷酸铵、亚磷酸钾、亚磷酸钠、亚磷酸铵、偏磷酸钾、偏磷酸钠、偏磷酸铵、焦磷酸钾、焦磷酸钠、焦磷酸铵、三聚磷酸钠、三聚磷酸钾、三聚磷酸铵、磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢铵、磷酸氢二钾、磷酸氢二钠、磷酸氢二铵、聚偏磷酸钾或磷酸二氢铝中一种或几种。
[0021]优选地，考虑到可溶盐对文物可能产生的潜在危害，所述水溶性磷酸盐为磷酸二氢铝。
[0022]在本专利技术的一个实施方式中，所述硅溶胶的粒径以及铝溶胶的粒径小于100nm。
[0023]在本专利技术的一个实施方式中，所述硅溶胶的粒径以及铝溶胶的粒径小于30nm。
[0024]本专利技术的第二个目的是提供一种用于骨角类文物的加固保护材料的制备方法，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于骨角类文物的加固保护材料，其特征在于，所述加固保护材料由相容剂、水系硅溶胶和水系铝溶胶复配得到；所述相容剂为磷酸或水溶性磷酸盐中的一种或几种；所述加固保护材料中，铝与硅的摩尔比为0.1～3：1，铝与磷的摩尔比为0.1～1：1。2.根据权利要求1所述的一种用于骨角类文物的加固保护材料，其特征在于，所述加固保护材料中，铝与硅的摩尔比为0.1～0.5：1。3.根据权利要求1所述的一种用于骨角类文物的加固保护材料，其特征在于，磷酸盐选自次磷酸盐、亚磷酸盐、焦磷酸盐、聚磷酸盐或偏磷酸盐中的一种或几种。4.根据权利要求3所述的一种用于骨角类文物的加固保护材料，其特征在于，磷酸盐选自次磷酸钾、次磷酸钠、次磷酸铵、亚磷酸钾、亚磷酸钠、亚磷酸铵、偏磷酸钾、偏磷酸钠、偏磷酸铵、焦磷酸钾、焦磷酸钠、焦磷酸铵、三聚磷酸钠、三聚磷酸钾、三聚磷酸铵、磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢铵、磷酸氢二钾、磷酸氢二钠、磷酸氢二铵、聚偏磷酸钾或磷酸二氢铝中一种或几种。5.根据权利要求1所述的一种用于骨角类文物的加固保护材料，...

【专利技术属性】
技术研发人员：纪士东，王书哲，罗宏杰，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：