瓷器文物修复中环保作旧材料性能比较研究

张 慧，徐 飞，张思敏

(南京博物院，江苏南京 210016)

0 引 言

瓷器文物属常见的馆藏文物，以独特的民族文化特色代表着中国悠久的文明。馆藏的多数瓷器文物是考古出土品，在地下埋藏了几百甚至几千年。由于地下水的侵蚀和地层变化而引起的堆积物的挤压，出土时有不少瓷器已经破损或变形，有的甚至支离破碎。因此，修复出土的瓷器文物，再现它的科学和艺术价值就显得格外重要。瓷器文物修复的一般步骤包括粘贴、补配和作旧处理[1，2]。其中作旧处理是保护修复中的关键步骤。作旧处理就是用硝基清漆作为陶瓷器文物作旧材料的粘合剂，配以无机颜料作成所需要的效果。上述材料对恢复文物本色，达到修旧如旧的目的有一定的作用，但存在着许多缺陷，甚至是严重的缺陷。硝基清漆的稀释剂是香蕉水，香蕉水的主要成分是苯及苯系物，有一定的毒性，长期使用对操作人员的身体是有害的，也影响工作环境；而且香蕉水、苯用量过多，还会影响前道做上去的颜色，失去层次感；同时其修复后经过5年左右的时间又会变深、起皮、老化，经不起时间的考验，这是文物修复如旧的大忌；在紫外线光和红烛灯下，颜色易发淡、发白，使他人一眼就能看出文物残破的地方，失去了“修旧如旧”的原则和作用，影响展览的功能和效果；此外，硝基清漆里能溶的颜料均是无机颜料，颗粒较粗，不适宜作瓷器釉的作旧。

目前，在瓷器修复方面的研究主要集中在对某件瓷器的修复过程上[3]，仍然停留于对以往文献的概括、总结[4]，对文物修复材料的研究方面，偶有研究，只是零星的，分散的，如蒋道银等[5]对古陶瓷修复仿釉涂料进行了研究。在文物修复领域迫切需要解决的一个技术问题就是提供一种环保、耐久、操作简单的瓷器修复作旧粘接材料，经该材料修复的瓷器，不易黄变，能长期保存。

1 实验材料与工具

硝基清漆(紫荆花涂料上海有限公司)、水性氟碳树脂DF-01(上海东氟化工有限公司)，其中固含量(45±2)%；水性氟碳乳液(常熟市东环化工有限公司)，其中固含量(50±1)%，是以三氟氯乙烯和其他功能性单体为原料，运用乳液合成技术制备的双组分可常温交联聚合物，该聚合物能够形成均匀、透明的涂层，主要用于外墙防腐涂料；ET99SG环保水性木器清面漆、ET99N环保水性木器清底漆(紫荆花制漆(上海)有限公司)主要用于木器的表面涂装；3A胶、滑石粉、矿物颜料蛤白、10cm×10cm白色瓷板、毛笔、吹风机、喷枪、手术刀、砂纸、Q-SUN-Xe1氙灯老化设备(翁开尔上海国际贸易有限公司)、DHG-9140A电热恒温鼓风干燥箱(上海申贤恒温设备厂)、RXZ型智能人工气候箱(宁波江南仪器厂制造)、HPG-2136便携式色差仪(上海汉谱光电科技有限公司生产)、MG 268PLUS三角度光泽度计(KONICA MINOLTA公司生产)。

2 实验过程

1) 将3A胶和滑石粉混合均匀后，涂布于白色瓷板上并铺满白色瓷板，铺设厚度约1cm，自然晾干，待用。此步骤即为模拟瓷器修复中的补缺处理。

2) 取一定量的矿物颜料与一定量的粘合剂混合均匀后，利用毛笔均匀涂布于已补缺处理的瓷板表面，待干燥后，再重复上述步骤，直至颜料的颜色将补缺的颜色遮盖住为止。此处选用的矿物颜料为蛤白，因为白色颜料易于观察变色等问题。所用的粘合剂分别有硝基清漆、水性氟碳树脂DF-01、水性氟碳乳液、水性木器清面漆、水性木器清底漆等，其中的硝基清漆为传统材料，按照传统工艺进行操作即可。其他材料均为水性材料，均需与水按照不同比例进行调整后使用。

3) 分别配制质量分数是71.4%、50.0%、33.3%、25.0%、20.0%、16.7%、14.3%、12.5%、11.1%的水性木器清面漆，编号分别为Q1～Q9；分别配制质量分数是71.4%、50.0%、33.3%、25.0%、20.0%、16.7%、14.3%、12.5%、11.1%的水性木器清底漆，编号分别为D1～D9；分别配制质量分数是71.4%、50.0%、33.3%、25.0%、20.0%的水性氟碳乳液和水性氟碳树脂DF-01，编号分别为F1～F5和DF1～DF5；另外，配制质量分数是33.3%、25.0%、20.0%的硝基清漆，其溶剂是稀释剂，编号分别是X1～X3。

将上述样品进行老化，干热老化温度设定为(100±2)℃，连续老化72h；氙灯老化光照黑暗1h交替模式，光照时温度设定为63℃，黑暗时温度设定为37℃，连续老化1000h，选用波长532nm光源；湿热老化温度设定为50℃，湿度控制在60%，连续老化72h。

3 表征手段

利用HPG-2132便携式色差仪，以老化前的样品为标准样品，老化后的样品为被测样品，分别测试样品的色度空间值，即L、a、b，最后计算出色差△E值，其中所测样品为肉眼观察效果较好的样品。为保证老化前后所测样品的位置为同一个点，测量时，先选择瓷板的一个角，并做好测量记号，然后将色差仪的其中两条边与瓷板的这个角的两条边对齐进行测量。这样，老化前后测量位置相对固定，减小了测量误差。

利用MG 268PLUS三角度光泽度仪对模拟作旧样品老化前后的光泽度进行测试。同样，所测样品也为肉眼观察效果较好的样品。为保证老化前后所测样品的位置为同一个点，测量时，先选择瓷板的一条对角线，做好测量记号，然后将光泽度仪沿着瓷板的这条对角线测量即可，老化后也测量这个位置，从而减小了测量误差。

4 结果与讨论

4.1 肉眼观察效果

对不同浓度、不同材料处理的样品进行了肉眼观察，评价其作旧的效果。具体见表1。

表1 肉眼观察作旧效果评价

(续表1)

由表1可知，对于水性木器清面漆和水性木器清底漆来说，浓度均不宜过高，浓度过高，作旧后颜色“泛青”。对于水性氟碳乳液来说，浓度也不宜过高，浓度过高，也易于“泛青”；浓度也不宜过低，过低，干燥后表面易于开裂甚至颜料易于脱落。对于水性氟碳树脂DF-01来说，浓度过高，颜色易“泛青”，且存在脱落现象；浓度过低，表面也出现开裂且上色不均匀，原因可能是由于该种材料粘结力比较低所致，故不适合作为作旧用粘合材料。传统的硝基清漆，随着稀释剂用量的增加，颜色更加易于黄变。

4.2 色差分析

对肉眼观察较好的样品分别测试了干热老化、氙灯老化和湿热老化前后的色差值(表2)，并计算得出色差。

表2 各样品在不同老化条件下的色差值

由表2可知：对于水性木器清面漆Q4～Q9样品，干热老化和氙灯老化后的样品色差变化均比湿热老化大，说明温度和光对材料的影响大一些；色度学理论表明，在色差数据L、a、b中，+L说明颜色偏暗，-L说明颜色偏白；+a说明颜色偏红，-a说明颜色偏绿；+b说明颜色偏黄，-b说明颜色偏蓝；由L、a、b老化前后的数据对比可知，L和a的数据变化很小，主要是b值的变化导致的色差变化。对于水性木器清底漆D3～D9样品，与水性木器清面漆Q4～Q9样品也同样得出b值的变化导致的色差变化。对于水性氟碳乳液F3和F4样品来说，引起色差变化的因素也主要是b值的变化。并且上述材料的色差变化值普遍较小，其色差变化最大值才达3.7，而硝基清漆处理的样品X1，色差变化非常大，最大达30.2，b值变化非常明显，且用肉眼观察也明显偏黄。

图1表明：干热老化和氙灯老化后，各材料的黄变比湿热老化的更加严重，且硝基清漆处理的样品黄变最严重，这一点与色差测试数据相一致。由此可见，其他材料的抗黄变能力明显比硝基清漆强的多，说明实验所用材料抗老化能力明显要强于硝基清漆。

图1 老化后各样品的照片Fig.1 The sample pictures after aging

4.3 光泽度分析

光泽度主要用于表征物体表面的粗糙程度，物体表面越粗糙，光泽度值就越小；反之，物体表面越光滑，光泽度值就越大。光泽度的大小还与光源照明和观察的角度也有关系，本次选择20°、60°和85°角度照明，主要参考是60°，即人眼睛看东西的角度。分别测试了各样品老化前后的光泽度值，具体见表3。

不论是干热老化、氙灯老化还是湿热老化，对于60°观察各个样品的表面，其光泽度变化均很小，即用眼睛看样品表面的光泽度老化前后基本没有变化，说明各样品光泽度比较稳定。

表3 三种老化前后光泽度测试数据

5 结 论

由于瓷器修复材料易于黄变且具有一定的毒性，选用水性高分子材料作为研究对象，可大大降低所用材料对环境造成的污染。所选用的4种水性高分子材料中，对于水性木器清面漆和水性木器清底漆来说，浓度均不宜过高。浓度过高，作旧后颜色“泛青”，表现出粘接材料本身的颜色，水性木器清面漆的最佳浓度范围为11%～25%，水性木器清底漆的最佳浓度范围为11%～33%。对于水性氟碳乳液来说，浓度过高，易于“泛青”；浓度过低，干燥后表面易于开裂甚至颜料易于脱落，水性氟碳乳液的最佳浓度范围为25%～33%。对于水性氟碳树脂DF-01来说，浓度过高，颜色易“泛青”，且存在脱落现象；浓度过低，表面出现开裂且上色不均匀，原因可能是由于该种材料粘结力比较低所致，故不适合作为作旧用粘合材料。传统的硝基清漆，随着稀释剂用量的增加，颜色更加易于黄变。利用色差仪和光泽度仪表征其耐久性，结果表明与传统材料硝基清漆相比，水性木器清面漆、水性木器清底漆和水性氟碳乳液具有较好的耐热老化能力、抗氙灯老化能力和抗湿热老化能力，有望解决瓷器文物修复材料易于黄变的缺陷，具有一定的应用前景。

参考文献：

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