胶结材料在彩绘类文物保护修复中的应用案例

2019-02-13兰德省

自然与文化遗产研究 2019年1期

兰德省

（陶质彩绘文物保护国家文物局重点科研基地，陕西西安 710600）

中国古代的彩绘类文物，如各种陶质彩绘、壁画、古建筑彩绘等，都是文化艺术的瑰宝，是人类文化遗产的重要组成部分，承载着重要的历史、艺术和科学信息。千百年来，随着环境的变迁、自然灾害的破坏，这些文物彩绘发生了多种病害，如风化褪色、起甲脱落、酥粉、滋生霉菌、黏结土锈等，给其历史、艺术、科学价值造成了不可估量的损失，亟待科学的保护修复。

胶结材料是彩绘类文物的关键成分之一，在现代的彩绘保护修复中，要对彩绘采取表面清洗、回帖加固、渗透加固、局部补全、表面封护等一系列措施，同样需要以高分子黏合剂作为主要胶结材料。本文精选若干胶结材料即高分子黏合剂在彩绘保护修复中的应用实例，以期为正在进行彩绘类文物保护修复提供参考。

1 丙烯酸酯类

丙烯酸酯类共聚物成膜性好、膜多呈透明状，并具有非润湿性、干化时间短、黄化率低、黏附力大、机械强度可控等特点，是目前应用范围最广泛的一类文物保护加固材料。20世纪60年代初，丙烯酸类树脂开始用于古代壁画的保护。随着保护科学的不断发展，保护工作者先后筛选出了多种丙烯酸类材料。在壁画保护的实践过程中，这些材料以固体颗粒、无定形粉末的形态溶于相应溶剂中，配制成一定浓度的溶液使用，如Paraloid B-72和Primal AC33；或通过乳液聚合将其制成乳液使用，如Primal SF-016。

1.1 Paraloid B-72（B-72）

丙烯酸树脂Paraloid B-72是一种广泛用于文物保护的高分子聚合物材料。B-72化学性质稳定，且具有可逆性，在文物保护领域主要用于渗透加固木器、漆器、石器、陶器、青铜器等质地文物，或作为金属类文物的表面封护材料。由陶氏化学下属的罗门哈斯公司生产的一种通用型热塑性人工合成树脂，由70%的甲基丙烯酸乙酯和30%的丙烯酸甲酯共聚形成的一种聚合物（PEMA/PMA）[1]。

郭宏等在广西富川百柱庙建筑彩绘的保护修复研究中，通过现场实验，确定用3%的B-72丙酮溶液可使彩绘的渗透性、均匀性、加固强度都达到对彩绘文物的修复要求，加固后彩绘的颜色较前鲜艳、明亮；阳光能直接辐射到部分，彩绘表面封护应选用1%的B-72丙酮溶液，以喷雾法进行保护[2]。

李宁民等人在天水伏羲庙先天殿外檐古建油饰彩画保护修复工作中，地仗层和彩绘层的渗透加固选用B-72丙酮溶液作为加固剂；在全部清洗加固完之后，采用2%的B-72丙酮溶液整体喷涂封护[3]。

在洛阳关林49号、50号唐墓壁画揭取及思考研究中，杨蕊等人使用了3%～5%的B-72丙酮溶液，对壁画进行了初步的加固，在壁画细小碎裂和酥碱粉化的地方予以喷涂。但对地仗层里的白灰酥松结构，单纯涂刷不见效果，后采用打针的方法，将B-72丙酮溶液一针一针地注射进酥松层内，工作时一小块一小块依次进行加固处理，所用溶液应先稀后浓[4]。

在户外实际使用过程中，B-72受到外界因素尤其是紫外线的辐照，容易发生老化变质，针对此，王丽琴等人在对长安区西北大学新校区M1墓壁画、西安长安区西大校区贝国太夫人任氏M108墓壁画残片进行了表面保护的工作中，通过在材料中加入紫外吸收剂UV326对B-72进行改性，改性材料经过保护处理的颜料画面胶粘强度高，未出现颜料脱落、颜色褪去等现象，改性保护材料起到了保护壁画的作用[5]。

龚德才等人在常熟彩衣堂彩绘保护研究中，为了达到彩绘经加固后，彩绘的色彩不能有任何改变、表面不形成反光膜，加固剂有良好的耐光、热老化和防污性能等要求，采用了在1%的B-72的配方中加入了紫外线吸收剂UV-9、木材中油溶性成分固定剂PM-1、防污剂SL等添加剂[6]。

秦俑彩绘保护团队在多年的保护修复研究中，采用了以下修复工艺成功地回帖了彩绘秦俑：①用30%PEG200+5%Rhoplex MC-76（丙烯酸乳液）对生漆层及颜料层联合加固保护，用30%PEG200+3%MC-76+67%去离子水（2～3 d）；60%PEG200+5%MC-76+35%去离子水（2～3 d）；80%PEG200（2 d）；分别对俑体残留彩绘层、土层残留彩绘进行保护性加固，恢复其延展性及结构强度（图1）；②以Paraloid B-72（乙烯甲基丙烯酸酯／甲基丙烯酸酯）乙酸乙酯溶液为载体，恢复彩绘层与俑体之间的附着力，之后清理泥土附着物，达到延长彩绘寿命的目的。在回帖过程中要严格把控B-72乙酸乙酯溶液浓度及其用量；③对彩绘层及彩绘层相对应的俑体部位均匀涂刷B-72乙酸乙酯溶液待干后，用小喷壶雾化乙酸乙酯溶液对彩绘层及彩绘层相对应的俑体部位，均匀喷涂适量的乙酸乙酯溶液并迅速回帖土块，轻按至B-72乙酸乙酯溶液完全固化，直到恢复彩绘层与俑体之间的附着力为止；④以30%PEG200作为漆底层回软剂，以Paraloid B-72乙酸乙酯溶液作为回帖黏结剂，浓度小于或等于20%（图2）[7]。

1.2 Primal SF-016

Primal SF-016是一种纯丙烯酸树脂分散体，具有优良的耐候性、耐粉化与色素结合能力。

杨蕊在北宋富弼墓壁画的揭取及修复保护中，掲取壁画后修复，除了在颜料封护中使用B-72作为护封剂之外，其他加固措施均使用Primal SF-016作为加固剂：①对地仗层碎裂、脱落局部加固中，使用20%～40%的Primal SF-016水溶液刷涂加固；②对背部边缘脆弱、强度小的地方，使用1:1的纯的Primal SF-016胶和石灰浆液刷帖小块纱布加固；③使用Primal SF-016和细沙配制成砂浆作为隔离层材料[8]。

秦俑彩绘残片的加固，对于无漆底层的彩绘导，用3%～5%～10%的Primal SF-016水溶液，将比较脆弱的彩绘层进行梯度式整体渗透加固，效果明显（图3）。

1.3 Primal AC33

Primal AC33是甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸乙酯的共聚物（60:40 w/w），具有水溶性、极少产生眩光、再处理简单的特点。

马楠等人在曲阜孔庙启圣祠彩画的保护修复实验中，对空鼓部位的回帖，采用了借助热蒸汽导入化学试剂的方法，使用70%的AC33溶液粘接，较好地完成了空鼓部位的回帖[9]。

在南京堂子街太平天国壁画再保护工作中，严静等人使用Paraloid B-72和Primal AC33对壁画进行加固回帖。选用4%、8%的Paraloid B-72乙酸乙酯溶液对起甲、开裂部位进行了回帖；选用50%Primal AC33水溶液对一般性空鼓进行了回贴，对较大的空鼓，采用Primal AC33+石粉混合物进行灌浆处理；选用50%Primal AC33、沙子+石灰膏制作的填补材料对画面缺失部位进行了再处理；选用2.5% Paraloid B-72以及3% Primal AC33对画面进行了表面封护[10]。

在秦俑的彩绘保护修复中，采用了30%聚乙二醇（PEG200）与5%Primal AC33联合应用，以点涂和浸润的方法对起翘和脱落的彩绘进行加固；用脱脂棉吸取2.5%AC33+30%PEG200混合水溶液间隔日本纸对大面积的彩绘层进行敷盖加固2～3 d；同样的方法用60%PEG200和80%PEG200进行渗透，更好地保护彩绘层[11]。

周麟麟、兰德省、容波等人在加固保护山东青州香山汉墓出土的彩绘陶马时，对于不含有机底层的彩绘陶器，采用喷涂2%～5%的B72乙酸乙酯+乙醇溶液或3%的RHOPLEX N-580（丙烯酸乳液）进行彩绘加固处理（图4）。

1.4 三甲树脂

三甲树脂由甲基丙烯酸甲酯（MMA）、甲基丙烯酸丁酯（BMA）、甲基丙烯酸（MA）和丙烯腈（4%左右）共聚而成，简称三甲树脂。一般制成品含固体量为50%。马洪星, 吴晓静在邯郸湾漳北朝墓壁画的初次保护与修复研究中，使用了浓度为3%～5%的三甲树脂丙酮溶液对壁画表面进行预加固处理，然后贴附使用5%～10%的三甲树脂丙酮溶液黏结的纱布进行壁画掲取；使用10%的三甲树脂丙酮溶液对白灰地仗层进行了加固[12]。

2 二硅酸乙酯类

硅酸乙酯是目前研究较多的一种有机硅保护材料。硅酸乙酯实施保护时需要一定的水分，首先与湿气反应，然后凝聚反应。目前主要用于砖石质文物、陶、土等硅酸盐质多孔文物的加固和部分新出土潮湿地区的壁画加固。经过水解、缩聚，生成胶态的硅在岩石的孔结构中沉积，从而起到加固作用。实际应用中硅酸乙酯水解一般需要催化剂[13]。

目前在文物修复中用得最多的硅酸乙酯为Remmers300（德国产），化学成分为正硅酸乙酯，是一种无色透明、渗透性非常好的加固剂，可加固砂岩、砖瓦、黏土类文物。容波等人在北魏彩绘砂岩佛教造像的保护修复中，使用60%的Remmers300在预留表面彩绘层等重点部位，用棉花渗敷法、注射器注射法、毛笔涂刷法及滴管滴渗等方法进行多次加固处理。这样反复几周，使加固材料尽量渗入到较深层次，达到最好的加固效果[14]。

王丽琴等人采用Remmers300对重庆大足北山136窟的五百罗汉进行了加固处理，效果良好[15]。Remmers300正硅酸乙酯在石灰岩中的渗透深度超过15 mm，而在同样条件下，Paraloid B-72的渗透深度为23 mm。

杨隽永等在印山越国王陵墓坑边坡化学加固实验研究中，采用正硅酸乙酯原液与无水乙醇体积比为1∶1的稀释液，选择局部岩壁进行化学加固实验。化学加固方式主要为针管注射、吊瓶滴注以及表面喷淋等。①对于严重风化的表层部位喷淋正硅酸乙酯若干遍；②对于岩体表面裂隙，采用针管注射或者吊瓶滴注正硅酸乙酯进行加固。室内实验结果显示：经过正硅酸乙酯加固的岩石试块,其外观状态改变最小，而且单轴抗压强度和耐水性能有所提高，此外正硅酸乙酯的渗透性能也优于其他材料[16]。

3 乙烯基类

在陶质彩绘文物保护中用到的乙烯基类高分子材料主要有聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯等，都可以单独或于其他材料复配使用。聚乙烯醇缩丁醛溶于乙醇溶液，无色透明，稳定性好，耐水性强；聚乙烯醇易溶于水，溶解温度-75～80℃，粘接性强、成膜柔韧性、耐油性、耐溶剂性，应用于文物的加固和粘接[17]。

孙晓强在明代廖妃墓出土的彩陶文物保护中，运用了聚乙烯醇5%水溶液、聚乙烯醇缩丁醛5%乙醇溶液、聚乙烯醇+聚醋酸乙烯酯乳液5%水溶液3种材料，分别测试对彩绘陶片的固色效果，发现聚乙烯醇+聚醋酸乙烯酯乳液处理过后，各颜料黏合较牢固[18]。

李钢对严重腐蚀的东汉陶马风化、酥松、掉粉、起层部位采用5%～15%聚醋酸乙烯酯、D-801、GPS-53陶瓷加固[19]。

张欢等在清理彩绘陶器覆土时，为避免颜料随覆土一同脱落，采用先加固、再清理的工序。先用具有溶剂可逆性的加固材料对彩绘层连同覆土一起做渗透加固，以恢复彩绘层与陶体间的黏结力，再利用加固材料的可逆性，用溶剂溶解覆土中的加固材料，同时配合机械方法清理覆土。加固材料为聚乙烯醇缩丁醛的乙醇-甲苯溶液[20]。

4 动植物胶（天然高分子材料）

天然高分子材料是人类最早使用并一直延续至今的材料，也是文物保护中最传统的加固剂，传统材料来源于天然动植物，具有对人无害、环境友好等优点，对古建筑彩绘也是安全可靠的。常见的有明胶、骨胶、桃胶等。

(1)明胶：明胶以动植物皮或骨加工而成，溶于热水，这种材料具有无色无味、无毒无腐蚀、无眩光、透明度高、透气性好、黏结强度适中和兼容性好的特点，并且具备可再修复的条件。卢秀善在天梯山石窟壁画病害及其修复研究中报道，针对武威天梯山壁画残块的病害特征，筛选出传统绘画黏结材料明胶（动物蛋白型），作为修复颜料层起甲、粉化、酥碱病害的材料。具体实施为：用注射器将配制好的0.5%的明胶溶液从裂缝处开始注射滴渗；再沿起甲裂口处注射到起甲壁画背部，使之与地仗黏合，整体渗透一遍后；再用1%明胶溶液按顺序重复注射滴渗多遍[21]。

龚德才报道了明胶在江苏常熟严呐宅明代彩绘的保护应用，使用白及和明胶加固液加固彩绘，彩绘层不发黑，无触摸掉色现象[22]。

(2)桃胶：是我国古代壁画颜料最常用的调和胶料之一，是桃树自然分泌出的树油经过化学手段制成。其主要组成多为一些大分子糖类。李曼等人在河北磁县北宋墓葬壁画保护与修复研究中，采用切割砖体及料疆石的方法，即将画面层、地仗层及部分支撑体整体取回室内。采用皮纸与纱布贴合的方法进行壁画画面的整体加固，黏结剂采用桃胶溶液。将调制好的桃胶溶液涂刷在皮纸上，将皮纸贴到壁画表面后，用羊毛刷轻轻压平，确保皮纸与壁画之间贴合紧实无气泡；之后采用电钨灯进行烘烤。待桃胶固化后，再刷一层桃胶，贴纱布，用鬃刷对纱布进行反复拍打，确保纱布完全贴合无气泡[23]。