基于博物馆展示环境的化石加固剂比较研究

缪克佳 单鹍 沈志欣

摘 要 上海自然博物馆的化石藏品众多，保护责任重大。传统的加固材料已经无法满足现代博物馆的展示需要。通过实验比较分析使用Paraloid B-72、Butvar B-98加固后的色差、粘合性能和去除率，选择适合大型脊椎动物的化石加固剂。

关键词 自然博物馆 化石加固剂 Paraloid B-72 Butvar B-98

0 引言

古生物化石作为不可再生的自然资源，是研究生物进化的重要资料，也是确定地质时代的重要线索。上海自然博物馆是我国藏品最为丰富的自然博物馆之一，拥有8 000余件古生物化石标本。“触手可及”的开放式陈列为观众提供了与藏品亲密接触的机会，也对古生物化石标本的保护提出了极大的挑战。大量的参观人数和巨大的展示面积导致环境的温度、湿度难以恒定，增加了空气污染对化石标本的损伤概率。因此，如何保护馆藏尤其是展厅中的大型脊椎动物化石标本成为一个亟须解决的问题。

1 研究背景

使用适合的试剂进行加固封护是减缓化石因自然力损坏的一种方法。加固剂既要对化石的色泽、外观没有明显影响，又要对化石形成有效保护，并减少对环境的污染。

传统的加固材料一旦凝固后难以彻底去除，如果性能发生衰减，不但会影响化石的展示效果，而且将对化石本身造成不可逆的影响。上海自然博物馆过去曾用环氧树脂胶和硝基清漆作为加固剂，由于时间久远，不少标本表面的封护层已变色开裂，既影響了美观也失去了保护，有些甚至出现“出粉掉渣”的现象。

化石加固剂可分为反应型和溶解型。二者的区别主要在于凝固方式的不同，反应型加固剂适用于化石断面的粘合，包括环氧树脂、氰基丙烯酸酯等聚合物，溶解型加固剂适用于化石断面的渗透，包括丙烯酸树脂、聚乙烯醇缩丁醛等聚合物。通常来说，溶解型加固剂可利用有机溶剂进行再溶解去除，而想要去除反应型加固剂则相当困难。

2 实验材料

本研究选取了丙烯酸树脂：Paraloid B-72，这是一种通用型热塑性人工合成树脂，由甲基丙烯酸乙酯和丙烯酸甲酯构成，无色透明，具有良好的可逆性、极佳的稳定性和耐老化性、适中的柔韧性，并且附着力及粘结力优异。使用Paraloid B-72对化石标本进行加固时，常以丙酮作为溶剂。

本研究选取了聚乙烯醇缩丁醛：Butvar B-98，这也是一种通用型热塑性人工合成树脂，作为聚乙烯醇和丁醛的缩合物，具有良好的柔软性和挠曲性，并且流动性和耐水性优异。使用Butvar B-98对化石标本进行加固时，常以乙醇作为溶剂。

3 实验方法

本研究通过比较分析使用三种浓度的Paraloid B-72丙酮溶液、Butvar B-98乙醇溶液加固后的色差、粘合性能和去除率，为挑选符合博物馆展示环境需求的化石加固剂提供理论依据。

3.1 色差

使用重量比为5∶2的齿科石膏与水，制备厚0.5 cm的石膏片。把浓度为5%、10%和15%的Paraloid B-72丙酮溶液及浓度为5%、10%和15%的Butvar B-98乙醇溶液，分别涂抹于石膏片及化石残片。待自然晾干后，借助色差仪测量并记录涂抹加固剂前后的样品色度值，并按照公式（1）计算色差值△E。每组实验如此重复三次。

3.2 粘合性能

使用重量比为5∶2的齿科石膏与水，制备长1 cm、宽1 cm、高5 cm的石膏柱。将浓度为5%、10%和15%的Paraloid B-72丙酮溶液及浓度为5%、10%和15%的Butvar B-98乙醇溶液，分别涂抹于两块石膏柱的横截面上，再将二者粘合在一起。待彻底干燥后，借助推拉力计将两块石膏柱分离，测试并记录推拉负荷。每组实验如此重复三次。

3.3 去除率

首先用天平测量各块载玻片的质量，分别在载玻片的两面滴满浓度为5%、10%和15%的Paraloid B-72丙酮溶液及浓度为5%、10%和15%的Butvar B-98乙醇溶液直至溢出，待完全凝固后再次称重。接着，用天平测量各块化石残片的质量，分别在化石残片上均匀涂抹浓度为5%、10%和15%的Paraloid B-72丙酮溶液及浓度为5%、10%和15%的Butvar B-98乙醇溶液，待完全凝固后再次称重。最后，在原溶液中浸泡，去除加固剂后称重，并按照公式（2）计算残胶去除率。每组实验如此重复三次。

4 结果分析

4.1色差

由表1可知，在石膏片上使用Paraloid B-72丙酮溶液加固后的色差大于使用Butvar B-98乙醇溶液，而随着时间的推移，6个月后，使用Paraloid B-72丙酮溶液加固后的色差仍然大于使用Butvar B-98乙醇溶液;在化石残片上使用Paraloid B-72丙酮溶液加固后的色差与使用Butvar B-98乙醇溶液相似，而随着时间的推移，6个月后，使用Paraloid B-72丙酮溶液加固后的色差略小于使用Butvar B-98乙醇溶液。

4.2 粘合性能

在相同浓度的情况下，Butvar B-98乙醇溶液的粘合性能优于Paraloid B-72丙酮溶液，适用于破碎程度较大的化石残片加固。同时，随着浓度的上升，Butvar B-98乙醇溶液的粘合性能也逐渐增强。由于乙醇的挥发速率低于丙酮，因此以乙醇作为溶剂的加固剂比以丙酮作为溶剂的加固剂凝固速度慢，适用于保存状态不佳、需要加固剂渗透的化石残片。

4.3 去除率

由表2可知，在载玻片上，Paraloid B-72丙酮溶液和Butvar B-98乙醇溶液都具有较高的残胶去除率;在化石残片上，Butvar B-98乙醇溶液的残胶去除率略优于Paraloid B-72丙酮溶液。

5 结论

本研究选取了两种常见的溶解型加固剂Paraloid B-72和Butvar B-98，将不同溶剂按照不同比例进行配比后，对实验样品的色差、粘合性能和去除率进行了测试比较。结果表明：在相同浓度的情况下，使用Paraloid B-72丙酮溶液和Butvar B-98乙醇溶液加固后的色差变化不大，Paraloid B-72丙酮溶液的疲劳强度衰减略优于Butvar B-98乙醇溶液;在相同浓度的情况下，Butvar B-98乙醇溶液的粘合性能优于Paraloid B-72丙酮溶液;两种加固剂在各浓度下都有较高的残胶去除率，相对而言Butvar B-98乙醇溶液的残胶去除率略优于Paraloid B-72丙酮溶液。

综上所述，基于博物馆的展示环境，我们决定选用更为安全环保的加固剂——Butvar B-98乙醇溶液。希望今后通过对加固剂的深入研究，能进一步提升博物馆的化石保护水平。

参考文献

[1]李娟娟，魏燕红，杨弢，等.文物保护用丙烯酸树脂Paraloid B-72的结构表征与耐老化性能研究[J].塑料工业，2017（8）：81-84

[2]栗荣贺.简述文物保护用丙烯酸树脂Paraloid B-72[M]//辽宁省博物馆馆刊.沈阳：辽海出版社，2014：237-243.

[3]付华林.化石修理中常见的问题及其解决方法（下）[J].化石，2012（3）：38-41.

[4]Amy Davidson， Gregory W. Brown. ParaloidTM B-72： Practical tips for the vertebrate fossil preparator[J].Collection Forum， 2012（1-2）： 99-119.

[5]Amy Davidson，Samantha Alderson. An introduction to solution and reaction adhesives for fossil preparation[C]// Methods in Fossil Preparation： Proceedings of the First Annual Fossil Preparation and Collections Symposium. 2009： 53-62

[6]楊璐，王丽琴，王璞，等.文物保护用丙烯酸树酯Paraloid B72的光稳定性能研究[J].文物保护与考古科学，2007（3）：54-58.

[7]张建军.新型脊椎动物化石粘接加固剂的引进及试用比较[J].古脊椎动物学报，1992（1）：83-84.

[9]RIXONA E. Fossil Animal Remains：Their preparation and conservation[M]. London： Athlone Press，1976.