丙烯酸树脂B72丙酮溶液在陶瓷文物修复中应用比例研究

赵慧群

（上海城建职业学院，上海 201400）

0 引 言

丙烯酸树脂B72（简称B72）因其无色透明，有良好的成膜性和稳定性，光线透过率高于玻璃，不易黄变；耐光、耐热性好，耐受酸碱盐侵蚀，有极好的柔韧性；可逆性强，适用于很多材质文物的保护修复，如陶瓷器、玻璃器、塑料制品、金属器、木制品、石制品、纺织品等[1-2]。在国外是应用非常成熟的文物保护修复材料，国内也有很多B72用作加固剂或封护剂解决劣化酥碎病害，进行缓蚀封护的研究成果[3-4]。虽然该黏接剂应用范围很广，但从陶瓷文物修复流程出发，探讨其在粘接、补全、涂层饰色流程中应用比例及方式的相关研究较少。在实际保护修复中，掌握其材料特性、制备和保存方式，确定它在粘接、补全和涂层饰色流程中的应用比例标准、适用范围及与填充剂的配方，可以使修复者更加全面而充分了解B72材料和应用特性，选择最简便高效的作业方式，也为其他材质文物保护修复提供B72应用甄选方案。

1 材料特性与制备保存方式

B72英文名为 Paraloid B72或 Acryloid B72，其色泽形状为无色无味、透明近小圆柱状晶体，为热塑性丙烯酸树脂。主要成分是由70%的甲基丙烯酸乙酯和30%的丙烯酸甲酯共聚而成的聚合物（PEMA/PMA）。其玻化温度40℃，溶解度参数9.3，透明涂膜的极限硬度（KHN）10～11，可溶于丙酮、丁酮、甲苯、二甲苯、四氯化碳等有机溶剂，也可溶于无水乙醇。常用溶剂为丙酮，不同比例的丙酮、无水乙醇、甲苯的溶剂混合物经常被用来改变其性状[2，5-6] 。

B72树脂为小晶体，有直接和悬空式浸泡两种制备方式。第一种方法很难保证有限时间内树脂的溶解度，只适合少量配制，无法达到实际工作需求量，通常选择第二种配制方法。树脂与丙酮称量比例1∶2，如称量100 g树脂，放入医用纱布或纱袋中，以无酸棉线系紧。择一干净广口玻璃瓶，称量瓶重及200 g丙酮，将丙酮倒入瓶中，纱布装置的树脂半浸入丙酮后悬空挂于中央后，拧紧耐溶剂瓶盖，称量重量（图1）。待24 h后树脂全部溶解，去除纱袋并称量重量，敞口放入通风橱，挥发多余丙酮，每隔3～4 h称量，12～48 h内根据测量结果，直至获得50%B72（同样方法获得60%）丙酮溶液。用磁力棒搅拌均匀，将其密封保存并标注配制日期与比例，也可灌入光素铝质小管（图2），方便携带至考古现场进行保护修复工作。其后根据保护与修复实际需求，在50%比例基础上配制满足粘接、填充、加固、封护等不同用途、不同比例的B72丙酮溶液。在配制过程中加入0.1%的气相二氧化硅可改变黏接剂的流变性，控制其塑性、触变性和粘度特性。对水敏感的文物材质在其黏接剂中加入疏水型气相二氧化

图1 悬空浸泡式制备法配制B72丙酮溶液Fig.1 Preparation of B72 in acetone by suspension

2 B72丙酮溶液在陶瓷文物保护中的应用比例分析

2.1 B72丙酮溶液应用比例研究现状

图2 50%B72丙酮溶液20 mL装Fig.2 50%B72 in acetone in 20 mL tube

陶瓷文物常见病害有胎质受损（开裂、碎片变形、缺损）、表层剥落（釉层、彩绘、泥釉）、老旧修复等。其中破碎及缺损是最主要病害，按照“最小干硅后，除改变黏接剂流变性外，固化后干燥黏接剂薄膜还会排斥水和大气中的水分[7]，反之则加入亲水型气相二氧化硅。预、材料兼容及可逆”等科学修复基本原则[8-9]。对陶瓷文物进行科学保护修复过程中，所选择的黏接剂常常会在加固、封护、粘接、补全、饰色等不同流程中得到应用。为此以美国佛利尔美术馆、大都会艺术博物馆为比较对象，梳理国内外B72丙酮溶液在陶瓷文物保护中的比例、病害处理范围等应用及研究现状（表1）。

表1 B72丙酮溶液在陶瓷文物保护中的应用与研究现状Table 1 Application of B72 in acetone to the conservation of ceramics and research status

表1显示B72丙酮溶液在陶瓷文物保护中以不同比例进行病害处理是比较科学的修复方法，作为粘接型黏接剂、封护剂和加固剂均有相关比例研究，但作为补全、涂层饰色处理，并无相关比例研究实例。从美国来看B72丙酮溶液基本不用于涂层饰色，其余用途部分有应用比例标准。从国内来看B72丙酮溶液并无相对统一的应用比例标准研究，作为黏接剂、封护剂的应用研究仅有零星个案。而实例研究成果最多、应用比较成熟的是加固剂和封护剂的用法。对此文章不作讨论，重点讨论B72丙酮溶液用作粘接、补全、涂层饰色的应用比例标准、适用范围及与功能相匹配的填充剂配方。

2.2 确立B72丙酮溶液应用比例标准及范围

将B72丙酮溶液以应用比例标准的方式实施保护修复工作，更加科学简便高效。讨论B72丙酮溶液用作粘接、补全、涂层饰色黏接剂的比例标准和应用范围。可以以量化方式解决经验层面的适量作业难度。根据B72丙酮溶液不同功能，确定了不同的应用比例标准和适用范围，并描述材料特性（表 2）。

表2 B72丙酮溶液应用比例标准、适用范围和材料特性Table 2 Proportion，application scope and material properties of B72 in acetone

表2显示出B72丙酮溶液在陶瓷修复不同流程中的常用比例，修复者可根据流程需要直接选择相应比例标准进行作业，并依据文物本体材料特征，在适用范围内进行调整。不仅可以提供简便高效的修复方法，而且也为经验层面的作业方式提供科学量化依据。为此从粘接、补全和涂色饰色三个方面，对表2中B72的应用比例标准和适用范围分别进行实验，并结合实际修复作品状态，讨论其材料特性与应用效果，为不同流程中应用比例标准、适用范围及与填充剂的配方确定提供依据。实验条件均在温度22℃，湿度55%环境下进行，所选填充剂为金猴牌药用滑石粉、天雅牌天然矿物质粉。

2.2.1 粘接型黏接剂应用比例标准及范围讨论

黏接剂的固化方式（冷却、溶剂挥发、化学反应等）、固化温度、固化压力和固化时间的各种因素对粘接效果均有影响[1]。粘接流程的基本工作原理为：手持式人工施加压力粘接，固化时间越短越好，黏接剂残留越少越好。固化时间长的黏接剂需要借助于压敏胶带、热熔胶等助黏剂来替代手工作业。因此理想又高效的粘接型黏接剂有以下工作特点：在手持式人工施力并尽可能挤出余胶的作业条件下（60 s内为宜），固化时间越短越好，余胶易处理，不易流淌污染器表。

B72丙酮溶液为溶剂型黏接剂，丙酮沸点为56℃，极易挥发。在博物馆工作环境下，手持施压后的固化时间长短直接影响工作效率和方法，因此确定应用比例标准尤为关键。佛利尔美术馆常用比例标准为50%，个别案例为60%。国内部分研究著作提及B72可以用作黏接剂，有些文章提及陶器常用黏接剂是B72，并提出“厚胎者调制的略稠一些，薄胎者调制的略稀一些”的观点[1，15]。只是对B72丙酮溶液作黏接剂用法的经验式描述，无相关比例标准。周理坤等提出15%Paraloid B72丙酮溶液粘接性能优于502胶和914胶，适用于做陶器黏接剂，在相对湿度60%条件下，粘接3 mm厚度陶片，达到基本能承载一定负荷的固化时间在15 min以上。在实际工作中15%B72固化时间在15 min以上，难以获得手持式简便高效的修复工作效率。黏接剂适宜的初始固化和作业时间可起到事半功倍的效果，恰当的应用比例标准尤为重要。

表2显示B72丙酮溶液比例越高，液体内聚力越大，粘性及粘稠度越强，越不易铺展，越易拉丝结膜，初始固化和作业时间越短；浓度越低，液体表面张力越小，粘性越弱，易铺展，不易拉丝结膜，初始固化和作业时间越长。为满足粘接流程的高效简便的作业要求，需要对四种浓度的材料特征进行比较、筛选。理想的应用标准比例既要有较好的粘接强度，又要有较强的内聚力和满足手持作业的初始固化时间。B72丙酮溶液拉丝结膜状态可直接反映其内聚力和表面张力大小、铺展状态和可供作业的固化时间和粘性。为此用上海亿美000号勾线笔分别蘸取35%、40%、50%、60%的B72丙酮溶液涂抹在白色瓷板上，观察其拉丝和结膜时间（图3）。为更好地了解这四种浓度B72丙酮溶液作为粘接型黏接剂的应用比例标准和适用范围，选用6 mm和12 mm两种厚度的夹砂陶作为实验标本（图4），观察两组厚度陶片手持式粘接初始固化时间（图5）和施胶状态（图6～7）。

图3 四种比例B72丙酮溶液拉丝结膜时间Fig.3 Drawing and filming time of four proportions of B72 in acetone

图4 两组陶片实验标本Fig.4 Two kinds of pottery fragments for test

图5 两种厚度陶片手持式粘接初始固化时间Fig.5 The first set time of two kinds of pottery fragments by hand-held bonding

图3 中拉丝结膜时间指的是最佳作业时间上限，超出这个时间再实施粘接难度大或无法粘接。拉丝结膜时间越短，内聚力和表面张力越大，粘性越强，手持作业时间越短，固化时间越短。60%和50%为理想的手持式作业时间，40%和35%时间较长。在实际工作中，当手工粘接碎片时，需要人工施力等待黏接剂初始固化至撤离手部压力，这个时间越短越好。与此同时，粘接过程中，断面的黏接剂既要有一定粘接强度，又不能残留过多，以免施胶过多造成器物拼接不上。因此，又需要留出充足的时间挤出余胶。

从图4～5两种厚度陶片粘接过程中可放手初始固化时间来看，40%和35%时间比例长，特别是厚胎器物常常在这个时间后需借助压敏胶带帮助粘接，而35%有时因丙酮含量多，渗透性强，常常会发生溢出表面或手部压力不足发生失败现象（图7）。从图6厚胎夹砂陶片断面施胶来看，35%容易流淌或渗透，不容易拉丝结膜，瞬间粘接的强度低，其余比例均在45 s内在断面发生拉丝结膜或气泡现象，瞬间粘接强度高，其中60%拉丝、结膜和起泡现象最严重，时间最短。图7为5 mm厚陶片黏接剂固化后施胶或挤出余胶后的表面状态。若沿着断面正中施胶得当，无论哪种比例均可以展示出表面无余胶残留状态；但如出现施胶过量，余胶不易溢出表面，被挤压时会呈小块凝结状态（图7）。余胶固化后极易用手术刀片或蘸取丙酮的棉签去除，这种状态基本发生在40%、50%、60%B72丙酮溶液上。而35%极易发生溢出粘接面污染表面现象（图7）。只能用棉签蘸取丙酮处理，余胶残留多且处理时间长。

图6 四种比例B72丙酮溶液施胶状态Fig.6 Conditions of four proportions of B72 in acetone after being executed

图7 粘接后余胶状态Fig.7 Different conditions of the glue after bonding acetone

通过上述实验，发现40%、50%和60%更适合用作粘接型黏接剂，60%因拉丝、结膜和起泡时间过短，固化时间过快，可作业挤出余胶时间过短。40%因初始固化时间较长，厚胎器物往往需要胶带类助黏剂，对不熟悉B72材料性能或应用不熟练的修复者而言作业难度大。50%B72丙酮溶液无论是初始固化与挤出余胶可作业时间均更适合手持式作业方式，是理想的粘接型黏接剂应用比例标准。其余40%和60%可根据陶瓷文物胎体状态进行选择，图5表明厚胎器用60%、薄胎器用40%处理更加简便高效，科学地解释了“厚胎者调制的略稠一些，薄胎者调制的略稀一些”的经验式应用表述，而35%不适合用作粘接型黏接剂。从图3～4来看前三种比例应用时极易拉丝，黏接前将勾线笔沾取丙酮溶剂再蘸取黏接剂，可降低拉丝情况发生时的作业难度。

2.2.2 补全型黏接剂应用比例标准及范围和填料配方实验与讨论 在处理缺损病害时，从材料兼容和可逆性角度出发，补全方式和填料选择需与胎质近似的材料组成。除用半水硫酸钙为主要成分的石膏补全外，常用方式是黏接剂和药用滑石粉（主要成分为含水硅酸镁）、玻璃微晶粉（主要成分为二氧化硅和三氧化二铝）调制而成的白色或有色补全填料。黏接剂型填料补全流程基本工作原理与要求：既要有足够的液态和表面张力与滑石粉充分融合，又要有较好的粘性与文物本体材料相兼容；黏接剂与填充剂调制的填料比例适中，无气泡；在可控塑型时间内，呈易塑型糊状，残留物易去除；固化时间越短越好，固化后强度适中并适宜打磨。

以美国50%为应用比例标准，依据经验加入适量丙酮进行稀释，并加入适量填充剂进行调制，无黏接剂和填充剂比例参考。加入丙酮进行稀释表明50%的B72丙酮溶液作为补全黏接剂树脂含量高，而且应用过程因无准确应用比例标准，常出现固化快、多气泡、作业时间可控性差等问题，与器物本体材料的兼容性较差（图8）。为此按照黏接剂和滑石粉重量比1∶0.5调制填料进行实验，观察五种填料的材料性能和状态（表3）。

图8 依据经验调制的50%B72填料呈多孔状Fig.8 Porous filling made by 50%B72 with pigments and talc without proportions

表3 五种比例填料的性能和状态Table 3 Properties and conditions of fillings made by five proportions of B72 in acetone with talc

（续表3）

表3及粘接型黏接剂应用实验结果表明40%以上B72丙酮溶液因树脂含量高，极易拉丝结膜起泡，内聚力和表面张力过大，不易与滑石粉充分融合或固化时间过快，塑型时间可控性差，不适合与滑石粉调制成补全填料；而35%、25%B72丙酮溶液易与滑石粉充分融合，适宜用作补全型黏接剂；但25%B72丙酮溶液比35%B72丙酮溶液粘性更弱，固化与作业时间较长。从补全流程的工作原理与要求来看，35%B72丙酮溶液是理想的补全型黏接剂应用比例标准，25%～35%为其适用范围。

陶瓷修复通常分三种类型：考古修复、展览陈列修复和美术修复（商品修复）[8]，白色补全填料主要是满足于考古修复需求（图9）。在实际修复工作中，为更好地达到展览陈列或美术修复要求，往往会加入矿物质粉调制有色补全填料（图10）。依据补全流程工作原理与要求，黏接剂与填充剂的调制比例直接关乎到修复者的工作效率和作业难易程度。为此在35%B72丙酮溶液中按照重量比1∶0.5、1∶1、1∶1.5 加入滑石粉，观察填料性能及状态，确定35%B72丙酮溶液补全黏接剂与填充剂的最佳填料比例，使补全工作更加简便高效。

图9 B72考古修复白色补全Fig.9 White filling for archaeology research of B72

图10 B72展览陈列修复有色补全Fig.10 Colored filling for exhibition of B72

表3表明35%与滑石粉重量比1∶0.5的填料可用作补全材料，但固化时间过长，低于此比例流动性过强，易流淌，呈不易塑型糊状，不太适合做补全填料最佳配方。为确定补全黏接剂与填充剂的最佳配方比例，选择35%B72丙酮溶液与滑石粉重量比1∶1和1∶1.5两种配方观察填料的材料性能和状态，并与1∶0.5做比较分析（表4）。 表4表明1∶1与1∶0.5和1∶1.5配方比例填料相比，优势十分明显：与文物本体材料兼容性好，易铺展，塑型时间可控性强，固化时间快，固化后强度适中并适宜打磨，表面光泽度与强度好（图11）。

图11 1∶1白色填料打磨后表面状态Fig.11 Sanding surface of white filling made by 35%B72 in acetone with talc by 1∶1

表4 35%B72丙酮溶液与滑石粉填料性能与状态Table 4 Properties and conditions of fillings made by 35%B72 in acetone with talc

通过上述实验，35%B72丙酮溶液为理想的补全型黏接剂应用比例标准，和滑石粉以重量比1∶1调制的填料为最佳配方比例，1∶0.5～1∶1配方为可操作范围，超过1∶1后填料难以直接填充。有色补全填料是先在35%B72丙酮溶液中加入矿物质粉调制出与器物胎质或表面相近的基础颜色，再以重量比1∶1与滑石粉调制而成，矿物质粉的加入量以毫克计算，不影响整个应用比例标准。有色补全团是后两种修复类型的基础近色处理，在完成打磨后，基本能达到“可辨识”展览陈列修复标准（图12）。为更好地进行下一步的处理，在调制有色补全团时，颜色比器物表面或胎质略浅淡。

图12 1∶1有色填料打磨后表面状态Fig.12 Sanding surface of colored filling made by 35%B72 in acetone with pigments and talc by 1∶1

2.2.3 涂层饰色型黏接剂应用比例标准和填料配方实验与讨论 涂层饰色是陶瓷文物修复的最后阶段，除考古修复外，其余两种类型修复常需要进行此步骤处理。若有色补全团与器物表面或胎质色泽过渡自然，达到展览陈列修复标准，也可以省略此步骤。为了更好地展示效果，需要对白色补全团、色差较大的有色补全团进行表面似色处理。这种似色就是通常所说的修旧如旧。不同类型的陶瓷文物，其涂层饰色可以选择不同方法，美国是用golden丙烯酸乳状颜料进行涂层饰色，国内以虫胶酒精溶液进行传统饰色。因虫胶是以紫胶树脂为主体的有色树脂，与B72树脂材料相比，缺点非常明显：强度不足、时间长变硬变脆、老化后不可溶解和去除[1]。有色，老化期短，可逆性差（图13）。B72树脂因其优良的化学及物理性能，作为加固剂和封护剂在各类文物中得到广泛应用，可以成为其替代材料。

图13 虫胶老化后状态Fig.13 Condition of the shellac adhesive after aging

涂层饰色基本工作原理：根据器物表面特征以笔涂、拍打、刷弹点拨等方式上色，黏接剂与矿物质和滑石粉调和的饰色颜料，既要有足够的表面张力满足作业时间可控性，又要有充分的粘性使饰色颜料迅速附着于补全表面而不易脱落。粘性和作业时间间隔适中，固化后易打磨并有较好的附着力。通过对粘接、补全型黏接剂应用比例标准和适用范围实验和讨论，结合涂层饰色流程工作要求，25%～35%的补全型黏接剂不适宜用作涂层饰色。为此以20%、15%和10%三种浓度与矿物粉（加入剂量以毫克计算，不影响黏接剂与滑石粉的比例，因此不计算其重量）和滑石粉以1：1重量比调制涂层饰色材料，根据其性能及作业后状态确定应用比例标准和范围（表5）。

表5 涂层饰色黏接剂应用状态分析Table 5 Application conditions of three proportions of B72 in acetone as coating adhesives

表5显示10%、15%、20%B72丙酮溶液可以作为涂层饰色的黏接剂，15%可控性作业时间、粘性适中，特别是固化后做旧处理效果好（图14）。因此，对大多数陶瓷文物而言，15%B72丙酮溶液是理想的涂层饰色应用比例标准，还可以根据器物胎质及表面特征选择20%、10%进行处理，如器表堆积酥松的陶器，为获得与器表相似的堆积效果，直接用10%进行作业效果较好（图15）。

表5和图14表明15%B72丙酮溶液与饰色填充剂以重量比1∶1调和而成的饰色颜料适合脱脂棉点拍或拍打方式作业，特别适合第一层大面积上色和粗糙陶器表面做旧处理。在实际修复工作中，往往是多种方式交替使用，除了脱脂棉点拍或拍打方式外，有些器物表面比较细腻光滑或磨光，常需要用自制小平头笔以笔涂、刷弹点拨等方式上色。这种作业对黏接剂与填充剂的比例有一定要求：易流动或液态，笔涂或喷弹均匀，作业间隔时间不宜过短，色料颗粒细小不明显，分布均匀。表5中1∶1饰色颜料应用状态来看，适合点拍或拍打作业要求，此处不再重复实验和讨论。选择15%B72丙酮溶液与矿物质粉及滑石粉以1∶0.5、1∶0.8质量比进行调制，观察点刷弹拨作业状态，确定涂层饰色颜料的调制配方比例。为更好地了解两种比例的应用状态，以绿色调和料代表1∶0.5配方，以白色调和料代表1∶0.8配方进行实验（表6）。

图14 15%B72丙酮溶液上色效果对比图Fig.14 Conditions before and after treatment with 15%B72 in acetone as the coating adhesive

图15 10%B72丙酮溶液上色效果对比图Fig.15 Condition before and after treatment with 10%B72 in acetone as the coating adhesive

表6 涂层饰色黏接剂应用状态Table 6 Application conditions of 15%B72 in acetone as the coating adhesive

表6显示1∶0.5配方调制的颜料因丙酮含量较多，刷弹点拨时色料表面张力小，在器表颗粒堆积分布均匀，肉眼观察不明显（图16）。打磨后表面光滑，特别适宜对器表光滑的器物做涂层饰色处理，但打磨后有一定色差，适合可辨识展览陈列修复（图18）。如想达到无差别修旧如旧的美术修复效果，需要和丙烯酸乳状颜料、水粉、国画颜料等其他饰色材料配合使用。1∶0.8配方调制的颜料较浓稠，弹刷时液态不足，内聚力过大，初始固化时间短，易形成大小不一、分布不匀、颗粒明显的堆积（图16）。适合对粗糙表面进行堆积做旧处理，与1∶1配方结合使用，可以达到无差别修旧如旧的美术修复效果（图19）。

图16 两种配方刷弹点拨上色后状态Fig.16 Condition of coat painting by spraying with a rush or script liner

图17 用B72黏接剂对青花瓷盖进行补全Fig.17 The loss of a blue and white porcelain lid filled by B72 adhesive

图18 可辨识展览陈列修复Fig.18 Color aberration restoration for exhibition

图19 美术修复效果Fig.19 Condition of art restoration

3 结 论

文章对丙烯酸树脂B72的材料性能、配制保存方式做了全面介绍，同时提出B72丙酮溶液在陶瓷文物粘接、补全、涂层饰色流程中应用比例标准分别为50%、35%、15%，并分析了不同应用比例标准在三个流程中的工作效果以及与填充剂调制的配方比例。文物保护修复者在工作中可根据各个流程作业要求，选择对应比例标准和调制配方直接作业，也可根据陶瓷文物胎质特征、病害状态特征在提供的适用范围内进行调整应用。通过量化标准提高修复工作效率，可为考古出土大宗陶瓷文物整理修复工作提供科学高效的选择方案，也可为馆藏陶瓷和其他材质文物提供粘接、补全、涂层饰色B72丙酮溶液应用甄选方案。

B72丙酮溶液在应用过程中颜色加深现象比较明显，成因及如何改性目前尚属研究空白。此外陶瓷文物因烧造温度、胎质成分、体量大小、胎质厚薄等不同因素，文物本体存在着很大差异。B72丙酮溶液在陶瓷文物中的适用范围也未做详细分析，作为粘接型黏接剂难以解决胎质致密、孔隙率低或无、高温瓷器如青花的粘接工作，作为补全型黏接剂却能解决陶瓷文物补全问题，并且稳定性好。其成因为何，如何以科学方式进行界定有待今后研究来解决这些问题。

致 谢：本研究部分标本来源于太仓樊村泾元代遗址出土陶瓷，承蒙苏州市考古研究所张志清、刘畅提供便利与建议，特此致谢！