壁画修复材料——几种壁画修复材料物性指数的测试实验

　　使用壁画修复材料治理病害壁画是文物保护工作者最终要面临的任务。做好壁画修复工作，一方面需要考虑被修复壁画本身的特点，另一方面还要考虑修复材料的物理及化学性质，这两方面的内容除了决定具体修复的工艺外，还与保护或治理的效果密切相关。但长期以来，由于大量的壁画文物保存情况十分危险，急需抢救。在进行具体的修复工作时，往往对所使用材料本身物理性质缺乏足够的了解，只借用了一些简单的商品物性指标。随着壁画保护技术的发展，修复材料的更新，在壁画保护过程中，对修复材料本身的性质和材料对文物的影响越来越引起文物保护工作者的重视。因此，通过科学的实验方法评价修复材料就成为文物保护工作者的一项重要工作。
　　近几十年来，文物保护工作者在壁画修复材料的选择中做了大量工作，筛选出了适用于不同环境条件和地仗类型的壁画修复材料，如聚醋酸乙烯乳液、聚乙烯醇、Paraloid B-72、AC-3444等，但对这些修复材料物理性能方面的系统测试，目前还少有报道。本节就是1997年我们在日本东京国立文化财研究所研修期间，在该所与日本文物保护专家一起，对敦煌壁画修复中所使用的修复材料，以及日本文物修复中所使用的修复材料进行全面系统的材料物性检测，旨在为今后进一步筛选修复材料和修复实践工作的科学化提供理论依据。
　　(一)试验方法、依据
　　按照日本标准协会1995年出版的《接着标准》一书中p63～70醋酸ビニル树脂ェコルヨン试验方法(Testing Methods for Polyvinyl Acetate Emulsion)进行五种树脂物性试验。
　　(二)测试修复材料
　　供试修复材料选择了五种，分别为敦煌壁画修复中经常使用的聚醋酸乙烯乳液和聚乙烯醇，日本产的聚醋酸乙烯乳液和日本文物修复中常用的AC-3444。及目前日本合成的一种新树脂。
　　五种材料分别是：
　　聚醋酸乙烯乳液(日本)，Kコニシ株式会社产品；
　　聚醋酸乙烯乳液(中国)，兰州西北油漆厂产品；
　　ROY-6260(日本)，昭和高分子株式会社产品；
　　AC-3444.(日本)，アクリル化学株式会社产品；
　　聚乙烯醇(中国)，上海试剂厂产品。
　　(三)实验
　　1.修复材料的固含量测定
　　(1)原液固含量测定
　　在已称重的称量瓶中分别加入约1g的聚醋酸乙烯乳液等试样后称重，然后放入105℃的恒温箱中约100h后取出、冷却、称重。按下式计算出修复材料的固含量(结果见表8-7)。
　　固含量(％)=干燥后重量(g)／干燥前重量(g)×100％
　　(2)3％稀释液固含量测定
　　用蒸馏水稀释配制3％的五种材料的稀释液，按照与原液固含量相同的方法进行稀释液固含量的测定和计算(结果见表8-8)。
　　2.pH测定
　　用BTB pH试纸测定树脂原液和3％稀释液的pH(结果见表8-9)。
　　3.黏度测定
　　用Malcom公司生产的OVC-1温度黏度测定仪测定3％稀释液的黏度(结果见表8-10)。
　　4.表面张力测定
　　用岛津制作所デニコ-イ氏表面おょび界面张力测定器进行原液和稀释液的表面张力测定，并按下式进行计算结果(见表8-11)。
　　γ=p×F
　　式中：γ——表面张力(N／m)(dyn／㎝)；
　　p=α×θ
　　F=0.7250+0.01452p／C(2)+0.04534-1.679／R／r
　　α——1刻度当たりの表面张力(N／m)(dyn／cm)；
　　θ——刻度指数；
　　C——白金环周长(㎝)=2πR；
　　R——白金环中心半径(㎝)；
　　r——白金线半径(㎝)。
　　5.冻融实验
　　分别称取修复材料原液和3％的稀释液约50g，加入100mL的塑料瓶中，然后放入真空冻结干燥机中，在-17℃放置24h后取出、观察、记录、拍照。再将上述试液放入(30±0.5)℃的恒温水槽中1h，摇匀，观察其状态变化，并详细记录拍照(表8-12)。
　　6.高温稳定性实验
　　分别称取材料的原液和3％的稀释液约50g，加入100mL塑料瓶中，在(60±2)℃的恒温箱中放置5d后取出，进行观察、记录和拍照。然后在室温下放置3h后再进行观察、记录和拍照(结果见表8-13)。
　　7.灰分测定
　　分别称取聚醋酸乙烯乳液(日)等五种试样原液各约3g，加入已称重的坩埚中，称重。然后放入烘箱中，在105℃下保持24h，蒸去水分。再小火灼烧约1～3min，盖上坩锅盖，在1000～1500℃的条件下灰化10～15min，冷却、称重(见表8-14)。
　　8.耐水性试验
　　将配制好的固含量为20％的试样(ROY-6260为15.85％)用毛刷涂于已称重的载玻片上(需涂2～3遍)，在室温下自然干燥后称重，然后将其浸入盛有适量蒸馏水的平盘中，并将盘放置在恒温箱，在(30±0.5)t的条件下放置24h，取出在室温下自然风干24h后称重，并按下式计算水可溶性(见表8-15)，其中，ROY-260样品试验结束后已与载玻片脱离。
　　L=(W1-W2)／(W1-W3)×100％
　　式中：L——水可溶分(％)；
　　W1——水浸前总重；
　　W2——水浸后总重；
　　W3——载玻片重。
　　9.稀释稳定性试验
　　将已配制好的固含量为3％的试样加入30mL平底试管中，静置72h后观察溶液分层情况，并按下式计算其上澄液和沉降分容积比(结果见表8-16)。
　　U=A／30×100
　　P=B／30×100
　　式中：U——上澄液体积分数(％)；
　　P——沉降分体积分数(％)；
　　A——上澄液容积(mL)；
　　B——沉降分容积(mL)。
　　试样静置16d后再次观察其分层情况并拍照记录，观察结果如图8-15。
　　10.比重、密度测定
　　用KYOTO Electronic Manufacturing co.LTD公司生产的DA-110 Density／specific Gravity Meter进行比重、密度测定(结果见表8-17)
　　(四)初步结论与问题
　　对上述五种树脂10个方面物理性能检测结果，做如下初步结论，并进行讨论。
　　1.冻融
　　冻融实验结果表明，在-17℃时聚醋酸乙烯乳液和聚乙烯醇易失去胶结作用，因而在较寒冷环境中不宜使用，而ROY-6260和AC-3444具有较好抗冻融性。
　　2.固含量
　　本次实验准确地测定出几种常用修复材料的固含量，因而在今后的修复工作中应以原液的固含量为依据，准确配制所需浓度的修复材料。
　　3.稀释后的稳定性
　　稀释稳定性试验结果表明，日本产聚醋酸乙烯乳液和中国产聚醋酸乙烯乳液的稀释液，长时间静置易沉淀。因此，在使用时应注意树脂沉淀，用时需振荡摇匀，尽量做到边用边配，以免影响修复效果。
　　4.耐水性
　　耐水性实验结果表明，ROY-6260在水中浸泡24h后，薄膜脱离载玻片，而聚乙烯醇80％以上被溶解，因此在潮湿环境下不宜使用。
　　5.今后的工作
　　本次实验因条件所限，粒子径尚未测定。同时因时间限制，水可溶性试验仅做了浸泡24h后的水可溶分。今后还需做更长时间的水可溶分，如水浸1周、6个月等，这样方可真正掌握修复材料在水中的特性。