应该如何保护文物?
文物种类多,范围广。按化学成分分类,可分为金属文物、无机非金属文物和有机文物。它包括人们的衣、食、住、行、科技、文化等诸多方面。保护出土文物对研究各个历史时期劳动人民的文化、科技和生活特点具有重要意义。因此,文物保护本质上是对图案、花纹、造型、构件和记载的历史事件、人物、科技、文化等的保护。,使文物具有较高的资料价值、收藏价值和艺术价值。只有挖掘文物,研究其腐蚀环境,并进行适当的保护,才能让一些“祖传秘方”重新焕发光彩。
一、文物腐蚀
出土的文物,经过考古学家和化学家的精心处理,可以直接存放在博物馆保存。文物的腐蚀主要是在出土之前,由于自然侵蚀和破坏,破坏了文物的原貌。此时文物大多存在于大气、土壤、海水(沉船遗迹)中,其腐蚀相当复杂。现在简单介绍一下分类。
1.金属文物的腐蚀
金属文物包括金、银、铜、铁、锡、铅器皿,大气对它们的腐蚀与大气的成分有关。主要腐蚀性物质有硫化物、SO2、SO3、H2S等。氮化物、NO、NO2、NH3、HNO3;氯化物、Cl2、HCl、有机氯化物等。这些因素作用在文物上,腐蚀的速度取决于各个地区、各个时期的湿度、温度、降雨量、日照等。一般来说,文物上肉眼可见的液体薄膜称为湿大气腐蚀;肉眼难以看到的液体膜(实际存在的)称为潮汐大气腐蚀;没有液膜的腐蚀称为干大气腐蚀。大气腐蚀的本质是化学腐蚀和微电池腐蚀,最严重的是湿大气腐蚀。
埋在土壤中的金属文物的腐蚀取决于土壤的多相性、毛细多孔性、不均匀性和相对固定性等特性。文物主要构成土壤中的宏电池腐蚀。包括宏电池腐蚀,如水平埋在土壤中的铁:铁|土壤(I) |土壤(II) |铁;具有局部不均匀性的宏电池的腐蚀主要由透水性和透气性引起。比如青铜器的成分是铜|土C(O2)|土C (O2 |铜;不同的埋藏深度和不同的氧浓度可能导致边缘效应,如金属(ⅰ)|土壤|金属(ⅱ),等等。
2.无机非金属文物的腐蚀
石雕、石雕、石窟寺、陶器、瓷器、玉器、壁画、泥塑、土遗址都是无机非金属材料。其腐蚀形式主要有风化、缝隙腐蚀、点蚀和晶间腐蚀。风化是指大气中结晶物质逐渐失水、变质、分解、碎裂;缝隙腐蚀是指引起文物裂缝的外物或结构引起的腐蚀,裂缝内溶液中的离子无法迁移扩散;气蚀类似于缝隙腐蚀,孔洞或斑点内溶液中的离子无法迁移。结果小洞继续推进,文物破碎;晶间腐蚀是指不同非金属材料晶界区域的变化,通常表现为对湿度和温度的传导不同而引起的物理性质的变化。比如南方气候常年温暖湿润,石雕表面容易生长地衣、苔藓,再加上根部的劈裂,发生化学腐蚀和生物风化;各种程度的酸雨和孔隙水、毛细水、CO2、SO2、O2、NO2溶解在冷凝水中,使石雕表面剥蚀,表面的线条、图形如粉、片、粒。1985年连云港11次酸雨测量中,有8次酸雨pH值小于5.6。这个城市的孔克山石雕虽然是花岗岩,但是也有剥落的。
3.有机文物的腐蚀
有机文物包括纸制品、纺织品、竹漆器、皮革、骨片和建筑物。其腐蚀包括生物腐蚀、化学腐蚀和光解腐蚀。有机文物的主要成分是纤维和蛋白质,它们吸水受潮滋生细菌,使纤维和蛋白质被细菌降解成小分子物质,从而破坏文物的线条、色彩和材质,呈现烂腐,这就是生物腐蚀。化学腐蚀与有机物的吸水性密切相关。由于纤维和蛋白质中羟基、羰基、肽键的极性,吸水膨胀。同时,无机离子、酸、碱、盐更容易在其中溶解和吸收,使纤维和蛋白质随着时间老化分解。如纤维的吸水和膨胀过程:
杂质导致纤维和蛋白质改变它们的结构。比如酸和碱可以分解纤维中的β-1,4-糖苷键,也可以水解蛋白质中的肽键变脆、变硬、越来越差。同时,膨胀的水及其杂质会使文物上的彩色图画、文字、线条扩散、扭曲,因为有机文物所用的颜料(如红黄、茜草、茜素等。)均来自天然植物,易受化学环境和细菌影响。
有机文物的光降解也很严重。长期的紫外线照射会使纤维、蛋白质和有机染料光降解。文物的物理力学性能退化。如染料中的-OH、-SH和-—NH2等基因耐光性差,纤维中的β-1,4-糖苷和蛋白质中的肽键也受光影响。见表中光波与化学键能的关系。
在光敏剂(如FeII、III、MnII、施胶剂、木质素、游离氯等)的引发下。),或者直接用紫外线照射,纤维和蛋白质都分解了。比如:
分子链逐渐变短,聚合度降低,或者发生交联。无定形区域的增加,球晶纤维和球晶蛋白的出现从根本上破坏了文物。
可见,文物的腐蚀主要与化学环境和文物的材质有关。了解其腐蚀机理,以便保存出土文物。
二、文物保护
出土时,各类文物经过除泥、清洗、除锈、保护,再由博物馆入库保存。其原理是针对各种材质的文物腐蚀机理,在不影响文物原貌的前提下,最大限度地减少腐蚀过程。其缺点是不能从根本上防止文物继续腐蚀,保护层需要定期涂刷。本文讨论一般文物保护中的化学问题。
1.金属文物
金、银、铜容器采用不同的保护方法,腐蚀程度不同。一般只用2%NaOH或1%HNO3清洗金器表面的钙质和沉积物,而用酒石酸钾溶液溶解金器内层的浮锈,严重的浮锈必须在显微镜下人工清除。银器锈斑有AgCl,Ag2O,Ag2S。有严重黑膜的应使用软布蘸CaCO3—水浆或NH3·H2O—C2 H5 oh和稀Na2S2O3擦洗。然后,用10%Pb(OAc)2浸泡的丝绸与空气隔离,并在室温下储存在无H2S和O3的环境中。青铜器上的铜锈成分复杂,往往包括Cu2O、CuCl、CuCO3、Cu(OH)2、cuc L2·3Cu(OH)2)2、Cu2(OH)2CO3等。它由NH3·H2O、碱性甘油(由12g NaOH、4mL甘油和100mL水组成)、碱性酒石酸钾钠(由5g NaOH、15g酒石酸钾钠和100mL水组成)、H2SO4—K2Cr2O7、六偏磷酸钠、EDTA钠等物质组成。也可以用10%NaOH和适量的Zn、Al粉调成糊状涂在生锈部位,还原后清洗干净。在表面刷上苯并三氮唑,在铜表面形成。
“何尊”青铜器经过这种处理后依然完好无损,工艺如下:
铁的腐蚀特别复杂,铁锈的成分有氧化物硫化物、硫酸盐和磷酸盐。出土时用手清除大块铁锈,再用10%HOAc(加入0.1 ~ 1% CrO42-、Cr2O72-、PO43-、吡啶、乌洛托品作为缓蚀剂)进一步除锈。例如,由435份H3PO、5份丁醇、20份乙醇、1份对苯二酚和39份水组成的除锈剂,也具有表面磷化防锈的功能。有机络合剂如草酸钠、EDTA钠和葡萄糖酸钠也可用于除锈。如果出土时铁器非常易碎,应在10 ~ 20mmhg下用30 ~ 40%的聚丙烯酸树脂乳液浸润,固化加固,表面处理。有四种方法:(1)防腐法:亚硝酸二环己胺10,碳酸环己胺10,水。(2)磷酸盐保护法:用10%H3PO4浸泡。(3)鞣酸盐保护法:鞣酸200份,乙醇150mL,水100mL,反复刷6次。(4)表面封闭:用上述任何一种方法处理后,浸入熔化的微晶石蜡中,直至不起泡。取出后用蘸有石墨粉的刷子擦掉表面的蜡。
锡制和铅制容器略有生锈。一般锡器表面呈深灰白色,即SnO和SnO2生锈。以Zn和Pb为阳极,以10%NaOH为电解液进行还原,与前面封蜡处理相同。铅表面的氧化膜结构细密,也是保护层。特殊处理,先用1.2 mol L-1 HCl浸泡至不起泡,再用蒸馏水(煮沸)浸泡数次,再用25倍的1.2 mol L-1nh4oac溶液lhr浸泡。取出后用蒸馏水浸泡数次,再用乙醇和丙酮擦干,用蜡封好。
2.无机非金属文物
石刻、石雕、壁画等非金属文物的保护,主要是及时修复破损的线条、文字、绘画,恢复文物原貌。然后,涂上防紫外线的保护膜,使用不饱和聚酯树脂。破损、开裂的文物要用树脂粘结加固。如聚甲基丙烯酸树脂、聚醋酸乙烯酯乳液、聚乙烯醇缩丁醛乳液等。1986,浙江省椒江市文物管理委员会挖出日军残破的“汪精卫夫妇跪像碑”残片。用粘合剂修补,这本爱国主义教科书得以保存。陶瓷器皿一般不会被腐蚀,破损的碎片可以用环氧树脂粘接。
3.有机文物
(1)绿色植物标本:浸泡在10% Cu (OAC) 2-HOAC溶液中,加热至85 ~ 90℃。标本变绿后,取出冲洗干净,用5%甲醛或70%乙醇保存,或晾干。对于嫩叶和茎,将其浸泡在由乙醇100毫升、水100毫升、36-38%甲醇11毫升、甘油5.5毫升、乙酸5.5毫升和氯化铜222克组成的混合溶液中3-5天。原理如下:
处理后的绿色样品被CMC-Na+膜保护。
(2)纸质文物:出土时必须经过脱酸、消毒、涂层处理后才能收藏保存。脱酸的方法很多,可以分为湿法脱酸和干法脱酸两大类。湿法脱酸是将纸制品浸泡在碱性溶液中,或者将碱性溶液喷洒在纸制品上。常用的碱液有Ba(HCO3)2、Ca(HCO3)2、Sr(HCO3)2、Mg(HCO3)2等饱和溶液。干法脱酸是用碱性物质熏蒸。例如NH3、碳酸环己胺、莫林、二乙基锌等。通常用量为:NH3: H2O (1: 10),密封24 ~ 36 hr,纸张pH值降至6.8 ~ 7.2,碳酸环己胺浸于药纸中,每隔50页插入书中,密封两周。莫林在真空中熏蒸10分钟;二乙基锌也在真空中大量使用,但一定要注意安全。脱酸往往同时起到杀菌的作用。只需在纸制品表面喷涂CMC-Na+液膜,机械性能和耐光性均可提高。
(3)竹、木、漆器:出土时自然干燥会开裂、收缩,必须用化学方法脱水、定形。常用的方法有醇醚法、聚乙二醇法和有机硅聚合物法。醇醚法是最简单的。一是不断用乙醇浸泡文物,不断更换新鲜的乙醇,使乙醇浓度增加,H2O比例降低。然后浸泡在乙醇中代替乙醇,乙醚是挥发性的,不会造成细胞壁的塌陷。最后,有机单体(如醋酸乙烯酯)渗入反应器壁中,在60Co放射源的照射下发生聚合强化。然后用环氧乙烷、二硫化碳等熏蒸。杀虫杀菌。
(4)纺织文物:保护包括清洗、漂洗、防虫、变质加固等步骤。先用硼酸(1%)清洗,过程如下:
nabo 2·3H2O·H2O 2→nabo 2+3H2O+H2O 2
释放的H2O2不超过0.7%,不会损伤面料。其次,采用还原Na2S2O4、NaHSO2 CH2O 2H2O(甲醛硫代硫酸钠)结合5%HOAc漂白。
环氧乙烷熏蒸可杀灭昆虫,作用于细菌和害虫蛋白质中的—SH、OH、—NH2、—COOH等活性基团,从而达到杀虫、杀菌的效果。最佳操作条件为:相对湿度25 ~ 50%,54℃。最后,选择5%尼龙乙醇溶液、2%聚甲基丙烯酸甲酯甲苯溶液和5%聚乙烯醇缩醛乙醇溶液涂覆保护层进行加固。马王堆出土的“粘土金银火焰印花纱”,用生胶蛋白加固保护,效果很好。皮革和骨头碎片的保护方法和步骤都差不多。用1 ~ 3%三甲基树脂丙酮溶液对1976号傅浩墓出土的象牙器碎片进行填充粘接。
古建筑文物保护多采用修复加固而非重建的方法。通常,不饱和聚酯用作增强剂。比如十三陵灵恩寺的加固,就是将307#树脂和181#树脂按照3: 1的比例混合,再加入2%的O.P .(过氧化二苯甲酰)和0.2%的萘二甲酸钴,就可以用于整个建筑构件。固化后,可与地板黄、泥土一起使用。该处理还具有防潮、防白蚁和防火的功能。
总之,出土文物的保护是一项艰巨的任务,许多新材料和新技术将很快被引入文物保护。如性能良好的有机硅树脂、14C测年、X射线衍射物相分析、扫描电镜、电子探针等已逐渐应用于文物的分析保护。更好地保护和发展我们祖先留下的文明。
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