【摘要】：中國古書畫是一種重要的傳統(tǒng)藝術(shù)門類,我國各博物館以及民間都有大量藏品。由于書法繪畫的載體材料紙張纖維之間存在大量的孔隙,書寫繪畫時易于暈散走墨,影響到書寫繪畫的效果。因此,古人常用膠料和明礬配制成膠礬水,對紙張施膠提高其疏水性,膠礬水也常用于古書畫修復(fù)固色。然而,明礬在潮濕環(huán)境中易水解,產(chǎn)生的酸會加速紙張纖維素水解老化,導(dǎo)致古書畫不易耐久保存。本文在對膠礬水的疏水性、固色機理認知的基礎(chǔ)上,探討了膠礬水應(yīng)用的科學(xué)內(nèi)涵,有針對性的“趨利避害”,研發(fā)出性能優(yōu)異的書畫修復(fù)保護新材料。主要研究內(nèi)容包括:(一)膠礬水熟化宣紙以及固色機理研究。通過膠料固化性能實驗、墨滴暈散實驗、書寫效果模擬實驗研究膠與礬在熟化宣紙時各自的作用。采用均勻試驗研究膠礬水體系中提高宣紙疏水性的主導(dǎo)因素。利用Ferron逐時絡(luò)合分光光譜、高場~(27)Al核磁共振波譜(~(27)Al-NMR)研究了明礬水解后的鋁形態(tài)、與膠料混合施膠時鋁形態(tài)分布的變化。利用掃描電鏡(SEM)和衰減全反射傅里葉變換紅外光譜(ATR-FTIR)測試宣紙施膠后的化學(xué)鍵合狀況(包括明礬與膠料、纖維),利用ATR-FTIR去卷積、二階導(dǎo)數(shù)曲線擬合分析明膠二級結(jié)構(gòu)的變化,以期研究明膠和明礬的協(xié)同作用。利用色度、色牢度及微觀孔隙變化探討膠礬水固色的科學(xué)內(nèi)涵。研究表明,明礬在熟化宣紙時起到了促干劑、軟化劑及施膠助留劑的作用。明膠對膠礬水疏水性發(fā)揮主導(dǎo)作用,明礬促使明膠蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)無規(guī)則卷曲增多,使蛋白質(zhì)構(gòu)象結(jié)構(gòu)更加疏松,導(dǎo)致蛋白質(zhì)的表面疏水性增加。明礬的水解產(chǎn)物主要為單核鋁Al(H_2O)_6~(3+)(Al_1)、AlSO_4~+和多核鋁[Al_(30)O_8(OH)_(56)(H_2O)_(24)]~(18+)(Al_(30));結(jié)合ATR-FTIR分析結(jié)果可知,與明膠混合后降低的各正價態(tài)單核鋁、多核鋁與明膠微粒中羥基(-OH)或羧基(-COOH)產(chǎn)生了鍵合,形成了網(wǎng)狀絡(luò)合物,提高宣紙疏水性。固色時,明礬促使膠料均勻沉淀、包裹在帶負電的顏料顆粒表面,填補顏料顆粒表面孔隙,減少光散射現(xiàn)象,使顏料亮度增加。(二)不同老化環(huán)境明礬對宣紙酸化的影響。采用衰減全反射傅里葉變換紅外光譜(ATR-FTIR)、X射線衍射(XRD)和掃描電鏡能譜(SEM-EDS)研究了高溫(105℃)、濕熱(50℃,85%RH)以及不同濕度(44%~85%RH)環(huán)境老化前后,明礬處理宣紙纖維分子結(jié)構(gòu)和微觀形貌的變化及明礬對宣紙?zhí)盍系挠绊憽８鶕?jù)實驗結(jié)果建議:高溫老化、濕熱老化的明礬含量閾值分別為0.5%和0.1%,常溫下引起宣紙酸化的濕度閾值為55%,明礬含量閾值為0.6%。濕熱老化后施加膠礬水的宣紙纖維部分表面出現(xiàn)皺縮,當明礬濃度超過4%后纖維出現(xiàn)扭曲和斷裂。施加明礬后宣紙纖維素紅外光譜吸收峰強度逐漸減弱�；瘜W(xué)成分分析表明,明礬促使纖維素和半纖維素含量均減少,相對應(yīng)灰分含量增加。明礬析出的酸促使了纖維素糖苷鍵發(fā)生分解,溶解宣紙堿性填料碳酸鈣。(三)書畫修復(fù)中不同熟度豆?jié){水的應(yīng)用效果及機理研究。首次將8-苯胺基-1-萘磺酸(ANS)熒光探針法及十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳法(SDS-PAGE)等生物學(xué)方法應(yīng)用到文物保護研究中,研究考察了不同熟度的豆?jié){水處理宣紙前后的表面疏水性,并探討了大豆蛋白加熱前后的差異條帶。以液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜(LC-MS/MS)對差異條帶進行了蛋白鑒定,利用衰減全反射傅里葉變換紅外光譜法去卷積、二階導(dǎo)數(shù)曲線擬合分析不同加熱溫度豆?jié){水大豆蛋白二級結(jié)構(gòu)的變化。實驗結(jié)果表明,加熱消失的兩條條帶蛋白分別為球蛋白Glycinin G3亞基及糖蛋白凝集素Lectin亞基,80℃豆?jié){水的疏水性最大,隨著溫度從25℃上升到80℃,大豆蛋白β-sheet結(jié)構(gòu)由41.14%增加到48.87%,β-sheet結(jié)構(gòu)含量與表面疏水性呈正相關(guān)。加熱溫度80℃,加熱時間不超過30min的豆?jié){水適用于書畫修復(fù)過程中的紙張施膠。(四)紙張施膠及顏料加固的中性鋁鹽施膠沉淀劑的研發(fā)。通過研究宣紙施膠前后pH值、色度、疏水性及力學(xué)性能等指標的變化,篩選出天然動植物施膠材料和最有潛力的施膠沉淀劑。結(jié)果表明,明膠處理宣紙呈現(xiàn)中性,具有較好的熱穩(wěn)定性能。施膠沉淀劑中,聚合氯化鋁多核鋁Al_b含量相對較高,其中多核鋁[AlO_4Al_(12)(OH)_(24)(H_2O)_(12)]~(7+)(Al_(13))具有較高的陽離子電荷和反應(yīng)活性,對明膠也具有促干劑作用,可和膠料產(chǎn)生鍵合,形成網(wǎng)狀絡(luò)合物,適合替代明礬作為施膠沉淀劑。確定以酸溶法制備pH值接近7.0的中性鋁鹽施膠沉淀劑。(五)中性鋁鹽施膠沉淀劑的應(yīng)用及效果評估。結(jié)果表明,本研究制備的中性鋁鹽施膠沉淀劑中多核鋁Al_b(可促進施膠的有效成分)含量超過80%;施膠沉淀劑與明膠混合物在宣紙施膠后的pH值大于7,濕熱老化28天后依然呈弱堿性,提高了紙張的疏水性能與力學(xué)強度;對重彩畫顏料的固色效果良好、無暈染。該研究實現(xiàn)了傳統(tǒng)技術(shù)的優(yōu)化和提升,中性鋁鹽施膠沉淀劑的研發(fā)將改善古書畫的酸化問題,對書畫紙張文物的有效保護具有重要意義。
【圖文】：

圖 1-1）[41]。由于動物膠分子結(jié)構(gòu)中含有-NH2和-COOH 活性基團，在水溶液中組成團的各種蛋白質(zhì)鏈借助于側(cè)鏈互相締合，構(gòu)成一個網(wǎng)狀的不溶性固體點陣，從而形成膠。呈現(xiàn)膠體狀的無定形蛋白質(zhì)，既呈現(xiàn)酸性，，又有堿性的膠體狀荷電粒子[42]。常用動物膠有明膠、骨膠、兔膠以及魚鰾膠。我國古代書畫裝裱多用牛皮熬制的黃明膠[43]，日本書畫修復(fù)師采用了兔膠替代黃明膠做書畫裝裱。在實際使用中，明膠需要與鋁鹽淀劑配合使用才能達到較好的施膠效果。

淀粉分子結(jié)構(gòu)示意圖
【學(xué)位授予單位】：西北大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TQ437.2;K879.4

【參考文獻】

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本文編號：2703560