红外光谱在纤维质文物材料鉴别中的应用研究

纺织纤维和纸张纤维是常见纤维质文物材料,是构成博物馆精美文物如服饰手稿书画的基本材料,近年来寻求通过无损或微损方法对这一类材料的鉴别以及劣化状况评价备受文物鉴赏家和文物保护工作者的关注。借助傅里叶变换红外光谱,研究博物馆常见纺织纤维材料棉、麻、桑蚕丝、柞蚕丝、羊毛的红外光谱特征和它们的分子结构组成异同,研究传统纸纤维稻草、麦草、龙须草、龙旗松、桑皮红外光谱特征。结果表明：衰减全反射傅里叶变换红外光谱无损分析技术可通过比较3 300~2 800cm^-1 CH,NH,OH振动区间光谱形状以及指纹区峰位以区别不同种类纺织品纤维;碳氧振动纸张纤维最明显光谱差异位置出现在与纤维素OH伸缩振动相关波数3 300cm^-1和与C—O—C相关波数1 332,1 203,1 050cm^-1。文章探索研究红外光谱技术结合主成分分析法在快速鉴别纤维材料中的应用。通过对全光谱数据多元散射校正（MSC）预处理后进行主成分分析,可以把红外光谱十分相似的纺织纤维棉和亚麻、桑蚕丝和柞蚕丝明显分类;对光谱相似的纸纤维,可采用选择不同光谱波数段进行主成分分析,比较发现能够把五种纸纤维明显区分的光谱区间为3 800~2 800cm^-1。本研究为分子光谱无损分析技术应用于文物材料鉴别、科学评估纤维材料保存状况提供基础研究。

便携式拉曼光谱用于文物及文物保护材料光老化作用的快速评价

文物保护与考古工作者最为关心的是从文物中无损提取各种有用信息,了解文物老化状况,以便采取合适的保护措施。文章选用桑蚕丝、书画和彩绘文物常用材料印章、胭脂、朱砂、朱膘国画颜料为样品,采用便携式拉曼光谱仪检测样品在紫外光辐照前后光谱变化,进行文物光老化研究。结果表明,在360 nm波长,照度0.68 W.m-2的紫外光下,蚕丝样品47 h发生明显降解现象;便携式拉曼光谱仪采集的光谱能清晰鉴别出印章印泥种类和来源,灵敏检测出印泥和其他国画颜料经163 h紫外辐照后发生氧化分解及颜料分子结构的变化。该工作为文物现场检测、研究实际环境因素对文物影响作用,为研究文物衰变规律提供了一种便捷检测手段。

利用红外光谱评价文物微环境中有机酸对蚕丝纤维化学结构影响

研究文物微环境污染因素对文物材料影响是分析文物老化原因和妥善保存文物的重要基础。利用红外光谱(FTIR/ATR)剖析了文物微环境中甲酸、乙酸气体对蚕丝纤维结构影响。结果表明:低浓度甲酸气体能减弱纤维分子内氢键,使酰胺Ⅰ(1 617cm-1)谱峰减弱、酰胺Ⅱ谱峰(1 515cm-1)变窄、无规线团构象的酰胺Ⅲ谱峰(1 230cm-1)增强、纤维结晶度下降;当浓度高于8.1mg.m-3时,呈β-折叠构象的肽链段(GlyAla)n特征谱峰(1 000,975cm-1)增强、纤维结晶度提高。分析认为呈无规线团构象的短肽链发生β-折叠构象转变。乙酸气体对酰胺Ⅰ和酰胺Ⅱ谱峰影响不明显,但能引起无规线团构象增加和纤维结晶度降低,其作用弱于甲酸气体。本研究为进一步分析丝织品保存环境污染物的危害作用提供基础数据。

福泉山遗址出土象牙器应急保护研究

2010年福泉山遗址出土具重要考古价值的象牙器,腐朽状况十分严重,为了能妥善保存这批珍贵的文物,采用扫描电镜、X衍射、红外光谱、X荧光分析,对其微观形貌、物相、分子结构、元素组成进行分析。分析结果表明,出土象牙器主要成分为碳羟磷灰石,其内部有机成分已完全流失,微观结构中存在的主要多孔道直径因长期受地下各类盐的侵蚀变大,直径范围0.33～3.6μm。象牙器组成除了Ca,P外,还含有其它多种元素成分。这些元素成分来源于象牙长期地下埋葬环境中各种盐类的侵蚀所致。它干扰羟磷灰石结晶,使其结晶程度降低、晶格稳定性变差。因此,采用B72乙醇/丙酮(1/1,V/V)溶液,对两件象牙权仗、一件象牙权仗柄进行了脱水加固保护,经加固的象牙器强度明显增加,颜色自然。为了对后续出土象牙器的更好保护,研究在B72加固液中复配分子粒径分布较宽的可逆性树脂聚乙烯醇缩丁醛(PVE),以有利于加固液渗透进入象牙内部细小孔道。经检测复配PVE的B72加固液成膜后透光率、膜强度等性能均无明显变化。

馆藏文物保存环境调湿材料研究进展

在博物馆文物保存环境各种影响因素中,湿度及其波动是引发文物材质发生损害的主要方面。调控环境湿度通常采用主动调湿方法和被动调湿方法,其中被动调湿功能材料在博物馆文物保存微环境湿度调控中具有相当的应用优势。本文简要介绍了调湿材料的概念和调湿原理;分类叙述了硅胶、无机盐、无机矿物、有机高分子4类调湿材料及其复合型调湿剂的调湿特性、制备方法、调湿机理以及各类文物调湿材料的发展现状;阐述了研究开发具有自主知识产权的馆藏文物保存环境专用调湿材料及其实用产品的必要性和重要性,指出文物调湿剂研究应以性能优异、安全无害、低成本、多功能、适应多种应用需求为发展方向,并注重专用调湿材料质量标准和评价技术规范研究,以指导产品研发和应用工作。

文物保护用复合型调湿剂的机理研究

本文采用扫描电镜分析X 衍射分析手段 ,比较了复合型调湿剂与一般亲水高分子聚合物在表面形貌和物理结构上的差异 ,阐述了复合型调湿剂的调湿机理 ,并与蒙脱土型调湿剂比较 ,从而解释了复合型调湿剂湿容量较一般无机多孔颗粒调湿剂大的原因 。

饱水文物的真空冷冻干燥研究

详细介绍真空冷冻干燥理论、装置设计和改进方法 ,并应用该方法处理一批战国饱水竹简。实验表明 :真空冷冻干燥法能有效控制干燥开裂 ,缩短干燥时间 ,指出样品预处理方法与真空冷冻干燥工艺条件之间存在密切关系。

陈列银币变色原因初步分析

为了探讨博物馆内陈列银币经常出现的表面失去光泽甚至变暗变黑的原因,采用离子色谱、X荧光光谱等方法分析变色银币清洗液成分,并对博物馆周边环境空气和颗粒物进行检测。结果表明,Cl-、NO2-、NO3-、SO42-等无机离子主要来源于环境空气,甲酸和乙酸主要来源于陈列用装饰材料。采用电子能谱、扫描电镜等分析手段对银试片表面黑色物质进行分析,发现其主要元素为碳、氧、硫,其中硫分布较深,说明黑色物质除了硫化物外还存在氧化物;进一步采用红外光谱分析发现,发黑处有明显的碳氢吸收,说明发黑银试片表面除了无机物外还存在含碳有机物,可解释扫描电镜和电子能谱中检测到碳的原因。通过模拟实验比较了空气质量、相对湿度、光源和光照等因素对银变色所起作用表明,在空气质量较差的情况下,光照强度差异几乎与银变色程度无关。在标准空气中相对湿度100%下银依旧不变色,说明在空气质量、光照度与相对湿度中,空气质量是影响银变色的主要因素。实验结果和银化合物的化学性质的结合解释了银与各种污染离子作用最终转化为稳定硫化银的原因。实验结果为制定银质文物保护环境要求和改造方案提供了依据。

调湿材料的开发

本文阐述了研制调湿材料的意义，通过综合有关资料列举了目前国内对、常用调湿材料的种类和特性，从理论上讨论了调湿机理。提出对蒙脱土的改性和复合型调湿材料的研制是开发高性能、实用型调湿材料的方向。

行业标准《馆藏文物保存环境控制甲醛吸附材料》的研究和编制

本研究重点阐述了文物保护行业标准《馆藏文物保存环境控制甲醛吸附材料》研究和编制中,如何研究确定甲醛气体检测方法、技术要求和指标依据,以及针对编制中主要难点和问题进行深入探讨。从标准编制的意义、术语的选择、规范性、制定依据与科学性等方面进行研究和思考,同时提出了标准中需要进一步研究和完善的问题。

乙二醛用于加固饱水漆木器的研究

在阐述饱水文物一般脱水方法的基础上 ,着重介绍乙二醛经浓缩处理后作为填充加固剂的应用实例 ,操作步骤 ,注意事项等等。其中用乙二醛加固的二件饱水木块 (含水率为 70 0 % )在长度、高度、宽度三个方向的收缩率分别为 1 .0 9%～ 1 .54%、0 .0 8%～ 0 .42 %、0 .39%～ 0 .41 % ,列举了用乙二醛对一件汉代漆器和四件木胎战国剑鞘的处理效果。此外 ,还运用红外光谱和质谱法测定了试剂乙二醛和加固液的结构 ,详细讨论了乙二酯在试剂和加固液中官能团的存在形式和聚合状态的细微变化 ,指出在二种溶液中并不存在醛基 ,乙二醛仅以水合物的形式存在并讨论了乙二醛与饱水古木的作用机理 ,提出用醇溶液能有效控制乙二醛使用中易返酸等问题。

博物馆文物环境用甲醛净化材料评价方法研究

博物馆文物环境因装饰材料所致甲醛污染以及由此产生对文物危害问题已被普遍关注。为了评价净化材料实际使用中对污染物去除净化能力,搭建了静态试验舱,建立了该环境中甲醛的定量分析方法。研究了甲醛溶液法和人造板散发法两种产生甲醛气体的方法,以及吸附材料不同加入方法等对净化材料评价结果的影响,研究试验舱内甲醛浓度随时间的变化规律,建立了净化材料脱附量检测方法,分别测定了活性炭和三种壳聚糖基净化材料的净化效果。结果表明,用人造板散发法产生甲醛气体方法能用于甲醛净化材料的评价,得到净化率指标反映了净化材料在实际文物环境中的应用效果,脱附量指标能直观比对和反映净化材料对污染物的吸附稳定性。

氮氧化物对文物的危害和变化规律

氮氧化物作为当前主要的空气污染物对文物的危害也越来越受到文物保护工作者的关注。本文介绍氮氧化物、由氮氧化物带来的二次污染物-光化学烟雾中的氧化剂(O_3和PAN)以及氮氧化物在气相或物体表面形成的气态HNO_3和酸雨中的液态HNO_3对各类文物的危害作用。API公司生产的200型NO_x分析仪对上海博物馆在龙吴路的库房和实验大楼周围环境中NO_x与时间、空间、气象等因素的关系进行了连续测定。结果表明:每天清晨6:00-9:00,傍晚15:00-17:30是NO_x的高峰时段;晴天NO_x浓度明显高于阴雨天气;此外,NO_x浓度与空间位置也密切相关。本结果为分析氮氧化物污染来源、选择文物进出或保护处理的适宜时段以及选择合适的检测位置提供参考。

大气中SO_2和NO_X的检测及其对文物的危害与预防

介绍了大气中两种主要污染物ＳＯ２ 和ＮＯＸ 对纸张、织物、颜料、染料、金属和石质文物的危害，污染物的检测和工业上常用的去除方法、原理，以及博物馆内对污染物的治理对策。

固体主动采样法用于检测博物馆内二氧化氮

为了寻找适合博物馆检测要求的NO2 测定方法 ,选择分子筛为填充担体 ,TEA与DEA为复配吸收剂 ,采样管柱长为 5cm ,管径为 5 .5mm ,采样流速为 10 0 16 0ml/min ,建立了固体主动采样法。经与常规溶液法和仪器法测定结果比较 ,三种采样法测得的NO2 浓度在精密度和总体均值上均无显著性差异 ,具有高度相关性和可比性。它们之间的回归直线关系存在 ,可用于环境现场二氧化氮的检测。

饱水文物传统脱水方法与超临界流体干燥技术的应用

饱水文物的脱水加固是文物保护中的一个重要组成部分,为了克服干燥应力引起的文物结构的收缩和塌陷,传统脱水方法中常采用加填充剂浸渍等方法,从而使文物处理周期延长。超临界流体干燥技术利用气体在临界温度以上无论加多大压力都不能液化的特性,控制饱水文物内部的液体在临界点之上,使气/液界面消失,在无液相表面张力情况下进行的干燥过程。本工作在回顾传统饱水文物脱水加固的常用方法和存在问题的基础上,利用液体表面张力与温度的关系,从理论上解释超临界流体干燥技术用于干燥饱水文物具有能消除干燥应力的特点,介绍了国外学者利用该技术实际处理饱水文物时采用的实验装置、操作条件和干燥效果。与传统脱水方法对照,超临界流体干燥技术还具有能缩短文物处理周期、干燥过程中能同时杀菌等优点。

影响饱水古木加固进程因素的实验研究

分别测定了用加填充物法脱水加固饱水古木时加固液渗透量受木材含水率的影响以及浸渍温度、添加溶剂对处理周期的影响。结果表明 :高含水率古木由于内部木纤维素几乎全部降解 ,在相同浓度加固液中 ,加固剂的渗透量增加 ,在实际处理中采用高浓度加固液更有利于器物定型 ,温度升高和添加溶剂 ,有利于降低加固液的黏度和表面张力 ,提高渗透速度 ,缩短处理时间。

显色液组成对二氧化氮检测结果的比较分析

用吸收采样法分析检测空气中二氧化氮时,亚硝酸根离子的显色反应直接关系到检测结果的灵敏度和检测下限。显色液的主要成分为重氮化试剂和偶合试剂。为了提高检测灵敏度和寻找优化的显色体系,本工作比较了对氨基苯磺酰胺和N-1-萘乙二胺盐酸盐组成的显色液在不同浓度比和不同酸性介质中(磷酸pH=1.5和1:1盐酸pH<0.5)对NO_2^-的显色情况。实验结果表明,当显色剂浓度适量,用磷酸为酸性介质(pH=1.5)时,短时间显色更快速灵敏。合适的显色液组成为:对氨基苯磺酰胺4g/L,N-1-萘乙二胺盐酸盐0.06g/L,磷酸28ml/L。本工作还比较了Salzman显色剂对同一标准系列亚硝酸根的测定结果,经线性回归分析得出:Salzman显色剂具有显色稳定等优点,但用于二氧化氮固体吸收剂的分析时,显色灵敏度偏低。

时控恒流量采样器的研制

针对目前国产小型采样器 2 4小时采样 ,因连续在博物馆陈列室等处用电存在的不安全性、采样位置受电源位置限制以及流量控制不稳的缺陷 ,根据博物馆实际检测采样的特殊需要 ,自行研制了小型时控恒流量采样器。采样器主要有定时控制、电机控制、电源检测、模式开关和气泵等部分组成。通过电路的特殊设计 ,采取间隙式采样模式以保证连续采样无需外接电源 ,解决电池供电随着使用时间的增加电压下降可能引起采样流量变化的问题。通过电路中稳速系统设计 ,使采样器工作在一确定的电压之上 ,保证电机转速稳定 ,使采样流量不受采样管阻力影响 ,从而保证采样精度。采样器经半年多实际应用最大相对误差为 2 .5 %。能满足博物馆实际检测采样要求。