陶質彩繪文物保護材料研究新進展

容 波，周 鐵

(1.陶質彩繪文物保護國家文物局重點科研基地，陜西西安710600)

(2.陜西省秦始皇兵馬俑博物館，陜西西安710600)

1 前言

陶質彩繪文物是指以硅酸鹽制作的表面有彩繪顏料的文化遺產[1]。現已公布的國家級重點文化遺產保護單位中，陶質彩繪文物廣泛分布在全國31個省、市、自治區，比較著名的有秦始皇兵馬俑(圖1)、漢陽陵兵馬俑、徐州漢兵馬俑、青州香山漢墓出土彩繪陶器、馬家窯彩陶、半坡彩陶、唐三彩(圖2)等等。根據制作工藝，可將陶質彩繪文物分為2大類:彩陶與彩繪陶。彩陶是指陶坯未入窯焙燒前，用顏料在坯體上繪畫紋飾，入窯燒制而成，彩陶上的紋飾有變化多端的植物紋、形態各異的動物紋和幾何形紋飾等(圖3)[2]。彩繪陶是指在陶器燒成后進行彩繪的，稱“燒后彩繪陶”(圖4)[1]。

經調查統計，我國31個省、自治區、直轄市現有陶質文物148萬多件，占我國可移動文物總量的12.5%;其中陶質彩繪文物約占65%，一級文物近萬件[3]。新出土的陶質彩繪文物每年以逾萬件的速度遞增，陶質彩繪文物從新石器時代至清末民初，涵蓋八千多年歷史，品種之豐富，質量之精湛，在世界文博界都具有重要的地位，已成為我國眾多博物館的特色收藏之一，是華夏民族祖先留給我們的一筆巨大的珍貴文化遺產，為研究和弘揚我國古代燦爛的歷史文化提供了豐富的實物資料[4]。

圖4 燒后的彩繪陶Fig.4 Surface Pattern of Polychromy Pottery

國家文物局于1999～2003年組織實施了《陶瓷文物腐蝕損失調查》項目，調查結果表明:陶質彩繪文物中大量存在鹽析、表面酥粉、彩繪起翹、脫落等病害，出現中度損害的約占30%，重度損害的超過10%，陶質彩繪文物保存損害狀況相當嚴重并呈日益加重之趨勢[5]。雖然陶質文物其自身材質比較堅固結實，耐風化能力強，但是由于長時期經歷自然風化、破壞，彩陶、彩繪陶這類易損性陶質彩繪文物長期處于缺氧、缺光照的潮濕環境，在發掘過程中，隨著文物的暴露，文物所處的環境發生了巨變，極易因脫水、氧化等因素而發生彩繪起翹、脫落、酥粉、開裂(圖5)[3]，很多處于瀕危狀態，急需實施保護。

2 陶質彩繪文物保護材料的國內外研究現狀

圖5 彩陶破損Fig.5 Damage of Polychromy Pottery

陶質彩繪文物保護材料研究起始于20世紀80年代，歐美發達國家開展了一系列的各類博物館石質、陶質文物受損調查(Brimblecombe，1990，Ligocki et al，1990)，取得了相當多的成果[6]，如Ashley-Smith，Jonathan所著的《Risk Assessment for Object Conservation》(文物危險程度的評估)介紹了有機高分子材料用于陶質文物保護的案例[7]。對包括陶質彩繪文物在內的不同材質器物所用保護材料進行了介紹和說明[8]。Prudence所著的《Pottery Analysis》(陶器分析)是一本內容系統、豐富的經典著作，從各種角度研究陶器，并介紹了常用的陶質文物保護材料[9]。Cronyn所著的《The Elements of Archaeological Conservation》(考古文物保護的要點)評價了考古發掘現場出土陶質文物保護材料，為文物修復師、考古發掘者、科技考古學者和博物館的專家提供了有用的指導[10]。《Managing Conservation in Museum》(博物館文物保護的管理)介紹了常用陶質文物養護保管所用的材料[11]。這些成果在一定程度上對我國陶質彩繪文物保護材料的研究提供了借鑒和理論依據。然而國外的陶質彩繪文物工藝技法與國內差異很大，彩繪顏料與陶胎的膠結材料——顏料調和劑降解程度對于其膠結性能影響很大，從而降低彩繪顏料層的柔韌性及對底層的附著力，表現在宏觀上就是彩繪發生脆化、起翹、脫落。膠結材料的差異致使現有文物保護材料無法直接應用于國內陶質彩繪文物保護[12]。

我國陶質彩繪文物科學保護工作起步較晚，上世紀60年代起，主要針對出土陶質彩繪文物現場保護工作，先后在半坡彩陶[13]、咸陽楊家灣漢墓出土彩繪陶器[14]、昭陵出土釉陶進行了保護研究與實施，通過化學材料加固，封護等技術方法，應急解決了彩繪起翹等病害問題，取得了一定成績[15]。這一時期陶質彩繪文物的保護研究主要集中在化學加固材料的篩選、加固保護修復工藝技術及保護效果的科學評價等方面。考古發掘現場出土陶質彩繪文物保護材料的研究，主要體現在陶質彩繪文物提取材料和技術方法，現場對酥脆陶質彩繪文物的預加固處理，清理及運輸中的保護與緩沖包裝技術等方面，多為應急性的處理，罕有成熟、系統、規范化的保護修復應用技術。

據統計，1990～2008年間，國家文物局共有473項科研課題立項，其中陶質文物研究課題只有12項，占1.7%。上海博物館主編的《文物保護與考古科學》1988～2011年間，共發表文章772篇，其中關于陶質彩繪文物方面的有62篇，占8.1%，而陶質彩繪文物保護材料方面僅有8篇，約占1%。在學術著作方面，檔案、圖書技術保護都有多本專著出版，如《檔案保護技術學》、《最新檔案文獻保護技術與檔案管理規章制度全集》、《圖書檔案技術手冊》、《鐵質文物保護技術手冊》等，這些圖書資料為本系統的從業人員提供了專業技術指導和培訓。但目前尚未出版一本關于陶質彩繪文物保護材料的專著或教材。這說明陶質彩繪文物保護研究力量薄弱，與我國是陶質文物大國的地位極不相稱。

從文獻、項目的調查看，雖然國內已有近10家單位在從事丙烯酸材料、有機硅材料、硅丙材料、有機氟材料、納米材料、聚氨酯乳液，以及其它的有機－無機復合材料的研究，但是目前這些材料的研究，大多數都僅局限于單純的實驗室研究，缺乏系統的，有針對性的研發、集成，可以說目前尚無可以在全國陶質彩繪文物保護中推廣應用的成果，離陶質彩繪文物保護的實際需求還有較大距離，已成為影響我國陶質彩繪文物保護技術進步的瓶頸。

目前國內市場上可靠的陶質保護材料都是國外產品，包括德國Kremer公司、美國羅門哈斯公司和奧地利桑德諾公司的清洗材料、加固材料、粘接材料等。目前針對我國種類各異的陶質彩繪文物保護，這些公司的材料也還不能完全有效地解決問題。

多年來，我國陶質彩繪文物保護工作形成了以保護修復工程實施為主導的局面，未從根本上掌握陶質彩繪文物病變機理，僅僅在應用層面部分推動了陶質文物保護材料研究進程，陶質文物保護材料理論研究滯后的局面并未得到根本上的改觀，雖然保護材料研究的觸角不斷深入，但研究成果的推廣應用仍較鮮見。

3 陶質彩繪文物保護材料的研究新進展

近年來對陶質彩繪文物保護新材料的實驗與有益嘗試是不斷的。一種是對原有材料進行共混或改性，如秦俑博物館科研人員利用科學分析檢測手段對脆弱的彩繪陶器進行物質成分、工藝進行分析、調查研究，揭示了文物損害機理，并研制出聚乙二醇200與聚氨酯乳液聯用和單體滲透－電子束輻射聚合2種方法用于脆弱彩繪陶器的保護[16]。

國內外陶質文物保護材料主要包括B-72、丙烯酸樹脂、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇縮丁醛。其中，B-72和丙烯酸樹脂同屬于丙烯酸酯類聚合物，具有無色、耐光、耐老化等特點。聚乙烯醇為白色粉末，根據皂化程度不同，產物可溶于水或僅能溶脹。聚醋酸乙烯酯為無色液體。聚乙烯醇縮丁醛是熱熔性高分子化合物，為白色或淡黃色粉末，具有高透明度、撓曲性、低溫沖擊強度、耐日光曝曬、耐氧和臭氧、抗磨、耐無機酸和脂肪烴等性能，能溶于乙醇，具有良好的粘接強度。以上加固劑及加固方法只能對陶質文物起到表面加固的作用，在搶救性保護中意義顯著，但并未解決文物加固長期存放的問題[17]。有報道采用SiO2改性的聚丙烯酸酯復合乳液對陶質文物進行加固保護[18]。安徽省考古所袁傳勛等以硅溶膠為主體，用白乳膠和聚乙烯醇縮丁醛對其進行共混改性制成無機－有機復合材料對陶質文物進行了保護[19]。

有機硅類保護劑包括硅酸乙脂、烷基硅酸鹽、硅烷、硅氧烷、硅酸鹽等，其分子中含有烷基和硅氧鍵鏈，是一種介于有機高分子和無機材料之間的聚合物，因此，也稱為硅酸鹽的衍生物。許多陶質文物保護者認為有機硅類保護材料是保護陶質文物最有前途的加固材料之一。有機硅材料滲透能力較強，其聚合速率可被調節使之達到一定的滲透深度，而且其聚合產物結合的化學鍵與硅基質陶體結合的化學鍵十分相似。有機硅材料具有一般高聚物的抗水性，又具有透氣和透水性，不僅與文物有物理結合，而且有時會形成新的化學鍵，最終形成的物質是穩定的硅化物，可以起到明顯的加固作用。硅酸乙酯是目前研究較多的一種有機保護材料。硅酸乙脂實施保護時需要一定的水分，首先與濕氣反應，然后是凝聚反應。這一反應需要幾周才能進行完全。這個技術已經應用了幾十年，具有良好的耐久性和不變色，目前主要用于部分新出土潮濕地區的疏松陶器的加固。有人采用聚甲基三甲氧基硅烷、聚甲基三乙氧基硅烷等材料對室內石雕、脆弱陶器及考古現場進行了防風化試驗。王鏞先等采用有機硅烷水解縮聚制備硅聚合物用于石刻保護[20]。漢陽陵博物館對出土的西漢彩繪陶俑采用有機硅類加固劑對陶俑進行了加固保護處理[21]。西北大學趙靜、王麗琴等針對彩繪類陶器保護的特殊要求，在人工氣候箱中對所選擇的9種有機高分子文物保護涂層材料進行了人工老化試驗，分別采用傅立葉紅外光譜儀測量了試驗材料的分子結構;用分光光度儀測量了顏料的主波長、色純度和峰高度的變化;用粘接強度儀測量顏料的粘接強度變化。結果表明，PrimalAC33、有機硅的耐老化性能好，顏色變化小，粘接強度高，能很好地起到保護彩繪文物的作用[22]。

其它復合材料，例如氟聚合物，尤其是僅有碳和氟組成的全氟聚合物，其耐熱性、耐氧化性、耐化學侵襲性能特別好，氟涂料已被列入21世紀重點發展的涂料。和玲等論證了有機氟聚合物加固保護砂巖文物的可行性，并將其試探性地進行了文物保護研究，利用不同濃度的四元含氟共聚物(F4-SS)溶液加固保護了一批陜西戶縣出土的新石器彩陶，研究了加固后彩陶的外觀顏色，機械強度、吸水性的變化，保護效果顯著[23]。意大利Contardi用5%含氟聚合物(商品名Akeogard LTK)對幾座古建筑物表面的陶器進行了保護，意大利 Piacenti合成了六氟丙烯的液態含氟醚聚合物，并對佛羅倫薩的幾座教堂進行了保護處理，效果良好[24]。李玉虎用自行研制的增塑劑(SC1，主要成分為水性環氧及有機錫)、加固劑(水性氟)、膠粘劑(環氧樹脂與聚酰胺及508的混合物)，對漢代生漆彩繪耳杯進行了回貼修復[25]。用顯現加固劑(508及有機氟材料)對西漢兵馬俑膠料彩繪進行了顯現加固，然后采用水性氟及三乙氧基硅烷縮合而成的樹脂膠材料作為膠粘劑進行了回貼[26]。對彩繪層進行回帖后，其強度有了明顯的增強。用自行研制的堆石混凝土技術(RFC)顯現加固劑處理后的彩繪顏色顯現出了其古樸清晰的原貌，且顏料附著力增強。

何偉俊采用接近原膠粘劑性能的復合天然材料(脫色明膠和殼聚糖復配物)加固彩繪，并以溶劑型有機硅材料進行了封護保護[27]。結果表明，保護處理后不僅有效地延長了加固材料的壽命，同時符合可再處理原則。這些材料雖然都可在陶質彩繪文物表面形成一層密封的保護膜，防止水汽、酸和鹽的破壞，但同時也克服不了其它有機聚合物的缺陷[28]。

由于陶質彩繪文物加固保護材料降解的復雜性，因此從材料科學的角度出發，研究文物的自然蛻變以及保存過程中產生的問題，系統科學地評價文物保護處理中選用材料的綜合性能，進而探討選用材料與文物基體材料之間的兼容性，從而達到以穩妥和可靠的材料與方法對各類文物施以保護處理。就陶質彩繪文物保護中使用加固材料而論，其實就是使用材料的某幾種性能，同時還要考慮材料的綜合性能以及與文物基體材料的相容性。通過科學分析檢測加固材料的性能，建立保護材料與相關技術的安全性、有效性以及耐候性的評價體系，為系統研究文物保護材料與文物本體以及與關鍵環境因素間的作用機理及作用過程，為構建文物保護材料準入制度奠定基礎。

4 結語

陶質彩繪文物保護是國際性難題[29]，雖然，越來越多的高分子材料被“移殖”于陶質彩繪文物保護領域[30]，但對保護材料的穩定性還缺乏系統、科學、全面的研究，選擇材料仍有很大的盲目性和片面性[31]。遵照《中國文物古跡保護準則》[32]，要求陶質彩繪文物保護材料無色、透明、不反光、施工工藝簡單，具有重復使用性;穩定性好，耐酸堿，抗污染;保護材料施用后形成的膜可代替原膠結物，不堵塞文物孔隙，因而不改變其透氣性;保護修復實施過程中無有害物放出，對人體及環境無害，能方便選擇固化劑、填料、表面活性劑、防霉劑等;在對表面加固保護時，不會因材料的收縮應力而產生微裂隙，其次還應具有防霉、防生物風化的性能等;能夠抵抗濕氣或毛細水在上移時引起的破壞作用，所以保護材料應能經受水的反復侵襲影響;加固劑的聚合速度要適宜。因為保護材料在與表面的粒子形成鍵式網狀結構后，網狀結構填補了孔洞，也起到了支撐作用，因此要求網狀結構的強度要與保護對象相匹配;在有溶劑參加作用的加固體系，溶劑的揮發與加固劑在文物內部的形成速度之間要有一定的合適比例，防止因溶劑揮發太快在表面形成結殼或使表面發黑;保護材料在使用前應是小分子且是有活性的低粘度液體，使其在文物內部能形成網狀結構;或應是溶劑能溶解的大分子且溶劑揮發后能成膜的材料。這樣就會獲得足夠的滲透深度和必要的加固強度。確保加固了的部分與未加固的部分力學強度相當，不會由于表層結殼而引起大面積的剝落。基于以上要求可知，在使用初期，陶質彩繪文物保護材料應是便于流動的液態，具有滲透與粘合功能(液體的粘度和物體孔隙的大小);保護對象與保護材料之間應當匹配。

總之，未來要做好陶質彩繪文物的保護，需要現代技術與傳統經驗相結合，陶質彩繪文物保護材料研發要引進、吸收材料科技新成果，但在應用層面，應遵守文物保護修復原則，尊重修復傳統，將新材料的實施與傳統修復工藝結合起來。未來在陶質彩繪文物保護材料研發中應重點研究無機－有機復合文物保護加固材料;改性傳統天然材料，納米材料;陶質彩繪文物保護材料及新工藝研發;構建陶質彩繪文物保護材料使用規范體系;同時以科學的態度，開展陶質彩繪文物保護效果評價的規范化建設工作，建立、完善陶質彩繪文物保護的研究體系，提高陶質彩繪文物保護研究和實施的水平，做好我國陶質彩繪文物的保護修復工作。

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