脆弱丝织品丝蛋白加固机理及其在文物上的应用

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丝绸文物是中华文化遗产的重要组成部分,现存下来的丝织品对于后人来说具有重要的科学、文化和艺术价值。然而蛋白质作为其主要组成成分及无定形区域的存在,使得丝绸文物在埋藏的过程中很容易受各种因素的影响,发生降解而变得十分脆弱,因此出于对日后研究和展览的考虑必须对其进行加固保护。目前本课题组采用的丝素蛋白/乙二醇二缩水甘油醚(SF/EGDE)加固体系在对脆弱丝织品进行加固的过程中取得了很好的效果,但是对其加固机理并未进行深入的探讨。同时由于在对SF/EGDE体系的加固效果进行探讨的过程中都是以脆弱丝织品(丝绸文物模拟样)为基础的,而SF/EGDE体系对丝绸文物的加固效果还未进行试验研究。据此,本文通过对丝织品处理前后的应力应变、色差、硬挺度等物理性能及FTIR、13CNMR、氨基酸分析(AAA)和FESEM等进行测试分析,从EGDE与丝织品的作用关系,EGDE与SF的反应可能性,SF与丝织品的作用关系着手,对EGDE、SF和丝织品三者的作用关系进行了探讨,从而对SF/EGDE加固体系对脆弱丝织品的加固机理进行了阐述。同时,为了探讨SF/EGDE加固体系对丝绸文物加固的有效性,采用此加固体系对南宋丞相史嵩之墓出土的丝绸文物进行了处理,主要研究结果如下:SF/EGDE体系加固后丝织品的强度提高了7倍左右,且加固后的丝织品在力学性能损失和色差的变化上与未加固的丝织品相比都具有更好的耐热老化性能。虽然加固后的丝织品与未处理的丝织品之间存在着0.33左右的色差,且加固后丝织品的硬挺度也增加了0.13mN·cm左右,但是这种变化都在文物保护接受的范围之内。体系中EGDE的主要作用是与丝纤维中丝素蛋白分子上的酪氨酸、赖氨酸发生反应而使丝素蛋白分子之间发生了交联,从而在分子水平上使丝织品的力学性能得到了提高。而SF则主要以两种形式作用于丝纤维的表面,一种是SF直接物理粘附于丝纤维表面,而通过物理粘附产生的强度的提高可以通过浸洗等清洗方式去除;另一种是与EGDE反应后以不溶于水的SF膜作用于丝织品的表面,以这种形式产生的强度的提高则不能通过浸洗等清洗方式去除,从而在宏观上使丝织品的强度得到了提高。用SF/EGDE体系对宁波史嵩之墓出土的丝绸文物进行了处理,发现加固后丝绸文物的断裂应力和断裂应变从无法测试的状态分别提高到了5.3Mpa左右和17.0%左右。采用SEM-EDS对丝织品的表面形貌和元素进行的测试分析发现加固后丝绸纤维表面大部分的污染物已经清除,从而使得丝绸文物的色泽得到了很大的提高。同时通过TG和DTG对加固前后丝绸文物热学性能的分析结果显示加固后的丝绸文物的热分解温度与未加固相比得到了较大的提高。SF/EGDE体系对脆弱丝织品具有很好的加固效果,通过实验发现对丝绸文物也具有很好的加固效果。同时本文对SF/EGDE体系对脆弱丝织品的加固机理进行了详细的阐述,为SF/EGDE体系对丝绸文物的加固提供了理论依据,对丝绸文物的保护具有重要意义。
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