[摘要]文物承载着社会发展变迁的重要信息，是社会的宝贵财富。随着岁月的流逝，由于这些文物受自身材料与环境因素的影响而发生不同程度的病害现象，甚至自毁，采用相应的材料对其进行修复保护可以有效延缓其病害的发生并可以有效恢复其受损信息。本文论述了近年来材料化学在文物彩绘、土遗址、古旧字画、档案图书、影像资料等文物保护方面的应用现状及其发展趋势。
[关键词]文物保护；材料化学；彩绘文物；土遗址
[中图分类号]G264 [文献标识码]A [文章编号]1005-3115（2012）24-0103-03
我国文化遗产蕴涵着中华民族特有的精神价值、思维方式和想象力，体现着中华民族的生命力和创造力，是各民族智慧的结晶，也是全人类文明的瑰宝。保护文化遗产，继承民族文化，是联结民族情感的纽带、增进民族团结和维护国家统一以及社会稳定的文化基础，也是维护世界文化多样性和创造性、促进人类共同发展的前提。加强文化遗产保护，是建设社会主义先进文化、贯彻落实科学发展观和构建社会主义和谐社会的必然要求。
我国文化遗产保护面临多种类型的严重病害，甚者面临消亡。随着材料科学的发展，材料化学在修复古代壁画、文物彩绘、土遗址、古旧字画、档案图书、电影胶片等领域得到了广泛应用。2012年暑期，陕西师范大学材料科学与工程学院申报了学校暑期社会实践重点项目，组织材料化学专业学生先后到西安半坡博物馆、陕西乾陵博物馆、昭陵博物馆等文物保护机构进行调研，了解材料化学在现今文物保护方面的应用现状。
一、材料化学在文物保护中的应用
（一）材料化学在彩绘文物保护中的应用
彩绘文物的颜料、胶料的混合物在经过很长一段时间后会风化褪色，形成一个空隙、粒子界面，并会对入射光产生慢散射，导致文物彩绘颜色淡化或消失。①李玉虎等人从光学特性微观状态上研究分析发现风化褪色的原因后，研制了由非挥发性液态抗氧、抗风化稳定剂和耐侯、抗腐蚀的有机氟材料、聚甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯的共聚物的混合物形成抗腐蚀的固态稳定物的显现加固剂，这种加固济能渗入颜料、胶料层，以固态填充，消除其散射界面，使严重风化褪色的彩绘显现原貌，并加固颜料、胶料层，防止其继续褪色。
对于可溶盐导致的酥粉现象 ，李玉虎②等人制作模拟样品，进行了回贴修复，并且加以加速老化与系统评价，筛选出了以水性氟为主的酒精溶液作为回贴修复剂，再加上精细修复工艺，分别对龟裂、起翘、脱落、酥粉彩绘层进行回位修复与加固。
目前，文物彩绘保护涂层材料主要有天然高分子材料和人工合成高分子材料两大类，后者在文物保护中应用更普遍，其颜色变化小、粘接强度高， 能很好地起到保护彩绘文物的作用。③现有的人工合成高分子材料主要有水溶性合成树脂，如聚乙烯醇、聚乙二醇等；溶剂型合成树脂，包括丙烯酸树脂、聚乙烯醇缩醛等；反应型树脂，包括有机硅材料、环氧树脂、醇酸树脂和甲醛树脂；树脂乳液类，例如聚醋酸乙烯醋乳液、聚氨醋乳液、丙烯酸树脂乳液等。④赵静⑤等人分别采用傅立叶红外光谱仪测量九种常用高分子涂料的分子结构，再运用分光光度仪测量颜料的主波长、色纯度和高度的变化， 粘接强度仪测量颜料的粘接强度变化。实验结果表明，PrimalAC33、B72 和有机硅的耐老化性能好，而且颜色变化小，粘接强度高，可以有效修复由内应力导致彩绘层起翘卷曲、 脱离陶体的问题，很好地起到加固和保护彩绘文物的作用。
王芳⑥等人对几种有机聚合物涂料进行光降解实验，发现聚氨酯对光的稳定性差，尤其是芳香族聚氨酯易发生降解反应，其降解后生成生色团为醌亚胺结构，产生老化变色现象。李迎⑦将纳米材料通过物理或化学的方法均匀分散到有机高分子材料中，形成复合材料的同时具有纳米材料和基体材料的优点，使彩绘文物保护技术更上一层楼。
严淑梅⑧等人选取国内外五种化学或生物霉菌清洗剂，分别对壁画中常见的霉菌进行清洗，并对清洗效果做出了分析与评价。结果显示，胰蛋白酶清洗剂是安全高效的壁画表面清洗剂，能有效清洗表面留有霉斑，并配合使用其他几种化学清洗剂可较为有效地清除多数壁画表面霉斑顽渍，这种方法已达到国内最高水平。
（二）材料化学在土遗址保护中的应用
土遗址表面防风化加固材料，尤其对高模数的硅酸钾溶液（简称PS）的研究已经深人到PS 对土的作用机理研究。王旭东⑨指出，防风化无机材料有硅酸钠、硅酸钾、硅酸铝、氢氧化钙、氢氧化钡等，有机高分子材料有机硅树脂、有机聚合物材料全氟聚醚、环氧树脂、聚氨醋树脂、醋酸乙烯醋、丙烯酸等无机—有机复合材料如硅酸钾—甲基三乙氧基硅烷等。陕西师范大学文保中心经过近20年的努力，研发出一种微量吸附与沉淀双重加固的材料与工艺，加固后的遗址土壤在通透性、渗透深度、强度梯度、原貌保持、盐害治理等核心技术上获得突破，经西安半坡遗址、秦俑坑土隔梁、大唐西市土遗址等地历时13年不等实效考验，效果稳定。
（三）材料化学在古旧字画、档案图书保护中的应用
引起纸质文献损坏的外部因素有温度、湿度、有害气体、人为损坏、光照、昆虫、酸化，还有各种自然灾害（火灾、水灾等），导致纸张变脆、缺失、污染。纸质类文物所需求的加固保护材料除了要提供纸张纤维有一定强度以外，还必须能防止纸张的接触破坏和非接触破坏，从根本上断绝各种影响因素对纸纤维破坏的途径。因此，对保护材料具体要求是在纸质文物质感、厚度、色泽要求范围内的前提下，具有提高抗张强度、耐折度等机械性能；材料施用对于纸张有一定的防霉抗菌作用；对纸张上的字迹油墨不溶解、不脱色、不褪色、不泛色有一定作用。马清林⑩等人认为，可利用制备树脂材料的薄膜贴合于受损纸张的两面，将脆弱纸张与外界隔绝接触来改善纸张性能。加膜法主要是依靠加固薄膜的机械强度韧性及自身耐老化性能赋予纸张强度老化的性能，但是同样存在加膜后纸张原有的质感、外观等会发生改变的副作用 。梁嘉放11采用树脂材料加固法，用天然或者合成树脂配制特定浓度的溶液，然后在纸张表面进行涂刷，由此纸质文物与树脂便形成两相体系的复合材料，树脂在其中作为连续相存能有效增强文物的机械强度，一定程度隔绝纸张与空气接触，且其自身老化性能（优良能）在一定程度上可缓解纸质文物的降解老化。所以，相比于其他众多方法树脂材料加固法对纸质文物加固保护性能较好。
张晓丽12等采用丙烯酸等单体改性氧化聚乙烯蜡、三乙醇胺及硅酸钠进行复配，用复配液处理纸质文物，对复配液处理前后纸样的外观、pH 值、物理强度性能和耐酸耐碱等进行测定及扫描电镜分析。结果表明， 复配液处理后纸样的外观、质感、光泽度及耐折度无明显变化，经100℃老化处理72小时前后，复配液处理后纸张的pH值都能上升到理想值7.5 ～ 9.0，老化前后的抗张强度较原纸的分别提高38.5%和36.4%，且纸张耐酸、耐碱能力大大提高。
邢慧萍等筛选了对纸张纤维与字迹基本无害的OP-10（烷基酚聚氧乙烯醚复合物）、麝香草酚配成5%的水溶液，能有效去除报纸、文件上的烟熏污渍，没有残留，报纸也不会局部变白。13
孙振乾14等用壳聚糖中、丙醇、四甲基氢氧化铵溶液、环氧丙烷处理纸样用喷枪对纸样进行喷涂。纸样经保护后， 具有一定的耐老化性能，且保护材料老化后对纸张无损害。保护后的纸样外观基本上没有发生改变，遵循了文物保护“修旧如旧”的原则。
（四）材料化学在电影胶片保护中的应用
电影胶片在使用或保存过程中其表面会产生大量划痕， 在电影放映时会在屏幕上出现一条条黑灰的细长线条，严重影响放映效果。何小津等研究者15通过实验发现，含氟聚合物具有优异的耐候性、耐久性和抗化学药品腐蚀的性能，其聚合物是高度绝缘的，在化学性质上表现出较好的稳定性和化学惰性。但由于其自身性能不能满足胶片修复材料的要求，必须添加一些辅助材料对其改性。添加纳米二氧化硅可以提高抗紫外线、抗老化性、抗氧化性，改善耐磨性、耐腐蚀、透明及防遮盖特性等；添加水性聚氨酯具有优良的耐水、耐溶剂、耐化学腐蚀、不易燃烧、使用方便等优点，膜中添加适量的聚氨酯，可以增加膜的粘结力、柔韧性等；添加溶剂加入适量的乙醇，可以有效地缩短成膜时间。
二、结论
总之，古代壁画、文物彩绘、土遗址、古旧字画、档案图书、电影胶片等文化遗产保护修复研究领域已取得一些研究成果。其中，各种文化遗产成分分析、病害原因、修复材料的研究较多，比如在修复材料方面，除了天然高分子材料、人工高分子材料的广泛应用，纳米材料由于其独特的理化性能在文物保护研究中得以应用，并且有着广阔的应用前景。
目前，国内在文化遗产保护研究中还存在一些问题。从研究资料来看，对一些病害的机理研究还不够深入、彻底，还不能从根本上解释病害产生和发展的原因，这对于有效控制病害发展十分不利。例如电影胶片的“醋酸综合症”仍是世界难题，不能有效控制。同时，在保护材料的选择上具有盲目性、片面性，修复材料自身存在的问题可能加速降解、老化。例如对于彩绘文物和土遗址的保护修复，需要加入加固剂，但目前对于加固剂的稳定性缺乏系统、科学、全面的研究，所以，在选择时缺乏可科学性。
[注 释]
①《风化褪色的古代壁画、文物彩绘、建筑彩画恢复与修复》，《中国文化遗产》，2004年第3期。
②李玉虎、邢慧萍、娟丽、曹明、柏红英：《古代壁画、文物彩绘病害调研与治理研究》，2009年6期。
③和玲、姜宝莲、梁国正：《含氟聚合物用于陕西户县出土新石器彩陶的保护研究》，《文物保护与考古科学》，2003年第3期，第35～38页。
④周铁、容波：《陶质彩绘文物保护用加固剂研究进展》，《文物保护与考古科学》，2008年第20期，第68～71页。
⑤赵静、王丽琴、何秋菊、习阿磊：《高分子彩绘类文物保护涂层材料的性能及应用研究》，《文物保护与考古科学》，2006年第3期，第18页。
⑥王芳、党高潮、王丽琴：《文物保护中几种有机聚合物涂料的光降解》，《西北大学学报》，2005年第5期，第565～570页。
⑦李迎、王丽琴：《纳米材料在文物保护中应用的研究进展》，《材料导报》， 2011年第18期，第34～37页。
⑧严淑梅、周铁、黄建华、付倩丽、王伟峰、张群喜：《馆藏唐代壁画画面霉斑清洗剂的筛选试验研究》，《文物保护与考古科学》， 2010年第2期，第22页。
⑨王旭东：《中国西北干早环境下石窟和土遗址保护加固研究》，兰州大学出版社2003年版。
⑩马清林、陈庚龄、韩鉴卿：《古代织物的斜面平台清洗与装匣保护》，《文物保护与考古科学》，2001年第2期，第13页。
11梁嘉放：《关于纸质文物保护新方法的设想》，《文物保护与考古科学》，2005年第2期。
12张晓丽、鲁钢、金江、张金萍、郑冬青：《水性氧化聚乙烯蜡及其在纸质文物保护中的应用》，《中国造纸》，2010年第10期，第29页。
13邢慧萍、李玉虎、单晓娟：《陕西革命纪念馆纸质文献抢救修复保护研究》，《档案学研究》，2010年第3期。
14孙振乾、邱建辉、徐方圆、卢珊：《羟丙基壳聚糖对纸质文物保护的应用研究》，《化学与生物工程》，2005年第1期。
15何小津、王锦和：《电影胶片各类划伤识别及产生原因分析》，《 现代电影技术》，2010年第7期。