[发明专利]一种用于铁质文物保护的单宁酸缓蚀剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于铁质文物保护的缓蚀剂，更详细地涉及一种用于铁质文物保护的单宁酸缓蚀剂。

背景技术

采用磷酸盐、铬酸盐、单宁酸等材料对铁质文物进行缓蚀处理是应用较广泛的传统方法。

单宁酸不是单一的化合物，而是一种多酚混合物，化学组成比较复杂，存在于橡树、漆树等多种树木的树皮和果实中，随原料来源而异，大致可分两种：可水解单宁和缩合单宁。其中可水解单宁是常用的单宁，分子量为500-3000，其分子中具有酯键，是葡萄糖的没食子酸酯，可在酸或碱作用下分解为没食子酸及其系列物和糖类；缩合单宁是黄烷醇衍生物，分子中黄烷醇的2位通过碳-碳键与儿茶酚或苯三酚结合，不能通过水解而分解成可确认的简单物质。这两种单宁的鞣化皮革能力和还原能力大致相当。单宁酸分子中由于含有一定量的双酚或三酚基团，对金属表面保护具有非常重要的作用。

使用单宁酸作为铁质文物保护材料已多有报道，如：《刘恩迪，金属文物保护处理的两种方法，中国文物保护技术协会第二届学术年会论文集，2002，39-42》介绍了日本和印度文物保护专家在70℃下用5％单宁酸水溶液对海水打捞的轮船发动机进行浸泡缓蚀处理，取得较好效果。《张恒金，张晓岚，铁质文物的保护研究，中国文物保护技术协会第二届学术年会论文集，2002，60-70》采用磷酸二氢钠、铬酸钠和单宁酸复配溶液对铁质文物表面进行缓蚀钝化处理，提高了其抗腐蚀性能。《杨忙忙，铁器的保护与修复，中国文物保护技术协会首届学术年会论文集，2001》提到，当铁器完成脱氯、除锈后，就会显现出器物最原始的形状。若器物尚存在金属芯，常用单宁酸处理，其在铁器表面形成一种黑色稳定单宁酸盐，使器物与外界环境隔绝，阻止了腐蚀反应的发生，处理后器物表面微微发黑。若器物已完全腐蚀，没有必要用单宁酸处理。《T.R.Ross，R.A.Franics.Thetreatment of rusted steel with mimosa tannin.Corrosion Science.1978，18(4)：351-361.》根据红外光谱分析推测单宁酸与铁离子形成网状结构的五元环螯合物。《王济奎，刘宝春，蔡璐，张稠，周峰.A3钢表面的单宁酸化学转化膜.南京化工大学学报，1996，18(3)：54-57.》以单宁酸溶液处理Q235碳钢，在其表面获得了具有耐蚀性的化学转化膜。1999年和2004年中国国家博物馆在保护端门铁炮和山西永济浦津渡铁牛、铁人、铁柱铁器群时，采用单宁酸作为主要缓蚀材料[请参阅国家科技“十五”攻关计划课题《金属类文物的病害及其防治的研究》P1-128至1-131]。

对于单宁酸的使用方法，J.B.Pelikan认为针对不同情况需采用不同的处理方法，请参阅《J.B.Pelikan.Conservation of Iron with Tannin.Studies inConservation.1966，11(3)：109-115.》。

(a)对于有少量锈蚀的铁器。首先清洁表面，并用三氯甲烷、四氯乙烯或四氯化碳清洗，避免使用碱液，然后将其在温水中清洗5-10分钟，趁湿用单宁酸溶液(200g单宁酸、1升去离子水溶液和150ml乙醇混合)连续涂刷六次，干燥一至两天，黄褐色锈蚀会转变为蓝黑色，最后根据情况用漆或微晶石蜡封护。

(b)对于锈蚀严重的铁器。表面清洁、清洗后(同a)，趁湿用单宁酸溶液(200g单宁酸、1升去离子水溶液、150ml乙醇和100ml浓度为80-85％磷酸混合)连续涂刷四次，充分干燥后，用钢丝刷除去疏松铁锈，重复涂刷操作。之后用硬毛刷蘸取未加磷酸的单宁酸溶液(同a)至少重复涂刷四次。

相对于单宁酸在铁质文物上的使用，六偏磷酸钠更多地用于脱盐溶液中的缓蚀，而铬酸盐等缓蚀效果良好但毒性很大的缓蚀剂由于六价铬具有高毒性和致癌性，请参阅《US.Public Health Service.Toxicological Profilefor Chromium[R].Report No.ATSDR/TP288/10.1989.》，生产中存在废水排放所致的环境污染问题，故已受到各国环保法规日益严格的限制，不符合环境友好原则现已极少使用。铁质文物使用单宁酸后存在颜色深的缺点，其缓蚀效果也缺乏评价研究，因此，有必要对单宁酸的缓蚀效果进行评价，并针对其改变铁器外观的不足进行改进。

发明内容

本发明是基于“十一五”国家科技支撑计划项目课题“铁质文物综合保护技术研究”(课题编号：2006BAK20B03)的专利申请。