丙烯酸樹脂B72丙酮溶液在陶瓷文物修復中應用比例研究

趙慧群

（上海城建職業學院，上海 201400）

0 引 言

丙烯酸樹脂B72（簡稱B72）因其無色透明，有良好的成膜性和穩定性，光線透過率高于玻璃，不易黃變；耐光、耐熱性好，耐受酸堿鹽侵蝕，有極好的柔韌性；可逆性強，適用于很多材質文物的保護修復，如陶瓷器、玻璃器、塑料制品、金屬器、木制品、石制品、紡織品等[1-2]。在國外是應用非常成熟的文物保護修復材料，國內也有很多B72用作加固劑或封護劑解決劣化酥碎病害，進行緩蝕封護的研究成果[3-4]。雖然該黏接劑應用范圍很廣，但從陶瓷文物修復流程出發，探討其在粘接、補全、涂層飾色流程中應用比例及方式的相關研究較少。在實際保護修復中，掌握其材料特性、制備和保存方式，確定它在粘接、補全和涂層飾色流程中的應用比例標準、適用范圍及與填充劑的配方，可以使修復者更加全面而充分了解B72材料和應用特性，選擇最簡便高效的作業方式，也為其他材質文物保護修復提供B72應用甄選方案。

1 材料特性與制備保存方式

B72英文名為 Paraloid B72或 Acryloid B72，其色澤形狀為無色無味、透明近小圓柱狀晶體，為熱塑性丙烯酸樹脂。主要成分是由70%的甲基丙烯酸乙酯和30%的丙烯酸甲酯共聚而成的聚合物（PEMA/PMA）。其?；瘻囟?0℃，溶解度參數9.3，透明涂膜的極限硬度（KHN）10～11，可溶于丙酮、丁酮、甲苯、二甲苯、四氯化碳等有機溶劑，也可溶于無水乙醇。常用溶劑為丙酮，不同比例的丙酮、無水乙醇、甲苯的溶劑混合物經常被用來改變其性狀[2，5-6] 。

B72樹脂為小晶體，有直接和懸空式浸泡兩種制備方式。第一種方法很難保證有限時間內樹脂的溶解度，只適合少量配制，無法達到實際工作需求量，通常選擇第二種配制方法。樹脂與丙酮稱量比例1∶2，如稱量100 g樹脂，放入醫用紗布或紗袋中，以無酸棉線系緊。擇一干凈廣口玻璃瓶，稱量瓶重及200 g丙酮，將丙酮倒入瓶中，紗布裝置的樹脂半浸入丙酮后懸空掛于中央后，擰緊耐溶劑瓶蓋，稱量重量（圖1）。待24 h后樹脂全部溶解，去除紗袋并稱量重量，敞口放入通風櫥，揮發多余丙酮，每隔3～4 h稱量，12～48 h內根據測量結果，直至獲得50%B72（同樣方法獲得60%）丙酮溶液。用磁力棒攪拌均勻，將其密封保存并標注配制日期與比例，也可灌入光素鋁質小管（圖2），方便攜帶至考古現場進行保護修復工作。其后根據保護與修復實際需求，在50%比例基礎上配制滿足粘接、填充、加固、封護等不同用途、不同比例的B72丙酮溶液。在配制過程中加入0.1%的氣相二氧化硅可改變黏接劑的流變性，控制其塑性、觸變性和粘度特性。對水敏感的文物材質在其黏接劑中加入疏水型氣相二氧化

圖1 懸空浸泡式制備法配制B72丙酮溶液Fig.1 Preparation of B72 in acetone by suspension

2 B72丙酮溶液在陶瓷文物保護中的應用比例分析

2.1 B72丙酮溶液應用比例研究現狀

圖2 50%B72丙酮溶液20 mL裝Fig.2 50%B72 in acetone in 20 mL tube

陶瓷文物常見病害有胎質受損（開裂、碎片變形、缺損）、表層剝落（釉層、彩繪、泥釉）、老舊修復等。其中破碎及缺損是最主要病害，按照“最小干硅后，除改變黏接劑流變性外，固化后干燥黏接劑薄膜還會排斥水和大氣中的水分[7]，反之則加入親水型氣相二氧化硅。預、材料兼容及可逆”等科學修復基本原則[8-9]。對陶瓷文物進行科學保護修復過程中，所選擇的黏接劑常常會在加固、封護、粘接、補全、飾色等不同流程中得到應用。為此以美國佛利爾美術館、大都會藝術博物館為比較對象，梳理國內外B72丙酮溶液在陶瓷文物保護中的比例、病害處理范圍等應用及研究現狀（表1）。

表1 B72丙酮溶液在陶瓷文物保護中的應用與研究現狀Table 1 Application of B72 in acetone to the conservation of ceramics and research status

表1顯示B72丙酮溶液在陶瓷文物保護中以不同比例進行病害處理是比較科學的修復方法，作為粘接型黏接劑、封護劑和加固劑均有相關比例研究，但作為補全、涂層飾色處理，并無相關比例研究實例。從美國來看B72丙酮溶液基本不用于涂層飾色，其余用途部分有應用比例標準。從國內來看B72丙酮溶液并無相對統一的應用比例標準研究，作為黏接劑、封護劑的應用研究僅有零星個案。而實例研究成果最多、應用比較成熟的是加固劑和封護劑的用法。對此文章不作討論，重點討論B72丙酮溶液用作粘接、補全、涂層飾色的應用比例標準、適用范圍及與功能相匹配的填充劑配方。

2.2 確立B72丙酮溶液應用比例標準及范圍

將B72丙酮溶液以應用比例標準的方式實施保護修復工作，更加科學簡便高效。討論B72丙酮溶液用作粘接、補全、涂層飾色黏接劑的比例標準和應用范圍?？梢砸粤炕绞浇鉀Q經驗層面的適量作業難度。根據B72丙酮溶液不同功能，確定了不同的應用比例標準和適用范圍，并描述材料特性（表 2）。

表2 B72丙酮溶液應用比例標準、適用范圍和材料特性Table 2 Proportion，application scope and material properties of B72 in acetone

表2顯示出B72丙酮溶液在陶瓷修復不同流程中的常用比例，修復者可根據流程需要直接選擇相應比例標準進行作業，并依據文物本體材料特征，在適用范圍內進行調整。不僅可以提供簡便高效的修復方法，而且也為經驗層面的作業方式提供科學量化依據。為此從粘接、補全和涂色飾色三個方面，對表2中B72的應用比例標準和適用范圍分別進行實驗，并結合實際修復作品狀態，討論其材料特性與應用效果，為不同流程中應用比例標準、適用范圍及與填充劑的配方確定提供依據。實驗條件均在溫度22℃，濕度55%環境下進行，所選填充劑為金猴牌藥用滑石粉、天雅牌天然礦物質粉。

2.2.1 粘接型黏接劑應用比例標準及范圍討論

黏接劑的固化方式（冷卻、溶劑揮發、化學反應等）、固化溫度、固化壓力和固化時間的各種因素對粘接效果均有影響[1]。粘接流程的基本工作原理為：手持式人工施加壓力粘接，固化時間越短越好，黏接劑殘留越少越好。固化時間長的黏接劑需要借助于壓敏膠帶、熱熔膠等助黏劑來替代手工作業。因此理想又高效的粘接型黏接劑有以下工作特點：在手持式人工施力并盡可能擠出余膠的作業條件下（60 s內為宜），固化時間越短越好，余膠易處理，不易流淌污染器表。

B72丙酮溶液為溶劑型黏接劑，丙酮沸點為56℃，極易揮發。在博物館工作環境下，手持施壓后的固化時間長短直接影響工作效率和方法，因此確定應用比例標準尤為關鍵。佛利爾美術館常用比例標準為50%，個別案例為60%。國內部分研究著作提及B72可以用作黏接劑，有些文章提及陶器常用黏接劑是B72，并提出“厚胎者調制的略稠一些，薄胎者調制的略稀一些”的觀點[1，15]。只是對B72丙酮溶液作黏接劑用法的經驗式描述，無相關比例標準。周理坤等提出15%Paraloid B72丙酮溶液粘接性能優于502膠和914膠，適用于做陶器黏接劑，在相對濕度60%條件下，粘接3 mm厚度陶片，達到基本能承載一定負荷的固化時間在15 min以上。在實際工作中15%B72固化時間在15 min以上，難以獲得手持式簡便高效的修復工作效率。黏接劑適宜的初始固化和作業時間可起到事半功倍的效果，恰當的應用比例標準尤為重要。

表2顯示B72丙酮溶液比例越高，液體內聚力越大，粘性及粘稠度越強，越不易鋪展，越易拉絲結膜，初始固化和作業時間越短；濃度越低，液體表面張力越小，粘性越弱，易鋪展，不易拉絲結膜，初始固化和作業時間越長。為滿足粘接流程的高效簡便的作業要求，需要對四種濃度的材料特征進行比較、篩選。理想的應用標準比例既要有較好的粘接強度，又要有較強的內聚力和滿足手持作業的初始固化時間。B72丙酮溶液拉絲結膜狀態可直接反映其內聚力和表面張力大小、鋪展狀態和可供作業的固化時間和粘性。為此用上海億美000號勾線筆分別蘸取35%、40%、50%、60%的B72丙酮溶液涂抹在白色瓷板上，觀察其拉絲和結膜時間（圖3）。為更好地了解這四種濃度B72丙酮溶液作為粘接型黏接劑的應用比例標準和適用范圍，選用6 mm和12 mm兩種厚度的夾砂陶作為實驗標本（圖4），觀察兩組厚度陶片手持式粘接初始固化時間（圖5）和施膠狀態（圖6～7）。

圖3 四種比例B72丙酮溶液拉絲結膜時間Fig.3 Drawing and filming time of four proportions of B72 in acetone

圖4 兩組陶片實驗標本Fig.4 Two kinds of pottery fragments for test

圖5 兩種厚度陶片手持式粘接初始固化時間Fig.5 The first set time of two kinds of pottery fragments by hand-held bonding

圖3 中拉絲結膜時間指的是最佳作業時間上限，超出這個時間再實施粘接難度大或無法粘接。拉絲結膜時間越短，內聚力和表面張力越大，粘性越強，手持作業時間越短，固化時間越短。60%和50%為理想的手持式作業時間，40%和35%時間較長。在實際工作中，當手工粘接碎片時，需要人工施力等待黏接劑初始固化至撤離手部壓力，這個時間越短越好。與此同時，粘接過程中，斷面的黏接劑既要有一定粘接強度，又不能殘留過多，以免施膠過多造成器物拼接不上。因此，又需要留出充足的時間擠出余膠。

從圖4～5兩種厚度陶片粘接過程中可放手初始固化時間來看，40%和35%時間比例長，特別是厚胎器物常常在這個時間后需借助壓敏膠帶幫助粘接，而35%有時因丙酮含量多，滲透性強，常常會發生溢出表面或手部壓力不足發生失敗現象（圖7）。從圖6厚胎夾砂陶片斷面施膠來看，35%容易流淌或滲透，不容易拉絲結膜，瞬間粘接的強度低，其余比例均在45 s內在斷面發生拉絲結膜或氣泡現象，瞬間粘接強度高，其中60%拉絲、結膜和起泡現象最嚴重，時間最短。圖7為5 mm厚陶片黏接劑固化后施膠或擠出余膠后的表面狀態。若沿著斷面正中施膠得當，無論哪種比例均可以展示出表面無余膠殘留狀態；但如出現施膠過量，余膠不易溢出表面，被擠壓時會呈小塊凝結狀態（圖7）。余膠固化后極易用手術刀片或蘸取丙酮的棉簽去除，這種狀態基本發生在40%、50%、60%B72丙酮溶液上。而35%極易發生溢出粘接面污染表面現象（圖7）。只能用棉簽蘸取丙酮處理，余膠殘留多且處理時間長。

圖6 四種比例B72丙酮溶液施膠狀態Fig.6 Conditions of four proportions of B72 in acetone after being executed

圖7 粘接后余膠狀態Fig.7 Different conditions of the glue after bonding acetone

通過上述實驗，發現40%、50%和60%更適合用作粘接型黏接劑，60%因拉絲、結膜和起泡時間過短，固化時間過快，可作業擠出余膠時間過短。40%因初始固化時間較長，厚胎器物往往需要膠帶類助黏劑，對不熟悉B72材料性能或應用不熟練的修復者而言作業難度大。50%B72丙酮溶液無論是初始固化與擠出余膠可作業時間均更適合手持式作業方式，是理想的粘接型黏接劑應用比例標準。其余40%和60%可根據陶瓷文物胎體狀態進行選擇，圖5表明厚胎器用60%、薄胎器用40%處理更加簡便高效，科學地解釋了“厚胎者調制的略稠一些，薄胎者調制的略稀一些”的經驗式應用表述，而35%不適合用作粘接型黏接劑。從圖3～4來看前三種比例應用時極易拉絲，黏接前將勾線筆沾取丙酮溶劑再蘸取黏接劑，可降低拉絲情況發生時的作業難度。

2.2.2 補全型黏接劑應用比例標準及范圍和填料配方實驗與討論 在處理缺損病害時，從材料兼容和可逆性角度出發，補全方式和填料選擇需與胎質近似的材料組成。除用半水硫酸鈣為主要成分的石膏補全外，常用方式是黏接劑和藥用滑石粉（主要成分為含水硅酸鎂）、玻璃微晶粉（主要成分為二氧化硅和三氧化二鋁）調制而成的白色或有色補全填料。黏接劑型填料補全流程基本工作原理與要求：既要有足夠的液態和表面張力與滑石粉充分融合，又要有較好的粘性與文物本體材料相兼容；黏接劑與填充劑調制的填料比例適中，無氣泡；在可控塑型時間內，呈易塑型糊狀，殘留物易去除；固化時間越短越好，固化后強度適中并適宜打磨。

以美國50%為應用比例標準，依據經驗加入適量丙酮進行稀釋，并加入適量填充劑進行調制，無黏接劑和填充劑比例參考。加入丙酮進行稀釋表明50%的B72丙酮溶液作為補全黏接劑樹脂含量高，而且應用過程因無準確應用比例標準，常出現固化快、多氣泡、作業時間可控性差等問題，與器物本體材料的兼容性較差（圖8）。為此按照黏接劑和滑石粉重量比1∶0.5調制填料進行實驗，觀察五種填料的材料性能和狀態（表3）。

圖8 依據經驗調制的50%B72填料呈多孔狀Fig.8 Porous filling made by 50%B72 with pigments and talc without proportions

表3 五種比例填料的性能和狀態Table 3 Properties and conditions of fillings made by five proportions of B72 in acetone with talc

（續表3）

表3及粘接型黏接劑應用實驗結果表明40%以上B72丙酮溶液因樹脂含量高，極易拉絲結膜起泡，內聚力和表面張力過大，不易與滑石粉充分融合或固化時間過快，塑型時間可控性差，不適合與滑石粉調制成補全填料；而35%、25%B72丙酮溶液易與滑石粉充分融合，適宜用作補全型黏接劑；但25%B72丙酮溶液比35%B72丙酮溶液粘性更弱，固化與作業時間較長。從補全流程的工作原理與要求來看，35%B72丙酮溶液是理想的補全型黏接劑應用比例標準，25%～35%為其適用范圍。

陶瓷修復通常分三種類型：考古修復、展覽陳列修復和美術修復（商品修復）[8]，白色補全填料主要是滿足于考古修復需求（圖9）。在實際修復工作中，為更好地達到展覽陳列或美術修復要求，往往會加入礦物質粉調制有色補全填料（圖10）。依據補全流程工作原理與要求，黏接劑與填充劑的調制比例直接關乎到修復者的工作效率和作業難易程度。為此在35%B72丙酮溶液中按照重量比1∶0.5、1∶1、1∶1.5 加入滑石粉，觀察填料性能及狀態，確定35%B72丙酮溶液補全黏接劑與填充劑的最佳填料比例，使補全工作更加簡便高效。

圖9 B72考古修復白色補全Fig.9 White filling for archaeology research of B72

圖10 B72展覽陳列修復有色補全Fig.10 Colored filling for exhibition of B72

表3表明35%與滑石粉重量比1∶0.5的填料可用作補全材料，但固化時間過長，低于此比例流動性過強，易流淌，呈不易塑型糊狀，不太適合做補全填料最佳配方。為確定補全黏接劑與填充劑的最佳配方比例，選擇35%B72丙酮溶液與滑石粉重量比1∶1和1∶1.5兩種配方觀察填料的材料性能和狀態，并與1∶0.5做比較分析（表4）。 表4表明1∶1與1∶0.5和1∶1.5配方比例填料相比，優勢十分明顯：與文物本體材料兼容性好，易鋪展，塑型時間可控性強，固化時間快，固化后強度適中并適宜打磨，表面光澤度與強度好（圖11）。

圖11 1∶1白色填料打磨后表面狀態Fig.11 Sanding surface of white filling made by 35%B72 in acetone with talc by 1∶1

表4 35%B72丙酮溶液與滑石粉填料性能與狀態Table 4 Properties and conditions of fillings made by 35%B72 in acetone with talc

通過上述實驗，35%B72丙酮溶液為理想的補全型黏接劑應用比例標準，和滑石粉以重量比1∶1調制的填料為最佳配方比例，1∶0.5～1∶1配方為可操作范圍，超過1∶1后填料難以直接填充。有色補全填料是先在35%B72丙酮溶液中加入礦物質粉調制出與器物胎質或表面相近的基礎顏色，再以重量比1∶1與滑石粉調制而成，礦物質粉的加入量以毫克計算，不影響整個應用比例標準。有色補全團是后兩種修復類型的基礎近色處理，在完成打磨后，基本能達到“可辨識”展覽陳列修復標準（圖12）。為更好地進行下一步的處理，在調制有色補全團時，顏色比器物表面或胎質略淺淡。

圖12 1∶1有色填料打磨后表面狀態Fig.12 Sanding surface of colored filling made by 35%B72 in acetone with pigments and talc by 1∶1

2.2.3 涂層飾色型黏接劑應用比例標準和填料配方實驗與討論 涂層飾色是陶瓷文物修復的最后階段，除考古修復外，其余兩種類型修復常需要進行此步驟處理。若有色補全團與器物表面或胎質色澤過渡自然，達到展覽陳列修復標準，也可以省略此步驟。為了更好地展示效果，需要對白色補全團、色差較大的有色補全團進行表面似色處理。這種似色就是通常所說的修舊如舊。不同類型的陶瓷文物，其涂層飾色可以選擇不同方法，美國是用golden丙烯酸乳狀顏料進行涂層飾色，國內以蟲膠酒精溶液進行傳統飾色。因蟲膠是以紫膠樹脂為主體的有色樹脂，與B72樹脂材料相比，缺點非常明顯：強度不足、時間長變硬變脆、老化后不可溶解和去除[1]。有色，老化期短，可逆性差（圖13）。B72樹脂因其優良的化學及物理性能，作為加固劑和封護劑在各類文物中得到廣泛應用，可以成為其替代材料。

圖13 蟲膠老化后狀態Fig.13 Condition of the shellac adhesive after aging

涂層飾色基本工作原理：根據器物表面特征以筆涂、拍打、刷彈點撥等方式上色，黏接劑與礦物質和滑石粉調和的飾色顏料，既要有足夠的表面張力滿足作業時間可控性，又要有充分的粘性使飾色顏料迅速附著于補全表面而不易脫落。粘性和作業時間間隔適中，固化后易打磨并有較好的附著力。通過對粘接、補全型黏接劑應用比例標準和適用范圍實驗和討論，結合涂層飾色流程工作要求，25%～35%的補全型黏接劑不適宜用作涂層飾色。為此以20%、15%和10%三種濃度與礦物粉（加入劑量以毫克計算，不影響黏接劑與滑石粉的比例，因此不計算其重量）和滑石粉以1：1重量比調制涂層飾色材料，根據其性能及作業后狀態確定應用比例標準和范圍（表5）。

表5 涂層飾色黏接劑應用狀態分析Table 5 Application conditions of three proportions of B72 in acetone as coating adhesives

表5顯示10%、15%、20%B72丙酮溶液可以作為涂層飾色的黏接劑，15%可控性作業時間、粘性適中，特別是固化后做舊處理效果好（圖14）。因此，對大多數陶瓷文物而言，15%B72丙酮溶液是理想的涂層飾色應用比例標準，還可以根據器物胎質及表面特征選擇20%、10%進行處理，如器表堆積酥松的陶器，為獲得與器表相似的堆積效果，直接用10%進行作業效果較好（圖15）。

表5和圖14表明15%B72丙酮溶液與飾色填充劑以重量比1∶1調和而成的飾色顏料適合脫脂棉點拍或拍打方式作業，特別適合第一層大面積上色和粗糙陶器表面做舊處理。在實際修復工作中，往往是多種方式交替使用，除了脫脂棉點拍或拍打方式外，有些器物表面比較細膩光滑或磨光，常需要用自制小平頭筆以筆涂、刷彈點撥等方式上色。這種作業對黏接劑與填充劑的比例有一定要求：易流動或液態，筆涂或噴彈均勻，作業間隔時間不宜過短，色料顆粒細小不明顯，分布均勻。表5中1∶1飾色顏料應用狀態來看，適合點拍或拍打作業要求，此處不再重復實驗和討論。選擇15%B72丙酮溶液與礦物質粉及滑石粉以1∶0.5、1∶0.8質量比進行調制，觀察點刷彈撥作業狀態，確定涂層飾色顏料的調制配方比例。為更好地了解兩種比例的應用狀態，以綠色調和料代表1∶0.5配方，以白色調和料代表1∶0.8配方進行實驗（表6）。

圖14 15%B72丙酮溶液上色效果對比圖Fig.14 Conditions before and after treatment with 15%B72 in acetone as the coating adhesive

圖15 10%B72丙酮溶液上色效果對比圖Fig.15 Condition before and after treatment with 10%B72 in acetone as the coating adhesive

表6 涂層飾色黏接劑應用狀態Table 6 Application conditions of 15%B72 in acetone as the coating adhesive

表6顯示1∶0.5配方調制的顏料因丙酮含量較多，刷彈點撥時色料表面張力小，在器表顆粒堆積分布均勻，肉眼觀察不明顯（圖16）。打磨后表面光滑，特別適宜對器表光滑的器物做涂層飾色處理，但打磨后有一定色差，適合可辨識展覽陳列修復（圖18）。如想達到無差別修舊如舊的美術修復效果，需要和丙烯酸乳狀顏料、水粉、國畫顏料等其他飾色材料配合使用。1∶0.8配方調制的顏料較濃稠，彈刷時液態不足，內聚力過大，初始固化時間短，易形成大小不一、分布不勻、顆粒明顯的堆積（圖16）。適合對粗糙表面進行堆積做舊處理，與1∶1配方結合使用，可以達到無差別修舊如舊的美術修復效果（圖19）。

圖16 兩種配方刷彈點撥上色后狀態Fig.16 Condition of coat painting by spraying with a rush or script liner

圖17 用B72黏接劑對青花瓷蓋進行補全Fig.17 The loss of a blue and white porcelain lid filled by B72 adhesive

圖18 可辨識展覽陳列修復Fig.18 Color aberration restoration for exhibition

圖19 美術修復效果Fig.19 Condition of art restoration

3 結 論

文章對丙烯酸樹脂B72的材料性能、配制保存方式做了全面介紹，同時提出B72丙酮溶液在陶瓷文物粘接、補全、涂層飾色流程中應用比例標準分別為50%、35%、15%，并分析了不同應用比例標準在三個流程中的工作效果以及與填充劑調制的配方比例。文物保護修復者在工作中可根據各個流程作業要求，選擇對應比例標準和調制配方直接作業，也可根據陶瓷文物胎質特征、病害狀態特征在提供的適用范圍內進行調整應用。通過量化標準提高修復工作效率，可為考古出土大宗陶瓷文物整理修復工作提供科學高效的選擇方案，也可為館藏陶瓷和其他材質文物提供粘接、補全、涂層飾色B72丙酮溶液應用甄選方案。

B72丙酮溶液在應用過程中顏色加深現象比較明顯，成因及如何改性目前尚屬研究空白。此外陶瓷文物因燒造溫度、胎質成分、體量大小、胎質厚薄等不同因素，文物本體存在著很大差異。B72丙酮溶液在陶瓷文物中的適用范圍也未做詳細分析，作為粘接型黏接劑難以解決胎質致密、孔隙率低或無、高溫瓷器如青花的粘接工作，作為補全型黏接劑卻能解決陶瓷文物補全問題，并且穩定性好。其成因為何，如何以科學方式進行界定有待今后研究來解決這些問題。

致 謝：本研究部分標本來源于太倉樊村涇元代遺址出土陶瓷，承蒙蘇州市考古研究所張志清、劉暢提供便利與建議，特此致謝！