黏附文物自分层原理-博物馆文物陈列与文物保护研究

我国南方地区考古发掘出土的有机质文物，如纸张和纺织品（折叠的衣物、书籍等），由于在埋藏环境中长期受水的影响，纤维降解十分严重，质地脆弱不堪，且出土时常伴有严重的层间黏粘现象，因此需要对这些黏粘文物进行揭展（展开）。出土黏粘纸张和纺织品文物黏结力的产生和来源是多方面的，黏结过程是一个复杂的物理、化学过程。就丝织品出土状态而言，层间黏结是一种固—固界面的黏附，是通过两固界面的相互作用而产生的。这种界面上的相互作用既可以是胶黏物质（如丝胶的降解、黏土矿物等）对蚕丝与蚕丝界面间的黏附，也可以是界面上微观层面的机械嵌合作用，还可以是分子间的相互作用力（范德华力、氢键）。宏观上看，层间黏粘可以用界面现象中的胶接理论进行解释。胶接界面上的作用力主要有三类：①静力，如机械作用力和摩擦作用所产生的力，这类静力对界面胶接强度的贡献率理论上较其他两类较小。②界面分子间作用力，如由色散力、偶极力、诱导力与氢键等作用而产生的力，其对界面胶接强度的贡献率理论上要大于静力作用。③化学键，其对界面胶接强度的贡献率理论上最大，但出土丝织品层间黏结不大可能形成新的化学键。

机械作用力是造成纸张和纺织品文物黏结的原因之一。纸张和纺织品文物的埋藏环境情况复杂，降解了的产物，如丝胶或环境中的黏土矿物等物质通过挤压，进入纤维表面的空腔或凹凸部分，形成机械嵌合力，从而产生结合力。从物理化学的观点看，机械作用并不是产生黏结力的因素，但可以增加黏结效果。机械连接力的本质是摩擦力，类似钉子与木材的接合或树根植入泥土的原理。机械连接力对某些坚实而光滑的表面作用不显著，但纤维素和蚕丝是多孔性的，因此纸张和纺织品文物在埋藏环境中受机械力的作用，促进了层间黏结。

分子间作用力是造成纸张和纺织品文物黏结的主要原因。大量证据表明，表面现象与原子、分子之间的作用力有关，分子间相互作用理论是研究界面现象的基础理论。分子（或原子）间的相互作用可以根据其所产生的结果、有效作用距离、作用的性质等不同研究目的进行分类。分子作用力是考古发掘出土黏粘纸张和纺织品文物层间黏结力的主要来源，即色散力、诱导力和静电力、氢键的作用，是造成出土纸张和纺织品文物层间黏结的主要原因。而上述诸力的形成原因、作用机制、影响范围和作用力本质彼此均相类似，分子作用力广泛地存在于所有的黏结体系中。(www.xing528.com)

根据上述讨论可知，黏粘古代纸张和纺织品的揭展，以黏粘丝织品为例，应满足两大要求：一是需将脆弱的丝织品加固，使其强度提高至分子间作用力以上；二是揭展剂在加固丝织品的同时，所产生的层间作用力要小于分子间作用力，这两点是保证在揭展过程中丝织品不会被拉坏的前提条件。也就是说，揭展材料应符合“层内加固、层间分离”的要求，这就是黏粘文物自分层揭展原理。自分层揭展剂是由性能不同的多种成膜物质组成的溶液体系，将其涂覆在黏粘文物表面，在溶剂的挥发和加固剂固化过程中，能自发地产生组分迁移和相分离，形成各组成成分逐渐变化的梯度分层。其形成的机理为：不同聚合物的极性不同，分子间作用力不同，在介质中的溶解度也不同。因此，形成的是一个热力学上的不稳定体系。随着溶剂挥发和加固剂固化的进行，自分层揭展剂溶液体系组成不断变化，互不相容的组分在界面张力梯度的作用下，通过液相形成对黏粘文物的选择性润湿和对气相界面的趋向差异，进而使得两相相对流动，导致组分间的相分离，形成各组分的梯度分层结构，最终在达到降低层间黏结强度的同时，也满足了增加黏粘文物层内力学强度的要求。