本發(fā)明屬于文物保護(hù)材料，涉及一種加固出土飽水糟朽骨角質(zhì)文物的方法，具體而言，涉及一種將三維網(wǎng)狀羥基磷灰石用于加固出土飽水糟朽骨角質(zhì)文物的方法。

背景技術(shù)：

1、古代人類骨骼、獸骨、牙齒等骨質(zhì)文物是研究人類發(fā)展歷史和自然界發(fā)展歷史的重要實(shí)物證據(jù)。雖然在結(jié)構(gòu)上各有特點(diǎn)，但它們的成分相似，均由有機(jī)與無機(jī)成分組成。無機(jī)成分以羥基磷灰石為主，使其具備優(yōu)良的抗裂、抗壓、抗折等機(jī)械性能；而有機(jī)成分主要由骨膠原蛋白、蛋白質(zhì)等構(gòu)成，對骨質(zhì)材料的韌性起著重要作用。這些成分在三維空間內(nèi)相互交織，形成具有特殊結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料。

2、在長期的地下埋藏環(huán)境中，骨質(zhì)材料的有機(jī)部分(如蛋白質(zhì)、脂肪等)逐漸被環(huán)境中的礦物質(zhì)，如二氧化鈣(sio2)和碳酸鈣(caco3)所替代，導(dǎo)致骨質(zhì)逐漸礦化，形成相對穩(wěn)定的化石。然而，考古發(fā)掘中經(jīng)常遇到大量尚未礦化的骨角質(zhì)文物，如三星堆出土的古象牙、長江中游地區(qū)如屈家?guī)X文化、石家河文化時(shí)期遺址出土的人骨、南方地區(qū)如良渚遺址等地出土的人骨、獸骨，以及北方地區(qū)如山東大汶口文化遺址、殷墟遺址墓葬出土的象牙雕等等。這些文物由于埋藏時(shí)間較短，尚未完全化石化，易受其自身成分、周邊土壤、環(huán)境溫濕度變化、水分作用、酸堿度、可溶鹽、霉菌、動植物多重因素影響，出現(xiàn)嚴(yán)重的糟朽現(xiàn)象，內(nèi)部極為脆弱，亟需保護(hù)加固。

3、當(dāng)前，出土的飽水糟朽骨角質(zhì)文物的加固是國際公認(rèn)的難題之一，核心問題在于缺乏滲透深度高、兼容性好且具有適宜膠結(jié)強(qiáng)度的加固材料?，F(xiàn)有技術(shù)主要依賴有機(jī)材料，例如蟲膠、聚乙二醇(peg)、丙烯酸樹脂和有機(jī)硅樹脂等。然而，這些材料與文物不完全兼容，滲透性差，易老化變色。此外，盡管一些改性水玻璃雜化材料能夠替換骨角質(zhì)文物內(nèi)部的水分并填充孔隙，但也存在不兼容、破壞文物原真性的問題。

4、羥基磷灰石(hap)是許多生物體的重要無機(jī)成分，也是骨角質(zhì)文物基體的主要組成成分。在骨角質(zhì)文物基體中引入羥基磷灰石，不僅可以保留文物的原真性，其化學(xué)性質(zhì)也非常穩(wěn)定，且溶解度極低。此外，羥基磷灰石具有適中的力學(xué)強(qiáng)度，與基體膠結(jié)性能良好，具備成為骨角質(zhì)文物保護(hù)材料的天然優(yōu)勢。然而，由于出土的飽水糟朽骨角質(zhì)文物非常脆弱，過度失水或過量補(bǔ)水都可能導(dǎo)致文物崩解。加之這些文物含水量較高，要求加固材料在骨角質(zhì)文物內(nèi)部合成的同時(shí)，還需實(shí)現(xiàn)水分的安全置換?；诖?，在文物內(nèi)部合成羥基磷灰石需要克服諸多工藝挑戰(zhàn)，需確保材料具有足夠的滲透深度，并滿足形成的羥基磷灰石結(jié)構(gòu)的特定要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有材料和工藝的不足，提供一種加固出土飽水糟朽骨角質(zhì)文物的方法，具體涉及一種將三維網(wǎng)狀羥基磷灰石用于加固出土飽水糟朽骨角質(zhì)文物的方法。該三維網(wǎng)狀羥基磷灰石是一種無機(jī)材料，具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、力學(xué)強(qiáng)度適中和膠結(jié)性能優(yōu)良等特點(diǎn)。本發(fā)明提出一種通過多次“安全失水-應(yīng)用加固材料(快速補(bǔ)水)”的“以骨補(bǔ)骨”循環(huán)工藝，克服了現(xiàn)有加固材料滲透深度不足，僅作用于文物表層較大裂隙、難以深入內(nèi)部細(xì)小裂隙的局限性。該方法有效避免了因失水過多或補(bǔ)水過量引起文物崩解的風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)對出土飽水糟朽骨角質(zhì)文物的有效加固和保護(hù)。

2、由于出土飽水糟朽骨角質(zhì)文物含水量較高，加固材料在文物內(nèi)部合成的同時(shí)還需實(shí)現(xiàn)水分的安全置換。通過合適的原材料和工藝，在文物基體內(nèi)形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的羥基磷灰石，既能滿足文物透氣性的需求，又能與文物基體良好結(jié)合，填充內(nèi)部大小孔隙，從而實(shí)現(xiàn)文物的安全脫水與加固。

3、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

4、本發(fā)明提供了一種通過三維網(wǎng)狀羥基磷灰石加固出土飽水糟朽骨角質(zhì)文物的方法，具體包括以下步驟：

5、(1)在恒定溫度和濕度的環(huán)境中對出土飽水糟朽骨角質(zhì)文物進(jìn)行失水處理；

6、(2)將所得失水的出土飽水糟朽骨角質(zhì)文物表面加入鈣源溶液，再次在恒定溫度和濕度的環(huán)境中進(jìn)行失水處理；

7、(3)在步驟(2)所得失水的出土飽水糟朽骨角質(zhì)文物表面加入磷源溶液，再次在恒定溫度和濕度的環(huán)境中失水處理；

8、(4)多次重復(fù)步驟(2)至(3)。

9、進(jìn)一步地，所述出土飽水糟朽骨角質(zhì)文物為出土飽水糟朽象牙。

10、進(jìn)一步地，當(dāng)采用兩種鈣源進(jìn)行加固時(shí)，鈣源包括第一鈣源和第二鈣源，步驟(1)后，先使用第一鈣源進(jìn)行步驟(2)至(4)，再使用第二鈣源替換第一鈣源重復(fù)步驟(2)至(4)，以使出土飽水糟朽骨角質(zhì)文物被三維網(wǎng)狀羥基磷灰石加固。

11、進(jìn)一步地，當(dāng)采用兩種鈣源進(jìn)行加固時(shí)，所述第一鈣源和第二鈣源的失水處理時(shí)間相等。優(yōu)選的，所述第一鈣源和第二鈣源的失水處理時(shí)間為7天。

12、進(jìn)一步地，鈣源包括甲酸鈣、乙酸鈣、丙酸鈣、納米氫氧化鈣中的至少一種，磷源為磷酸氫二銨。

13、進(jìn)一步地，當(dāng)鈣源為甲酸鈣、乙酸鈣、丙酸鈣時(shí)，所述鈣源溶液的溶劑為水；當(dāng)鈣源為納米氫氧化鈣時(shí)，所述鈣源溶液的溶劑為異丙醇；所述磷源溶液的溶劑為水。

14、進(jìn)一步地，步驟(2)中所加入的鈣源和步驟(3)中所加入的磷源的摩爾比為(0.05-1):(0.2-0.8)。優(yōu)選為(0.34-1):0.6。

15、進(jìn)一步地，當(dāng)鈣源為甲酸鈣、乙酸鈣、丙酸鈣時(shí)，所述鈣源和磷源的摩爾比為1:0.6；當(dāng)鈣源為納米氫氧化鈣時(shí)，所述鈣源和磷源的摩爾比為0.34:0.6。使用鈣源溶液和磷源溶液作為在出土飽水糟朽骨角質(zhì)文物中合成羥基磷灰石的前驅(qū)體溶液，甲酸鈣、乙酸鈣、丙酸鈣溶于水形成有機(jī)鈣水溶液，其具有較高的滲透性，能夠與磷源在出土飽水糟朽骨角質(zhì)文物內(nèi)部細(xì)小裂隙中生成羥基磷灰石。氫氧化鈣為納米懸浮液，能夠與磷源在出土飽水糟朽骨角質(zhì)文物表面大裂隙中生成羥基磷灰石。

16、進(jìn)一步地，步驟(1)至(3)中，所述恒定溫度和濕度的環(huán)境中，溫度為20-25℃，濕度為80-90％。優(yōu)選的，所述恒定溫度和濕度的環(huán)境中，溫度為25℃，濕度為85％。由于出土飽水糟朽骨角質(zhì)文物的埋藏環(huán)境為高濕環(huán)境，故保存在高濕環(huán)境，避免文物過度失水而損壞。

17、進(jìn)一步地，步驟(4)中，多次重復(fù)至出土飽水糟朽骨角質(zhì)文物顏色色差δe<5。重復(fù)時(shí)間根據(jù)加固材料(鈣源溶液和磷源溶液)的施加量以及出土飽水糟朽骨角質(zhì)文物本身的狀態(tài)來判斷，具體在出土飽水糟朽象牙文物上來說，當(dāng)加固材料滲透速度明顯變緩，同時(shí)使用色度儀測量出土飽水糟朽象牙顏色色差δe，當(dāng)δe<5后即可停止，不同的文物根據(jù)其具體情況可能不同。

18、進(jìn)一步地，步驟(2)至(3)中，失水處理時(shí)間為10-20h；步驟(4)中，多次重復(fù)處理后，累積失水處理時(shí)間為10-20天。優(yōu)選的，步驟(2)至(3)中，失水處理時(shí)間為12h；步驟(4)中，多次重復(fù)處理后，累積失水處理時(shí)間為14天。

19、進(jìn)一步地，所述鈣源溶液和磷源溶液的質(zhì)量添加量等于添加前失水處理的失水量。

20、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下特點(diǎn)：

21、1)本發(fā)明提供的一種加固出土飽水糟朽骨角質(zhì)文物的方法，即多次“安全失水-應(yīng)用加固材料(快速補(bǔ)水)”的“以骨補(bǔ)骨”循環(huán)工藝，有效實(shí)現(xiàn)了飽水糟朽骨角質(zhì)文物的安全脫水和加固，避免了因大量失水或補(bǔ)水導(dǎo)致文物崩解的風(fēng)險(xiǎn)；

22、2)本發(fā)明使用鈣源溶液和磷源溶液作為在出土飽水糟朽骨角質(zhì)文物中合成羥基磷灰石的前驅(qū)體溶液，具有較高的滲透深度。有機(jī)鈣水溶液和納米氫氧化鈣懸浮液同時(shí)作為鈣源，并同磷源一起分步用于加固出土飽水糟朽骨角質(zhì)文物時(shí)，因有機(jī)鈣水溶液具有較高的滲透性，能夠與磷源在內(nèi)部生成三維網(wǎng)狀羥基磷灰石，納米氫氧化鈣懸浮液能夠與磷源在較大裂隙中生成三維網(wǎng)狀羥基磷灰石，三維網(wǎng)狀羥基磷灰石與文物基體材料兼容性好，能夠有效結(jié)合文物基體，具有優(yōu)良的孔隙結(jié)構(gòu)，同時(shí)三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可以滿足骨角質(zhì)文物的透氣性需求；

23、3)本發(fā)明提供的一種加固出土飽水糟朽骨角質(zhì)文物的方法，不僅能針對骨角質(zhì)文物內(nèi)部細(xì)小裂隙進(jìn)行加固保護(hù)，還能針對骨角質(zhì)文物內(nèi)部較大裂隙進(jìn)行修護(hù)保護(hù)，有效地提高了加固效果；

24、4)本發(fā)明制備的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的羥基磷灰石具備高滲透深度、與骨角質(zhì)文物基體材料良好的兼容性和結(jié)合性、以及優(yōu)良的孔隙結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)，能有效提高對骨角質(zhì)文物的加固效果。