[发明专利]一种用于饱水木质文物冷冻干燥的前处理方法

说明书

本发明提供一种用于饱水木质文物冷冻干燥的前处理方法，包括如下步骤：将饱水木质文物浸泡于0.5％‑2wt％的氢键抑制剂溶液中，并调节氢键抑制剂溶液的pH值近中性范围，浸泡温度20‑50℃，固液体积比为1:5‑1:20，浸泡渗透时间为1天或以上；浸泡后，吸水纸将饱水木质文物表面水分吸去，于‑30℃至‑10℃预冻结。本发明用针对木材组分氢键重组导致收缩的问题，采用氢键抑制剂溶液浸泡的方法，形成苯硼酸‑纤维素氢键复合物、苯硼酸‑木质素氢键复合物等结构，抑制饱水木质文物中纤维素等木材组分中的氢键在干燥过程中发生重组及相应的收缩，改善常规冷冻干燥法的不足，进一步提高饱水木质文物的脱水定形效果。

技术领域

本发明属于文物保护技术领域，具体涉及一种用于饱水木质文物冷冻干燥的前处理方法。

背景技术

木质文物是考古出土的重要文物类型，其中以饱水木质文物最为常见。在水浸环境中，化学及生物腐蚀作用导致木材逐渐腐朽，饱水木质文物中的木材结构、化学组成和物理性质均发生不同程度的劣化。为了长期保存，饱水木质文物必须合理的脱水定形，但未采取保护措施的饱水木质文物在脱水过程中将发生严重收缩、变形以致外观的损毁，故须采取有效的脱水定形措施。现有饱水木质文物脱水定形方法包括冷冻干燥法、超临界流体干燥法、溶剂置换法等，这些方法主要通过消除或减小液体的表面张力减少文物干燥时的收缩。另外，也可使用天然树脂加固法、聚乙二醇加固法、单体聚合加固法等加固方法提升文物的强度以抵抗干燥时的收缩应力，减少收缩。CN105509192B专利公开了一种用于含水文物冷冻干燥保存的除湿空调系统及方法，CN113551326A专利公开了一种含水文物冷冻干燥除湿空调系统，可用于饱水木质文物脱水定形；CN115401757A专利公开了一种利用聚乙烯亚胺和1,4-丁二醇二缩水甘油醚缩聚对饱水木质文物完成脱水加固定形的方法；CN115446937A专利公开了一种原子转移自由基聚加固木质文物的方法，可提升木质文物的尺寸稳定性，抑制干燥收缩；CN106985237B专利提供了一种木质文物脱水定型加固剂的制备方法。这些方法中，饱水木质文物的脱水定形方法仍难以满足当前的保护工作实际需求，主要体现在干燥收缩、文物及人员的安全性和工艺便捷三个方面难以兼顾。以广泛应用的几种方法为例，冷冻干燥法可消除液体表面张力导致的收缩，但无法抑制氢键重组导致的收缩，因此脱水定形的效果并不理想；各类加固方法通常使用大量有机溶剂或加固试剂，工艺相对复杂，对操作人员和环境不利，且加固作用对于干燥收缩的抑制相对有限。因此，急需一种工艺便捷、进一步提高饱水木质文物脱水定形效果的方法以改进现有的脱水定形工艺。

发明内容

本发明的目的之一在于一种用于饱水木质文物冷冻干燥的前处理方法，进一步减少该类文物冷冻干燥后的收缩变形。该方法用针对木材组分氢键重组导致收缩的问题，采用氢键抑制剂溶液浸泡的方法，形成苯硼酸-纤维素氢键复合物、苯硼酸-木质素氢键复合物等结构，抑制饱水木质文物中纤维素等木材组分中的氢键在干燥过程中发生重组及相应的收缩，改善常规冷冻干燥法的不足，进一步提高饱水木质文物的脱水定形效果。

本发明采用的技术方案如下

一种用于饱水木质文物冷冻干燥的前处理方法，包括如下步骤：

将饱水木质文物浸泡于0.5％-2wt％的氢键抑制剂溶液中，并调节氢键抑制剂溶液的pH值保持在适宜文物的近中性范围，浸泡温度20-50℃，固液体积比为1:5-1:20，且保证完全浸没木质文物，浸泡渗透时间为1天或以上；浸泡后，吸水纸将饱水木质文物表面水分吸去，于-30℃至-10℃预冻结；

所述氢键抑制剂为苯硼酸、烷基硼酸及其衍生物。

进一步的，所述氢键抑制剂为苯硼酸、4-三氟甲基苯硼酸或甲基硼酸。

进一步的，使用氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠或碳酸氢钠调节氢键抑制剂溶液的pH值为6.3-8.0。

进一步的，氢键抑制剂溶液的浓度为1wt％。

进一步的，浸泡温度为20℃。