专利名称：金属和非金属文物长效保护法的制作方法
金属和非金属文物长效保护法
技术领域：
:本项技术在于应用彭道儒发明的“PA型文物保护剂”和“PX噬铜菌杀灭剂”解决我国出土文物和馆藏文物中有色金属文物:如铜、银、金、首饰和摆件、钟、鼎等文物、以及非金属类，如竹简、甲骨文、动物骨头、象牙、化石、半陶制品兵马俑等文物的防腐蚀问题。以及应用彭道儒发明的“PB型文物保护剂”，保护我国出土的和馆藏的黑色金属文物，如刀、剑、弓、铠甲、钟、鼎等钢铁铸造的文物进行保护。使所有文物不再锈蚀、不受自然环境中的氧气、水分以及工业大气中的二氧化碳、二氧化硫、硫化氢、盐雾、霉菌和人的手汗所侵蚀，使之长远保存、美观、不变质、不变色、不风化、不脆裂、不霉烂，达到永远流传于子孙后代的目的。
二、技术背景:近几十年来出现的考古热，许多考古方面的专家学者，从地下挖掘出来大量文物，但据有关文献报道及大量的事例表明，目前在我国将出土的文物，要永久性完美保存下来，尚缺乏持久有效的方法。一些发达国家的博物馆中，虽然对文物的保存相对好一些，也只是馆藏条件如恒湿、恒温、防尘、防潮、防霉变等方面作得好一些，要达到长久不变，也缺乏良方。早在十多年以前，一位法国的专家热心帮助我国保护敦煌壁画，他将一种高分子材料(清漆类)涂敷到敦煌壁画上，幸好涂敷不多，被涂敷的壁画没想到仅一两年之久，便因为高分子材料自身的老化开裂，随后起皮脱落，结果使壁画被粘结的部分一块又一块的脱落，壁画不仅没得到保护，反遭严重破坏。后来也有国内专家将高分子材料涂敷到武昌黄鹤楼前的黄铜鹤上，结果不到两年黄鹤全变成了黑鹤。还有十多年前在北京故宫泰和殿前的青铜鹤上，文物管理人员利用机械上用的黑色防锈油脂涂敷，外观显得特别难看，而且易粘污观众的衣物，且保护效果很差，由于在露天摆放，几场风雨下来，即告失效。还有北京古钟博物馆收藏的号称该馆第二号钟王(第一号钟王为永乐大钟，世界四大古钟之一)，乾隆朝钟，也是该馆中最为精美的钟王，钟体上铸有九条龙，还刻画了许多精美的图案，可就是其中一条龙的龙头上长满了灰色的腐蚀产物，成了一头赖头龙，十分难看，该龙头上的灰白色产物，并非一般大气腐蚀所造成，而是由于一种噬铜菌侵蚀铜的结果，而且像牛皮癣一样有很强的传染性，很容易传染到钟的其他部位，以及周围摆放的钟上，且是科技界从未有人能解决的问题。当时该馆已有另一口大钟已长满了噬铜菌，满身是灰白色斑块，已被管理人员抛弃到一个土坑中，准备深埋。三年前一位年尊的考古学家(北京大学的老教授)来我所访问，叙说她曾多次在现场看到从埋藏两三千年以前古墓中挖掘出来的竹简，刚刚出土时字迹尚清晰可见，可几分钟后便迅速风化成黑色粉末碎片，很感痛心，瞬间便失去了研究考察的机会。还有四川考古人员去年从地下挖出大量远古时期的象牙，因为找不到保护的方法，又只好再埋入地下，据说等待从国外寻求到保护技术时再作处理。
竹简、甲骨文、动物骨头、象牙、化石、半陶制品(如秦兵马俑等)深埋地下，隔绝了空气，如地下土壤比较干燥，不含酸碱性矿物，则埋藏物可达数千年无大变。一旦被挖掘出土，由于条件大变，首先是空气中的氧气分子和水分子的侵入，阳光中紫外线的辐射，空气中腐蚀气氛(0)2、502402、&5等)的侵蚀，细菌的侵入、人的手汗的侵蚀等等，它们几乎是同时间一拥而上，导致出土文物迅速风化、变色、变质、裂解，最终变成粉末碎片而消失殆尽。许多馆藏文物在花费大量人力物力的管理下，情况虽好得很多，但如果缺乏有效的防腐蚀措施，久之馆藏文物也难免不被腐蚀破坏。
发明内容
“金属和非金属文物长效保护法”的技术原理与化学反应机制(一)有色金属文物(铜、银、金、首饰和摆件、钟、鼎等)进行保护的原理与化学反应机制:有色金属中金、银、铜本身属于惰性金属，化学性质通常比较稳定，不易被腐蚀，也不变色，尤其是纯金在大气 或土壤中均不被腐蚀，也不变色，但金制品若不纯，内中含有少量银或铜杂质时，金制品久之也会变黑，其原因是银和铜这两种金属，它们虽能耐住空气中的氧分子与水分子的侵蚀，但对空气中的二氧化硫(SO2)与硫化氢(H2S)极为敏感，空气中只要有极微量的几亿分之一的硫化氢或二氧化硫，它们就会相互发生如下的化学反应，生成黑色的硫化铜(CuS)和黑色的硫化银(Ag2S)使铜和银的表面变黑。2Cu+2H2S+02 = 2CuS+2H204Ag+2H2S+02 = 2Ag2S+2H30金、银、铜首饰与金、银、铜摆件作为随葬品被埋入墓室中，也会因为受尸体腐烂所产生的硫化氢气体的作用而变黑。埋藏在地下的青铜钟和青铜鼎等大型文物，若所埋藏的地下土壤中比较潮湿时，还会滋长噬铜菌对钟、鼎的侵蚀，使得钟或鼎的表面形成一片一片的灰白色斑块和灰白色粉末，若将灰白色粉末擦拭掉，则可见钟或鼎的表面被侵蚀造成的点点陷坑。从墓穴中和其他土壤中挖掘出来的属于金、银、铜(古代多为青铜)制品，一般将表面泥土与脏物清理干净并整修后，即可涂敷“PA型文物保护剂”，对金、银、铜摆件，如需要除去表面黑色或灰白色产物，恢复金、银、铜原有本色，我所还可提供以旧翻新的技术。如钟、鼎等大型文物表面存在噬铜菌腐蚀斑块，则首先应用“PX噬铜菌杀灭剂”将噬铜菌杀灭掉，并清洗干净灰白色腐蚀产物，然后再涂敷“PA型文物保护剂”即成。“PA型文物保护剂”是彭道儒发明的一种人工合成的有机新材料，具有一种很特殊的复杂结构的分子，它能与金、银、铜表面的原子相结合，形成极为紧密的一微米左右厚度的固体薄膜，这层极薄的膜不仅人的眼睛看不见，在普通显微镜下也难于分辨，所以对文物的外观无丝毫影响，这层极薄的膜涂敷在文物的表面十分牢固致密，它能抵御大气中氧气、水分子、二氧化碳、二氧化硫、硫化氢、霉菌、盐雾及人的手汗的侵蚀，“PA型文物保护剂”本身不挥发、不升华、不老化、不污染环境、化学性质十分稳定，一次涂敷能确保二十至三十年有效，本人于1986年应北京古钟博物馆的请求，在“乾隆朝钟”钟体上被噬铜菌严重侵蚀的龙头上应用，迄今已二十六年之久，钟体完美如新，便是有力的证明。( 二)黑色金属钢铁类文物(刀、剑、钟、鼎等)进行保护的原理与化学反应机制铁属于活泼金属，它在自然环境中十分不稳定，遇到空气中的氧气和水分子，便立即发生如下化学反应4Fe+202+2H20 = 2Fe203+4H2
如铁器埋藏在地下的土壤中很潮湿，还含有酸性或碱性矿物质能形成电解质溶液的情况下，会产生电化学腐蚀，使被埋藏的铁器腐蚀殆尽，当被挖掘出土时，所见到的是松软易脆的铁的残余物。如铁器埋藏在干燥且含矿物质少的土壤中，则相对保存时间要长很多，若出土时铁器的外观、强度和硬度还变化不严重，则在清除表面泥土与污物后，涂敷“PB型文物保护剂”，一次涂敷也可确保十年以上不再被腐蚀。“PB型文物保护剂”是彭道儒针对钢铁防腐蚀而发明的一种新型不挥发的“大气缓蚀剂”，它涂敷在钢铁表面能形成2 4微米厚的极为紧密牢固的保护膜，这层薄膜能十分有效地阻止大气中氧气分子、水分子、工业大气、盐雾及手汗等对钢铁的侵蚀，且一次涂敷能确保十年以上不被腐蚀。另外涂敷的保护膜，因为只有2 4微米厚，也属看不见的固体薄膜，因而丝毫不影响文物的外观。(三)非金属文物(竹简、甲骨文、动物骨头、象牙、化石等)进行保护的原理甲骨、象牙、动物骨头等的化学成分为磷、钙、氧为主要成分，其中钙、磷和氧结合成为磷酸钙(Ca3(PO4)2),构成人和动物骨头的骨架，碳、氢、氧、氮、硫则构成人和动物骨头中的脂肪和蛋白质，骨架相当于混凝土中的钢筋，脂肪和蛋白质则相当于混凝土中的水泥和沙石，当其人和动物的尸体埋入地下，尸骨中的脂肪和蛋白质会被细菌消噬殆尽，剩下骨头中细菌所消噬不了的磷酸钙结构，虽然外形仍在，但内部已形成多孔性松软的蜂窝状结构，就像失去了水泥和沙石的混凝土，强度和硬度已大大降低，一捏便易脆裂。应用“PA型文物保护剂”对甲骨、象牙、动物骨头等进行保护，不仅由于这种高效保护剂能与象牙及动物骨头的表面形成物理吸附的致密保护膜，有效阻止空气中氧气分子、水分子、工业大气、盐雾等的侵蚀。“PA型文物保护剂”是一种纳米材料，它能渗入到失去脂肪和蛋白质骨头内部的孔隙中，起到填充作用，而且“PA型文物保护剂”又是一种优良防霉齐U，防霉效果可达O I级，因此进入并填充到骨头内部，细菌不能消蚀，比原有脂肪和蛋白质的支撑能力更好了，几乎能使骨质恢复原状。1986年在出土的古野马骨头上试验，取两块出土的古野马骨头，一块涂敷“PA型文物保护剂”，另一块不涂作空白对比，试验结果被涂敷“PA型文物保护剂”的古野马骨头`不仅丝毫无损，表面光泽度变得更好，像具有活性的骨头一样，而未经保护的古野马骨头表面严重风化，取出干燥后成一层层碎片脱落，因此有力证明“PA型文物保护剂”对甲骨、动物骨头、象牙等有切实可靠的保护效果。由于非金属的化学性质比金属的化学性质较稳定一些，也从古野马骨头的试验证实，一次涂敷可确保三十至五十年有效。具体实施工艺:出土的或馆藏的非金属文物、甲骨、象牙、化石等首先应将表面的灰尘、泥土、脏物清理干净，然后浸涂、刷涂或喷涂“PA型文物保护剂”，在常温下晾干一小时左右，带溶剂挥发后即告完成。注意“PA型文物保护剂”在常温下为饱和溶液，须预先将玻璃瓶包装的瓶子在60 70°C的热水盆中进行加热5 10分钟，待溶液变成清亮时再用。(四)非金属文物中竹简的保护古代以竹片刻画成书，成为埋藏地下的竹简，记述了古代人类活动的史料，有重大考古价值。竹子属天然植物，它的化学组成为碳、氢、氧、氮四种元素，其中碳和氢构成纤维素，碳、氢、氧、氮构成内部的多糖类物质淀粉和植物蛋白。其中的纤维素细菌很难消噬，多糖类和植物蛋白则是细菌最爱消噬的养料，故古代埋藏地下的竹简，其中的多糖类物质和蛋白质早已被细菌消噬，只剩下纤维的表皮和内部松散的纤维素，因而变得十分脆弱，一旦出土重见天日，连表皮纤维也会因为空气中的氧气和水分子的浸蚀，迅速风化瓦解，成为黑色灰烬。因此，从地下挖掘出竹简时，应在几分钟内立即小心清理表面的尘土和脏物后，立即在现场喷涂或轻轻刷涂“PA型文物保护剂”进行现场保护。也和甲骨、动物骨头、象牙一样，“PA型文物保护剂”除了在竹简表面迅速形成致密的保护膜，阻止氧分子和水分子等对竹简的侵蚀，同时也渗透到竹简内部填补被细菌消噬的多糖类物质和植物蛋白所形成的空隙，使竹简恢复原态， 如此，不仅可防止瞬间的风化瓦解，相反还能提高竹简的强度与耐久性，但在保护之前，竹简本身脆弱，必须轻拿轻放，如已变得十分脆弱不易挪动，则须立刻留下照片，同时喷涂“PA型文物保护剂”，否则千载难逢，构成憾事。
权利要求
1.本项发明的特征:是应用彭道儒发明的“PA型文物保护剂”和“PX噬铜菌杀灭剂”对有色金属制品(铜、银、金、首饰和摆件、钟、鼎等制品)进行保护。对非金属文物(竹简、甲骨文、动物骨头、象牙、化石、半陶制品兵马俑等)进行保护。应用“PB型文物保护剂”，对黑色金属钢铁制品(刀、剑、弓、铠甲、钟、鼎等)进行保护的技术构想所形成的工艺方法，请求保护。
2.“PA型文物保护剂”、“PX噬铜菌杀灭剂”、“PB型文物保护剂”三种新材料的化学成分与配方不容仿造， 请求保护。
全文摘要
“金属和非金属文物长效保护法”，在于利用彭道儒发明的“PA型文物保护剂”和“PX噬铜菌杀灭剂”保护出土文物和馆藏文物中有色金属类(铜、银、金、首饰和摆件、钟、鼎等制品)和非金属类(竹简、甲骨文、动物骨头、象牙、化石、半陶制品兵马俑等)进行保护。利用彭道儒发明的“PB型文物保护剂”保护出土文物和馆藏文物中钢铁(黑色金属)制品(刀、剑、弓、铠甲、钟、鼎等)，不受自然环境中的氧气、水分以及工业大气中的二氧化碳、二氧化硫、硫化氢、盐雾、霉菌和人的手汗所侵蚀，使之长远保存、美观、不变质、不变色、不风化、不脆裂，达到永远流传于子孙后代的目的。
文档编号C04B41/45GK103173769SQ201110428800
公开日2013年6月26日 申请日期2011年12月20日 优先权日2011年12月20日
发明者彭道儒 申请人:彭道儒