基于博物館展示環境的化石加固劑比較研究

繆克佳 單鹍 沈志欣

摘 要 上海自然博物館的化石藏品眾多，保護責任重大。傳統的加固材料已經無法滿足現代博物館的展示需要。通過實驗比較分析使用Paraloid B-72、Butvar B-98加固后的色差、粘合性能和去除率，選擇適合大型脊椎動物的化石加固劑。

關鍵詞 自然博物館 化石加固劑 Paraloid B-72 Butvar B-98

0 引言

古生物化石作為不可再生的自然資源，是研究生物進化的重要資料，也是確定地質時代的重要線索。上海自然博物館是我國藏品最為豐富的自然博物館之一，擁有8 000余件古生物化石標本?！坝|手可及”的開放式陳列為觀眾提供了與藏品親密接觸的機會，也對古生物化石標本的保護提出了極大的挑戰。大量的參觀人數和巨大的展示面積導致環境的溫度、濕度難以恒定，增加了空氣污染對化石標本的損傷概率。因此，如何保護館藏尤其是展廳中的大型脊椎動物化石標本成為一個亟須解決的問題。

1 研究背景

使用適合的試劑進行加固封護是減緩化石因自然力損壞的一種方法。加固劑既要對化石的色澤、外觀沒有明顯影響，又要對化石形成有效保護，并減少對環境的污染。

傳統的加固材料一旦凝固后難以徹底去除，如果性能發生衰減，不但會影響化石的展示效果，而且將對化石本身造成不可逆的影響。上海自然博物館過去曾用環氧樹脂膠和硝基清漆作為加固劑，由于時間久遠，不少標本表面的封護層已變色開裂，既影響了美觀也失去了保護，有些甚至出現“出粉掉渣”的現象。

化石加固劑可分為反應型和溶解型。二者的區別主要在于凝固方式的不同，反應型加固劑適用于化石斷面的粘合，包括環氧樹脂、氰基丙烯酸酯等聚合物，溶解型加固劑適用于化石斷面的滲透，包括丙烯酸樹脂、聚乙烯醇縮丁醛等聚合物。通常來說，溶解型加固劑可利用有機溶劑進行再溶解去除，而想要去除反應型加固劑則相當困難。

2 實驗材料

本研究選取了丙烯酸樹脂：Paraloid B-72，這是一種通用型熱塑性人工合成樹脂，由甲基丙烯酸乙酯和丙烯酸甲酯構成，無色透明，具有良好的可逆性、極佳的穩定性和耐老化性、適中的柔韌性，并且附著力及粘結力優異。使用Paraloid B-72對化石標本進行加固時，常以丙酮作為溶劑。

本研究選取了聚乙烯醇縮丁醛：Butvar B-98，這也是一種通用型熱塑性人工合成樹脂，作為聚乙烯醇和丁醛的縮合物，具有良好的柔軟性和撓曲性，并且流動性和耐水性優異。使用Butvar B-98對化石標本進行加固時，常以乙醇作為溶劑。

3 實驗方法

本研究通過比較分析使用三種濃度的Paraloid B-72丙酮溶液、Butvar B-98乙醇溶液加固后的色差、粘合性能和去除率，為挑選符合博物館展示環境需求的化石加固劑提供理論依據。

3.1 色差

使用重量比為5∶2的齒科石膏與水，制備厚0.5 cm的石膏片。把濃度為5%、10%和15%的Paraloid B-72丙酮溶液及濃度為5%、10%和15%的Butvar B-98乙醇溶液，分別涂抹于石膏片及化石殘片。待自然晾干后，借助色差儀測量并記錄涂抹加固劑前后的樣品色度值，并按照公式（1）計算色差值△E。每組實驗如此重復三次。

3.2 粘合性能

使用重量比為5∶2的齒科石膏與水，制備長1 cm、寬1 cm、高5 cm的石膏柱。將濃度為5%、10%和15%的Paraloid B-72丙酮溶液及濃度為5%、10%和15%的Butvar B-98乙醇溶液，分別涂抹于兩塊石膏柱的橫截面上，再將二者粘合在一起。待徹底干燥后，借助推拉力計將兩塊石膏柱分離，測試并記錄推拉負荷。每組實驗如此重復三次。

3.3 去除率

首先用天平測量各塊載玻片的質量，分別在載玻片的兩面滴滿濃度為5%、10%和15%的Paraloid B-72丙酮溶液及濃度為5%、10%和15%的Butvar B-98乙醇溶液直至溢出，待完全凝固后再次稱重。接著，用天平測量各塊化石殘片的質量，分別在化石殘片上均勻涂抹濃度為5%、10%和15%的Paraloid B-72丙酮溶液及濃度為5%、10%和15%的Butvar B-98乙醇溶液，待完全凝固后再次稱重。最后，在原溶液中浸泡，去除加固劑后稱重，并按照公式（2）計算殘膠去除率。每組實驗如此重復三次。

4 結果分析

4.1色差

由表1可知，在石膏片上使用Paraloid B-72丙酮溶液加固后的色差大于使用Butvar B-98乙醇溶液，而隨著時間的推移，6個月后，使用Paraloid B-72丙酮溶液加固后的色差仍然大于使用Butvar B-98乙醇溶液;在化石殘片上使用Paraloid B-72丙酮溶液加固后的色差與使用Butvar B-98乙醇溶液相似，而隨著時間的推移，6個月后，使用Paraloid B-72丙酮溶液加固后的色差略小于使用Butvar B-98乙醇溶液。

4.2 粘合性能

在相同濃度的情況下，Butvar B-98乙醇溶液的粘合性能優于Paraloid B-72丙酮溶液，適用于破碎程度較大的化石殘片加固。同時，隨著濃度的上升，Butvar B-98乙醇溶液的粘合性能也逐漸增強。由于乙醇的揮發速率低于丙酮，因此以乙醇作為溶劑的加固劑比以丙酮作為溶劑的加固劑凝固速度慢，適用于保存狀態不佳、需要加固劑滲透的化石殘片。

4.3 去除率

由表2可知，在載玻片上，Paraloid B-72丙酮溶液和Butvar B-98乙醇溶液都具有較高的殘膠去除率;在化石殘片上，Butvar B-98乙醇溶液的殘膠去除率略優于Paraloid B-72丙酮溶液。

5 結論

本研究選取了兩種常見的溶解型加固劑Paraloid B-72和Butvar B-98，將不同溶劑按照不同比例進行配比后，對實驗樣品的色差、粘合性能和去除率進行了測試比較。結果表明：在相同濃度的情況下，使用Paraloid B-72丙酮溶液和Butvar B-98乙醇溶液加固后的色差變化不大，Paraloid B-72丙酮溶液的疲勞強度衰減略優于Butvar B-98乙醇溶液;在相同濃度的情況下，Butvar B-98乙醇溶液的粘合性能優于Paraloid B-72丙酮溶液;兩種加固劑在各濃度下都有較高的殘膠去除率，相對而言Butvar B-98乙醇溶液的殘膠去除率略優于Paraloid B-72丙酮溶液。

綜上所述，基于博物館的展示環境，我們決定選用更為安全環保的加固劑——Butvar B-98乙醇溶液。希望今后通過對加固劑的深入研究，能進一步提升博物館的化石保護水平。

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