一种青铜器清洗剂及其制备方法
阅读说明：本技术 一种青铜器清洗剂及其制备方法 (Bronze ware cleaning agent and preparation method thereof ) 是由 马菁毓 候长旭 牛春梅 王若琳 于 2021-08-12 设计创作，主要内容包括：本发明涉及文物清洗技术领域,具体公开一种青铜器清洗剂及其制备方法。所述清洗剂,按照重量百分比计,包括以下组分：植物多糖：2％～2.4％、葡萄糖酸钠2％～4％和氨基酸1％～2％,其余为水,其中所述植物多糖为羟丙基瓜尔胶和海藻酸钠的混合物。本发明选择的植物多糖、葡萄糖酸钠和氨基酸安全温和,具有生物降解性,不含有任何有害成分,能够在青铜器表面的污垢上充分覆盖润湿成膜,使用方便,还能根据青铜器文物的纹理改变形成除锈膜,确保本申请提供的清洗剂与青铜器文物均匀接触,且在清洗过程中不会断裂和留下残留物,保证了清洗的定点、可控,避免了扩散造成二次污染情况的发生。(The invention relates to the technical field of cultural relic cleaning, and particularly discloses a bronze ware cleaning agent and a preparation method thereof. The cleaning agent comprises the following components in percentage by weight: plant polysaccharide: 2-2.4% of sodium gluconate, 1-2% of amino acid and the balance of water, wherein the plant polysaccharide is a mixture of hydroxypropyl guar gum and sodium alginate. The plant polysaccharide, the sodium gluconate and the amino acid selected by the cleaning agent are safe and mild, have biodegradability, do not contain any harmful component, can be fully covered and wetted to form a film on dirt on the surface of a bronze ware, are convenient to use, can form a rust removal film according to the change of the texture of the bronze ware cultural relic, ensure that the cleaning agent provided by the application is uniformly contacted with the bronze ware cultural relic, cannot break and leave residues in the cleaning process, ensure that the cleaning is fixed and controllable, and avoid the occurrence of secondary pollution caused by diffusion.)
技术领域
本发明涉及文物清洗技术领域，尤其涉及一种青铜器清洗剂及其制备方法。
背景技术
青铜器主要由铜、铅、锌组成，一般用来记录国家大事，对历史的见证有重大意义。然而在长期的保存过程中，青铜器表面会出现各种污垢和锈蚀物，不仅影响外观，而且铜锈成分的存在还会对青铜器本身产生不可挽回的损害。因此清除青铜器表面铜锈成为青铜器文物保护中亟需解决的问题。
青铜器除锈顾名思义就是通过物理方法或化学方法将青铜器表面的锈蚀物除去，物理除锈法颇为直接，但其工艺要求较高、技术不成熟、难以进行较大面积的除锈工作、容易损坏青铜器基体、无法彻底去除一些粉状有害锈(氯化亚铜)。化学除锈法可以有针对性的、彻底的去除某些锈蚀物，但是化学试剂存在残留，易流淌、不能很好的控制在除锈剂的工作范围内，易挥发等问题，不仅会对青铜器基体造成腐蚀或其他损伤，还会降低除锈的工作效率。
发明内容
鉴于此，本发明提供一种青铜器清洗剂及其制备方法，具有生物降解性，不存在残留和易流淌的现象，且清洗效果优异，彻底清除有害锈。
为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：
一种青铜器清洗剂，按照重量百分比计，包括以下组分：植物多糖：2％～2.4％、葡萄糖酸钠2％～4％和氨基酸1％～2％，其余为水，其中所述植物多糖为羟丙基瓜尔胶和海藻酸钠的混合物。
相对于现有技术，本申请提供的青铜器清洗剂具有以下优势：
本申请以葡萄糖酸钠和氨基酸为金属螯合剂，葡萄糖酸钠对青铜器表面的钙、镁、铁、铜等金属离子有很强的络合能力，进而在清洗过程将其除去，氨基酸与青铜器表面的一价铜离子形成配位键，得到一价铜离子的螯合物，使得清洗剂在清洗过程中还能除去铜锈中的有害锈氯化亚铜，以具有大量氢键的羟丙基瓜尔胶和含有羧基、糖环的海藻酸钠为多糖大分子骨架，其分子内和分子间均能形成强的氢键，彼此缔合物理缠结形成粘度合理的凝胶，使得清洗剂在清洗过程中不仅避免粘度太小出现流淌现象，也能避免粘度过大，不能渗入到青铜器纹理中而导致凝胶内部的葡萄糖酸钠、氨基酸不能与青铜器表面的金属离子螯合的现象发生。
优选的植物多糖、葡萄糖酸钠和氨基酸安全温和，具有生物降解性，不含有任何有害成分，能够在青铜器表面的污垢上充分覆盖润湿成膜，使用方便，还能根据青铜器文物的纹理改变形成除锈膜，确保本申请提供的清洗剂与青铜器文物均匀接触，且在清洗过程中不会断裂和留下残留物，保证了清洗的定点、可控，避免了扩散造成二次污染情况的发生。本申请提供的清洗剂能实现原位、高效、可控除锈，在文物修复与保护中有巨大的潜在应用价值。
优选的，所述羟丙基瓜尔胶和海藻酸钠的质量比为3～2:2～1。
优选的羟丙基瓜尔胶和海藻酸钠的比例，使得清洗剂形成较为密集的三维网络结构，并具有特定的粘度，既可以粘附在青铜器表面，使其不能流淌，也不会因为粘度过大而导致清洗剂容易残留或破坏青铜器表面。
优选的，所述羟丙基瓜尔胶的分子量为10～13万道尔顿。
优选的分子量使得羟丙基瓜尔胶和海藻酸钠形成特定粘度的植物多糖大分子，使得清洗剂具有特定的粘度。
优选的，所述，羟丙基瓜尔胶的羟丙基取代度为1.2-1.7。
优选的，所述氨基酸为精氨酸、谷氨酸、甘氨酸、苏氨酸或丙氨酸中的至少一种。
优选的氨基酸分子中含有-COOH和-NH2两种基团，其羧基上的氧、氨基上的氮与一价铜离子之间形成配位键，使得氨基酸与一价铜离子发生螯合，保证在清洗过程中除去青铜锈蚀物中的有害锈氯化亚铜。
优选的，所述清洗剂的表观粘度为12000mPa·s～16000mPa·s。
上述表观粘度的测试方法具体为：将本申请制备的清洗剂静置待气泡消失稳定后，采用DV3T型BROOKFIELD流变仪测试清洗剂的表观粘度，测试条件为25℃，转子为62#。
优选的表观粘度使得清洗剂既能粘附在青铜器表面形成三维网络结构，不流淌，也不会因粘度过大进而影响清洗剂中葡萄糖酸钠和氨基酸的释放。
进一步地，本发明还提供一种青铜器清洗剂的制备方法，至少包括以下步骤：
步骤一、按照上述的原料配比称取各组分；
步骤二、将所述植物多糖在搅拌条件下加入到水中，得胶液；
步骤三、将所述葡萄糖酸钠和氨基酸分别加入到所述胶液中，搅拌均匀得到所述得到所述青铜器清洗剂。
本申请提供的制备方法操作简单，生产成本低，安全性高，对环境友好，有利于实现青铜器清洗剂的工业化生产。
优选的，步骤二中，所述搅拌速度为80～100rpm，植物多糖的加入速度为1～2g/min。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例1～6提供的除锈效果图；
图2是本发明对比例1～2提供的除锈效果图；
图3是本发明实施例1提供的青铜器清洗剂的红外谱图；
图4是本发明实施例1提供的青铜器清洗剂的扫描电镜照片；
图5是本发明对比例1提供的青铜器清洗剂的扫描电镜照片；
图6是本发明对比例2提供的青铜器清洗剂的扫描电镜照片。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为了更好的说明本发明实施例提供的，下面通过实施例做进一步的举例说明。
实施例1
本实施例提供一种青铜器清洗剂，照重量百分比计，包括以下组分：羟丙基瓜尔胶：1.6％、海藻酸钠0.8％、葡萄糖酸钠2％和精氨酸1.5％，其余为水。
上述青铜器清洗剂的制备方法，至少包括以下步骤：
步骤一、按照上述的原料配比称取各组分；
步骤二、将所述羟丙基瓜尔胶和海藻酸钠在搅拌条件下以1g/min的速度缓慢加入到水中，以100rpm的速度搅拌至均匀，得呈透明状的胶液；
步骤三、将所述葡萄糖酸钠和精氨酸分别加入到所述胶液中，搅拌至均匀，静置待气泡消失，得到所述青铜器清洗剂。
实施例2
本实施例提供一种青铜器清洗剂，照重量百分比计，包括以下组分：羟丙基瓜尔胶：1.2％、海藻酸钠0.8％、葡萄糖酸钠4％和谷氨酸1％，其余为水。
上述青铜器清洗剂的制备方法，至少包括以下步骤：
步骤一、按照上述的原料配比称取各组分；
步骤二、将所述羟丙基瓜尔胶和海藻酸钠在搅拌条件下以2g/min的速度缓慢加入到水中，以80rpm的速度搅拌至均匀，得呈透明状的胶液；
步骤三、将所述葡萄糖酸钠和谷氨酸分别加入到所述胶液中，搅拌至均匀，静置待气泡消失，得到所述青铜器清洗剂。
实施例3
本实施例提供一种青铜器清洗剂，照重量百分比计，包括以下组分：羟丙基瓜尔胶：1.2％、海藻酸钠1.2％、葡萄糖酸钠3％和甘氨酸2％，其余为水。
上述青铜器清洗剂的制备方法，至少包括以下步骤：
步骤一、按照上述的原料配比称取各组分；
步骤二、将所述羟丙基瓜尔胶和海藻酸钠在搅拌条件下以1.5g/min的速度缓慢加入到水中，以90rpm的速度搅拌至均匀，得呈透明状的胶液；
步骤三、将所述葡萄糖酸钠和甘氨酸分别加入到所述胶液中，搅拌至均匀，静置待气泡消失，得到所述青铜器清洗剂。
实施例4
本实施例提供一种青铜器清洗剂，照重量百分比计，包括以下组分：羟丙基瓜尔胶：1.5％、海藻酸钠0.5％、葡萄糖酸钠2.5％和苏氨酸2％，其余为水。
上述青铜器清洗剂的制备方法，至少包括以下步骤：
步骤一、按照上述的原料配比称取各组分；
步骤二、将所述羟丙基瓜尔胶和海藻酸钠在搅拌条件下以1.8g/min的速度缓慢加入到水中，以100rpm的速度搅拌至均匀，得呈透明状的胶液；
步骤三、将所述葡萄糖酸钠和苏氨酸分别加入到所述胶液中，搅拌至均匀，静置待气泡消失，得到所述青铜器清洗剂。
实施例5
本实施例提供一种青铜器清洗剂，照重量百分比计，包括以下组分：羟丙基瓜尔胶：1.8％、海藻酸钠0.6％、葡萄糖酸钠2％和丙氨酸1％，其余为水。
上述青铜器清洗剂的制备方法，至少包括以下步骤：
步骤一、按照上述的原料配比称取各组分；
步骤二、将所述羟丙基瓜尔胶和海藻酸钠在搅拌条件下以2g/min的速度缓慢加入到水中，以95rpm的速度搅拌至均匀，得呈透明状的胶液；
步骤三、将所述葡萄糖酸钠和丙氨酸分别加入到所述胶液中，搅拌至均匀，静置待气泡消失，得到所述青铜器清洗剂。
实施例6
本实施例提供一种青铜器清洗剂，照重量百分比计，包括以下组分：羟丙基瓜尔胶：1％、海藻酸钠1％、葡萄糖酸钠4％和谷氨酸2％，其余为水。
上述青铜器清洗剂的制备方法，至少包括以下步骤：
步骤一、按照上述的原料配比称取各组分；
步骤二、将所述羟丙基瓜尔胶和海藻酸钠在搅拌条件下以1g/min的速度缓慢加入到水中，以80rpm的速度搅拌至均匀，得呈透明状的胶液；
步骤三、将所述葡萄糖酸钠和谷氨酸分别加入到所述胶液中，搅拌至均匀，静置待气泡消失，得到所述青铜器清洗剂。
为了更好的说明本发明的技术方案，下面还通过对比例和本发明的实施例做进一步的对比。
对比例1
本对比例提供一种青铜器清洗剂，照重量百分比计，包括以下组分：瓜尔胶：1.6％、海藻酸钠0.8％、葡萄糖酸钠2％和精氨酸1.5％，其余为水。
上述瓜尔胶的分子量为10～13万道尔顿。
上述青铜器清洗剂的制备方法，至少包括以下步骤：
步骤一、按照上述的原料配比称取各组分；
步骤二、将所述瓜尔胶和海藻酸钠在搅拌条件下以1g/min的速度缓慢加入到水中，以100rpm的速度搅拌至均匀，得呈透明状的胶液；
步骤三、将所述葡萄糖酸钠和精氨酸分别加入到所述胶液中，搅拌至均匀，静置待气泡消失，得到所述青铜器清洗剂。
对比例2
本对比例提供一种青铜器清洗剂，照重量百分比计，包括以下组分：羟丙基瓜尔胶：1.6％、羟丙基甲基纤维素0.8％、葡萄糖酸钠2％和精氨酸1.5％，其余为水。
上述青铜器清洗剂的制备方法，至少包括以下步骤：
步骤一、按照上述的原料配比称取各组分；
步骤二、将所述羟丙基瓜尔胶和羟丙基甲基纤维素在搅拌条件下以1g/min的速度缓慢加入到水中，以100rpm的速度搅拌至均匀，得呈透明状的胶液；
步骤三、将所述葡萄糖酸钠和精氨酸分别加入到所述胶液中，搅拌至均匀，静置待气泡消失，得到所述青铜器清洗剂。
试验例1
将实施例1～6以及对比例1～2制备的青铜器清洗剂对青铜器表面进行除锈。取8枚表面表面锈蚀物附着情况相近的铜片锈蚀物样品，在铜片上画出面积相同或相近的除锈区域，然后分别取将实施例1～6以及对比例1～2制备的青铜器清洗剂0.7g，用镊子将清洗剂凝胶分别均匀的铺满除锈区域的表面，涂布后在空气中自然干燥20分钟后，待其中除锈组分与铜片表面锈蚀物充分反应并干燥成膜后，利用镊子等工具将凝胶膜揭下，并观察除锈效果。实施例1～6揭下的凝胶膜如图1所示(实施例1～6分别对应图1中的1～6)，对比例1～2揭下的凝胶膜如图2所示(对比例1～2分别对应图2中的1～2)。
从图1明显看出，本申请制备的清洗剂除锈后的凝胶膜上布满了铜锈，除锈效果优异。而图2中揭下的凝胶膜中铜锈量非常少远低于图1中的，即对比例1～2制备的除锈剂的除锈效果很差，不能满足青铜器除锈的要求。
试验例2
将实施例1制备的青铜器清洗剂进行红外谱图分析，结果如图3所示，从图中可以看出，-OH峰发生蓝移，说明本申请制备的青铜器清洗剂中因形成氢键而产生了分子间缠绕交联。
实施例2～5制备的青铜器清洗剂的红外谱图与实施例1的结果一致。
试验例3
将实施例1以及对比例1～2制备的青铜器清洗剂进行扫描电镜分析，结果分别如图4～6所示。从图4中可以直观的看出本申请制备的清洗剂的三维立体网状结构，且还具有多孔结构。
实施例2～5制备的青铜器清洗剂的扫描照片与实施例1的结果一致。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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