论文总字数：19256字

摘 要

动物骨骼是一种无机和有机复合材料，其中无机组分主要是羟基磷酸钙，有机物质主要是纤维性蛋白骨胶原。由于自身原因和外部环境的演变，骨质文物在保存过程中，大部分有机物质和部分无机材料流失，造成骨质文物的风化。根据文物保护材料的要求，使用原组分来加固和保护文物是最为理想的一种方法，本文尝试用纳米羟基磷酸钙复合材料来加固保护骨质文物。首先通过高压锅蒸煮、高温灼烧等方法制备了模拟风化骨质文物试样；接着设计实验方案，分别采用无机材料和有机材料与纳米羟基磷酸钙进行复合，对产物的分散性、外观、加固性能和老化性能进行了试验，初步优选出配方；结果表明：聚乙烯醛/纳米羟基磷酸钙复合材料、SiO₂胶体/纳米羟基磷酸钙复合材料，对模拟风化骨质文物具有明显的加固作用，并且外观无明显变化，值得进行下一步研究。

关键词：羟基磷酸钙 骨质文物 复合材料

Nanometer Hydroxyapatite Composites For Bone Artifacts Of Protection

Abstract

Animal bones are complexes formed from inorganic and organic material and organic material with a composite material wherein the inorganic material is hydroxyapatite most, the organic substance is mostly fibrous protein collagen. Due to the evolution of the external environment and their own reasons, bone artifacts in the preservation process, most of the organic matter and some inorganic material loss caused by weathering bone artifacts. According to the material requirements of heritage conservation, the use of raw ingredients and to reinforce the protection of cultural relics is the most ideal one way, this paper attempts calcium phosphate nano-composite materials to reinforce the protection of bone artifacts.Firstly,the simulated weathering bone relics made by cooking, high temperature baking. Then, after designing and making the hydroxyapatite colloids by chemical precipitation and sol-gel method, the author select the best formula by testing the product’s shape, composition and strength. Finally,by autoclaving, burning and other high-temperature method of preparing simulated weathering bone relics sample; followed by experimental design, we were used inorganic materials and organic materials and nano-calcium phosphate composite, appearance, dispersible,reinforcing the role of the product and aging properties was tested ,preliminary results show that:polyvinyl aldehyde, SiO₂ colloid and nano-calcium phosphate complex, simulated weathering bone relics obvious reinforcement effect, and no significant changes in appearance.So it is worth further research.

Key Words: Hydroxyapatite; Bone relics; Composite materials

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 前 言 5

1.1 骨质文物 5

1.2 骨质文物的风化 5

1.2.1病害现象 5

1.2.2风化原因 5

1.3骨质文物的保护 6

1.3.1 保护现状 6

1.3.2保护方法 7

1.3.3对保护材料的要求 7

1.3.4 保护意义 7

1.4常用骨质文物加固材料 8

1.4.1骨质文物的传统加固材料 8

1.4.2新型加固材料羟基磷酸钙 8

1.5 羟基磷酸钙复合材料 8

1.5.1与无机非金属类材料的复合 8

1.5.2 与金属类材料的复合 8

1.5.3 与有机材料的复合 8

1.6研究对象、内容及目标 9

1.6.1 研究对象 9

1.6.2 研究内容 9

1.6.3研究目标 9

1.7 研究路线 9

第二章 实 验 10

2.1 材料及仪器 10

2.1.1 实验材料 10

2.1.2 实验设备 10

2.2 模拟骨质文物的制备 11

2.2.1 脱脂 11

2.2.2灼烧 11

2.2.3 磨制骨粉 11

2.2.4 试片制备 12

2.2.5 试块制备 12

2.3 羟基磷酸钙复合材料的制备 13

2.3.1 材料选取 13

2.3.2 复合工艺选取 13

2.4成膜试验 14

2.4.1加固液配制 14

2.4.2涂片操作 14

2.5模拟骨质文物试片加固 14

2.6 模拟骨质文物试体加固 14

2.7 性能测试 14

2.7.1 加固剂吸收率 14

2.7.2 色差 14

2.7.3光泽度 14

2.7.4 紫外光老化 15

2.7.5试块抗压强度 15

第三章 结果与讨论 16

3.1 羟基磷酸钙/壳聚糖复合试验 16

3.1.1 壳聚糖用量对分散程度的影响 16

3.1.2 HA用量对分散程度的影响 16

3.2羟基磷酸钙/明胶复合试验 17

3.2.1明胶用量对分散程度的影响 17

3.2.2 HA用量对分散程度的影响 18

3.3羟基磷酸钙/其它几种材料的复合试验 19

3.4 成膜试验 20

3.5 模拟骨质文物成分分析 23

3.5.1 模拟骨质文物试样 23

3.5.2 成分分析 23

3.6 试片和试块加固性能测试 24

3.6.1 加固剂配方和编号 24

3.6.2 加固前后外观变化 25

3.6.3加固剂吸收率 25

3.6.4 抗压强度 26

3.6.5紫外光老化试验 28

3.7结 论 29

第四章 结语与展望 30

4.1 结 语 30

4.2 展 望 30

参考文献 31

致 谢 32

第一章 前 言

1.1 骨质文物

骨质文物包括古代人类骨骼和各类兽骨、角、牙等等。古代人类的骨骼和各类兽骨是人们研究人类和自然界发展历史的重要实物证明，在大批量出土的文物中占一定的比例，而且具有高的研究价值。如1998年还发现了一件出自台湾海峡海底的极为珍稀的古人类化石，被命名为“海峡人”^[1]。这是我国迄今发现最早的猿人，距离今大约170万年，并且能制造和使用石器类的工具。西北大学舒德干教授发现的海鱼，将生命起源提前了1亿4千万年，惊动了全世界。其中发现文物的数量、文物的价值和文物本身特殊性在世界上都是从来没用过的。这些新发现的文物说明骨质文物及其动物类化石的发现对人们研究生命起源问题和人类历史进化史都具有非比寻常的意义^[2]。

1.2 骨质文物的风化

1.2.1病害现象

因为天然骨自身组成与特有性质、土壤作用、大自然中温湿度变化、大自然中酸碱度变化状况、环境盐分作用、大自然中风蚀作用、空气污染、自然降尘、动植物影响、地壳运动作用等等都会给骨质文物带来不同程度的损害，如外观变脆、变软、发黄或发黑，霉变、粉化，局部易发生开裂、翘曲等形变等。

1.2.2风化原因

引起骨质文物风化而被破坏的原因主要有六种:

1. 大自然中温湿度变化情况的影响。由于骨质文物是有其方向性的，各向异性，所以当它遇过热或者发生湿度变化时局部易发生开裂、翘曲等形变;
2. 水解、氧化作用的影响。天然骨蛋白组分因为长时间的在水解和氧化作用下，慢慢被氧化分解最后被损坏:
3. 细菌破坏。油脂和骨蛋白容易被细菌污染而引起霉变，使骨质被腐蚀而破坏;
4. 酸性、碱性破坏。酸度、碱度对骨蛋白影响很大，并且在酸性环境下还能破坏骨的无机成分，使其形成多孔状甚至松散而破坏;
5. 盐分含量的影响。骨长时间埋藏在地下，受盐分和水分的影响，使骨质所含的无机物质(比如Ca₃(PO₄)₂和CaCO₃等)阻抗能力降低，骨质变脆;
6. 土壤影响。由于天然骨结构多孔，空隙多，与土壤中氧气反应变软，颜色容易变黄甚至变黑受到破坏。

1.3骨质文物的保护

1.3.1 保护现状

考古出土骨质文物或者博物馆藏的人类遗骸、动物的骨骼和骨类器具在研究人类历史进程上的学术地位已得到了充分认识，但在具体的保护和细节上的修复却总被人们所忽视。由于骨质文物本身的特点，它非常容易受到环境中温湿度变化，酸性、碱性、盐等化学物质以及滋生出细菌的腐蚀性破坏。有时候刚刚发掘发现的骨骼，外观上看似完整无缺，却不能够轻微触动，更有沾之即碎。一旦不采用科学的保护方法，被破坏就很难复原，所以对其采用合适的保护方法是非常必要。

请支付后下载全文，论文总字数：19256字