ДОЛГОВЕЧНОСТЬ ПОЛИМЕРНЫХ КОНСЕРВАНТОВ ПАМЯТНИКОВ

1

• Авторы
• Файлы

Емельянов Д.Н. Волкова Н.В. Молодова А.А. Статья в формате PDF 133 KB

Многолетней пpaктикой выработаны критерии выбора полимеров для реставрации памятников истории и культуры. Наиболее существенный при выборе полимеров для реставрации параметр - это долговечность реставрационного материала и в идеале она должна быть близкой к ожидаемому времени существования реставрируемого объекта [1].

Долговечность полимеров - это продолжительность времени от момента нагружения до разрушения полимерного тела. Долговечность полимеров зависит от приложенной нагрузки и от температуры опыта [2]. Что следует понимать под термином «долговечность реставрационных материалов», и в какой степени долговечность самого реставрационного материала, будь это осетровый клей или современный синтетический адгезив, играет существенную роль в сохранении отреставрированного объекта?

Применительно к реставрационным материалам долговечность понимается как время, в течение которого сохраняется целостность и декоративные свойства отреставрированного объекта, иными словами - время до повторной реставрации произведения искусства [1].

Для различных реставрационных ситуаций ответственными за разрушение могут быть различные свойства: например, при подклейке шелушащегося красочного слоя, при склейке фрагментов предметов прикладного искусства. При дублировании на новый реставрационный материал причиной повторного разрушения, скорей всего, будет снижение или утрата адгезионных свойств по отношению к авторским материалам - грунтам, штукатурному или какому-либо иному основанию живописи.

Рассматривая проблему долговечности, интересуются поведением реставрационного материала в комплексе с авторским, поэтому и проблему старения реставрационных материалов нельзя рассматривать изолированно вне связи с материалом самого объекта [3].

Естественно предположить, что причиной утраты эксплуатационных свойств является процесс старения реставрационного материала, в основе которого лежат реакции взаимодействия полимерных молекул с кислородом воздуха, влагой, загрязнениями воздуха, приводящих к изменению химической и физической структуры материала памятника, и как следствие, к изменению его демонстрационных и физико-механических свойств.

Скорость и направление реакций окисления полимеров - консервантов контролируются многими факторами, которые принято делить на внешние и внутренние. К внутренним факторам относятся: химическое строение вещества, молекулярно-массовое распределение, конформация молекул и др., к внешним ‑ температура, влажность, световое излучение, загрязнения воздуха (оксиды серы и азота), наличие в авторском материале ингибирующих или ускоряющих добавок, например, пигментов живописи или ионов металлов в произведениях прикладного искусства. Процесс окисления идет в твердой фазе, лимитируется диффузией кислорода и интенсивнее протекает в тонких пленках. Множественность факторов, влияющих на скорость и направление окислительных реакций, определяет и многовариантность исхода процесса, именно поэтому все попытки разработки математических моделей старения не увенчались успехом. Механизм процесса окисления любого полимера, например, полиэтилена, включает три стадии: инициирование, разрушение цепи и обрыв цепи. Лимитирующей стадией является распад гидроперекисей, который может приводить либо к сшиванию, либо к деструкции цепей. В соответствии с этим механизмом теоретически процесс окисления полимеров должен сопровождаться следующими изменениями их химического и физического строения:

1. накоплением кислородсодержащих групп - альдегидных и гидроксильных;
2. изменением молекулярно-массового распределения полимера в результате деструкции или сшивания цепей;
3. изменением свободного объема и морфологии полимерной цепи в результате образования и выделения газообразных продуктов деструкции

Эти изменения должны сопровождаться изменением физико-механических свойств, таких как прочность, относительное удлинение, адгезионные свойства, водопоглощение [4].

Интервал температур, в которых находится произведение искусства в экспозиции или запасниках, составляет 20-25ºС, для неотапливаемых памятников - от -25 до +30ºС.

Если мы рассмотрим современный ассортимент синтетических реставрационных материалов, то убедимся в том, что при выборе классов полимеров, рекомендованных в качестве реставрационных материалов, химики остановились именно на тех, которые не содержат вышеупомянутых групп. Так как сополимеры - консерванты на основе бутилакрилата и бутилметакрилата - свето-, влаго-, и погодо- стойки - это значит, что они прошли все необходимые предварительные испытания на долговечность, и в соответствии с этими испытаниями гарантируется срок сохранения свойств, обеспечивающих их работоспособность, в течение не менее 50 лет [1].

На скорость собственно процесса окисления влага существенного влияния не оказывает. Если в атмосфере присутствуют оксиды серы или азота, то в присутствии влаги возможно протекание кислотного гидролиза, следствием чего может быть разрушение как авторского, так и реставрационного материалов.

Способность реставрационного материала реагировать на влагу является наиболее важным фактором, отвечающим за долговечность реставрационного вмешательства. Если реставрационный материал поглощает влагу, то в условиях увлажнения памятника или при высокой относительной влажности окружающей среды происходит адсорбция и капиллярная конденсация влаги в объеме материала (в литературе приводятся сведения о том, что до 60% относительной влажности воздуха наблюдается линейная зависимость сорбции от относительной влажности, а при более высоких значениях происходит резкое увеличение количества сорбирующейся влаги и одновременно проницаемости пленок по отношению к парам воды и кислороду воздуха).

Снижение относительной влажности сопровождается процессами десорбции влаги из материала, при этом изменяется свободный объем и конформация полимерных молекул, что приводит к возникновению внутренних напряжений. Эти постоянные колебания влажности, сопровождающиеся изменением внутреннего объема и конформации, создают небольшие по величине, но постоянно действующие знакопеременные деформации в отреставрированном фрагменте произведения искусства [3].

В том случае, когда молекулы полимера способны быстро восстановить первоначальную, либо перейти в другую, но равновесную, конформацию, переменное увлажнение и высушивание не сопровождается накоплением внутренних напряжений, и именно поэтому эластичные материалы более долговечны, чем жесткие. Следует заметить, что в том случае, когда жесткие материалы не способны поглощать влагу, их работоспособность достаточно велика.

Таким образом, эти два параметра - способность полимерной пленки поглощать влагу и способность полимерных молекул быстро перегруппировываться, возвращаясь к равновесной конформации, являются наиболее важными для оценки долговечности.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Емельянов, Д.Н., Волкова Н.В. Критерии и методы применения синтетических полимеров для реставрации и консервации произведений искусства. // Горьк. Гос. ун-т им. Н.И. Лобачевского.- Горький, 1981.- 20 с.- Деп. N⁰665 X П 281.
2. Заиков Г.Е. Энциклопедия полимеров.// М.: «Советская энциклопедия»,1974.- Т.1.- С. 753-757.
3. Федосеева, Т.С. О долговечности реставрационных материалов/ Т.С. Федосеева// Вестник.- М., 2002-2003.- N⁰ 8.- С. 28-31.
4. Молодова А.А.,Волкова Н.В., Емельянов Д.Н., Сахарова О.И. Закономерности получения и термостарение акриловых сополимеров, армированных целлюлозной тканью. // Журнал «Вестник ННГУ». №3,2009, С.87-94.

---