水彩木刻画乳胶保护膜制备及性能试验*

王宛春

（陕西国际商贸学院 时装艺术学院，陕西 西安 712000）

延安木刻画保存最多的是由水彩油墨制作的版画。水彩油墨版画因其丰富的色彩，极具张扬的表达力，是我国不可或缺的宝藏。但由于木刻画本身比较脆弱，在运输过程中难免出现磕碰的问题，造成损伤。因此，在运输过程中赋予一层保护膜，是预防木刻画损伤的有效方法。马明月[1]、薛丽慧[2]等人的研究结果表明，天然乳胶较好的成膜特性，风干后可得到一张完整的膜状物。因此，市面上出现了以天然乳胶为主体的保护膜。但受天然乳胶表面张力的影响，目前，市面上保护膜普遍存在剥落困难，对板材有一定损伤的问题，使得木刻画的保护受到了一定制约。因此，对天然乳胶保护膜进行改造是一项有意义的研究。针对传统乳胶保护膜难剥落的问题，本文尝试用丙烯酸十八脂和环己烷制备剥离剂，与天然乳胶进行复配，得到易剥落不留痕的新型保护膜，为木刻画保护膜的改革提供数据参考。

1 实验部分

1.1 材料与设备

丙烯酸十八酯（AR 苏州启航生物科技有限公司）；环己烷（AR 山东力昂新材料科技有限公司）；偶氮二异丁腈（AR 济南普莱华化工有限公司）；天然乳胶（一级深圳市赛恩凝胶制品有限公司）；山梨糖醇酐油酸酯（Span-80，CP 南通阿切斯化工有限公司）；十二烷基聚氧乙烯（20）醚（O20，CP 江苏省海安石油化工厂）。

JJ-1A 型电子搅拌器（常州天瑞仪器有限公司）；TG16G 型高速离心机（常州市亿能实验仪器源头厂）；SYNC 型激光粒度分析仪（大昌洋行（上海）有限公司）；SNB-2 型粘度计（上海仪田精密仪器有限公司）；KRT-W 型万能试验机（昆山科瑞特试验仪器有限公司）；DZF-6030A 型真空干燥箱（无锡玛瑞特科技有限公司）。

1.2 实验步骤

1.2.1 长链丙烯酸聚合物的制备

（1）在装有JJ-1A 型搅拌器和回流装置的三口烧瓶中放入丙烯酸十八脂单体、环己烷溶剂、部分偶氮二异丁腈引发剂。

（2）提升反应温度至所需温度后打开搅拌器，使之混合均匀开始反应，反应一段时间后将全部引发剂放入搅拌。反应结束后取出长链丙烯酸聚合物[3]。

1.2.2 长链丙烯酸聚合物乳液（剥离剂）的制备

（1）在反应釜内放入长链丙烯酸酯聚合物，将反应釜温度提升至丙烯酸聚合物熔融。放入表面活性剂，充分搅拌。

（2）升高温度使其达到乳化所需温度，然后将热水分多次加入反应釜内。待热水加完，乳化一段时间后，停止加热，在室温条件下自然冷却，得到长链丙烯酸聚合物乳液,具体工艺流程见图1[4]。

图1 长链丙烯酸聚合物乳液的制备流程Fig.1 Preparation process of long chain acrylic polymer emulsion

1.2.3 乳胶膜的制备

（1）在天然乳胶中加入丙烯酸聚合物乳液，丙烯酸聚合物乳液质量比为12%，搅拌混合均匀后得到保护膜。

（2）在聚四氟乙烯模板慢慢倒入保护膜。待保护膜将模板完全覆盖，置于通风环境中充分干燥，得到乳胶膜。

1.3 长链丙烯酸聚合物乳液制备工艺优化

1.3.1 正交试验 复合乳化剂为O-20 和Span80，其HLB 值为10.5；丙烯酸酯质量分数为20%；复合乳化剂质量分数为6%；剩余部分为水含量。以热水加入方式、乳化时间、乳化温度和乳化速率为主要影响因素，以离心稳定性、乳液粒径和乳液粘度为评价指标，设计正交试验，正交试验因素设计见表1。

表1 正交试验因素表Tab.1 Factors of orthogonal test

1.3.2 离心稳定性 参照GB11543-2008 乳液离心稳定性。具体步骤为：

（1）将一定体积的乳液倒入离心管内，然后置于TG16G 型高速离心机内，打开离心机，对乳液进行离心。离心转速和时间分别是4000r·min-1和10min。

（2）测定离心后乳液的体积。用公式（1）计算乳液离心稳定性，计算结果越小离心稳定性越差[5]。

式中 Vc：离心后乳液体积；Vt：离心前乳液体积。

1.3.3 乳液粒径大小测定 将丙烯酸聚合物乳液用去离子水进行稀释，稀释倍数为1000 倍，然后用SYNC 型激光粒度分析仪测定乳液粒子粒径大小。

1.3.4 乳液粘度测定 参照GB/T1723-1993 对乳液粘度进行测定[6]。将乳液置于SNB-2 型粘度计上，然后测定溶液粘度。每组试验进行3 次，取其平均值为最后结果。

1.4 乳胶膜性能测定

1.4.1 涂膜干燥时间测定 参照GB/T 1728-1979（1989）对涂膜干燥时间进行测定[7]。

1.4.2 拉伸强度测定 参照GB/T1040.3-2006 对涂膜拉伸强度进行测定[8]。具体步骤为：

（1）将涂膜裁剪成尺寸为15mm×150mm 试件。然后将经过裁剪的涂膜纵向夹在KRT-W 型万能试验机模具上。

（2）打开万能试验机以5cm·min-1的速率对涂膜施加荷载，使其产生变形。待涂膜样品破坏后，停止施加荷载，记录样品破坏时荷载。每组样品测试3 次，取其平均值为拉伸强度结果。

1.4.3 吸水率测定

（1）将乳液覆盖在聚四氟乙烯板上，待其干燥后取下，得到乳胶膜，乳胶膜厚度约为0.5mm。

（2）取一小块乳胶膜置于DZF-6030A 型真空干燥箱中烘干至恒重，烘干温度为100℃。

（3）将烘干乳胶膜取出后称重，然后将其完全浸泡在水中48h。取出乳胶膜并擦干表面水分，再次称重。

乳胶膜吸水率表达式为[9]:

式中 W1：乳胶膜烘干后质量；W2：乳胶膜浸泡后质量。

1.4.4 剥离强度测试 参照GB/T 2790-199 对乳胶膜剥离强度依次进行测定。具体步骤为：

（1）将乳液覆盖在经过打磨的马口铁上，放置至实干，对涂膜厚度和马口铁宽度进行测定。

（2）弯曲涂膜未胶接部分，弯曲角度为180℃。将弯曲后乳胶膜在万能试验机底座夹具上夹紧马口铁部分用横梁夹具夹紧。对两个夹具进行调整，使马口铁保持为竖直状态。

（3）打开万能试验机对马口铁和乳胶膜施加50mm·min-1的荷载，得到乳胶膜剥离时荷载。每组试验进行4 次，取其平均值为最后结果。

剥离强度表达式为[10]：

式中 σ180：180°剥离强度；F：剥离力；B：试样宽度。

1.5 应用实例

1.5.1 木刻板表面剥离效果测试

（1）分别将添加长链丙烯酸聚合物乳液前后的天然乳胶均匀地涂刷在两张木刻板上。

（2）待天然乳胶在木刻板上干透成膜后，慢慢的从木刻板上剥离，观察其剥离效果。

1.5.2 水彩留白试验 将添加有长链丙烯酸聚合物乳液的天然乳胶（留白液）提前覆盖在水彩画需要留白的地方，然后开始作画。待作品完成后撕下留白膜，观察其效果。

2 结果与讨论

2.1 长链丙烯酸聚合物乳液制备工艺优化结果

表2 为乳液正交试验结果。

表2 正交试验结果Tab.2 Results of orthogonal test

由表2 可知，乳化条件对性能影响是不一样的。

表3 为各个因素对性能影响的直观分析表。

表3 因素直观分析表Tab.3 Visual analysis of factors

由表2、3 可知，A1B2C2D1的条件下，乳液综合性能最佳。也就是乳液最佳制备工艺为温度80℃、剪切速率300r·min-1、乳化时间为20min、热水加入次数为3 次。

2.2 乳胶膜基本性能

表4 为乳胶膜基本性能测试结果。

表4 乳胶膜的基本性能Tab.4 Basic properties of latex film

由表4 可知，加入长链丙烯酸聚合物乳液后的天然乳胶各项性能表现良好。成膜后，柔韧性能好，剥离强度低，具有较好的剥离效果。

2.3 木刻板表面剥离试验结果

图2 为添加长链丙烯酸聚合物乳液前后的天然乳胶剥离效果。其中（a）为未添加长链丙烯酸聚合物乳液的天然乳胶；（b）为添加了长链丙烯酸聚合物乳液（下文用剥离剂表示）的天然乳胶（下文用留白液表示）。

图2 木刻板剥离效果图Fig.2 Divetment effect drdwing of wood cutting board

由图2 可知，纯天然乳胶在木刻板上成膜后剥离较为困难，对木刻板有一定损害，剥离后木刻板的使用受到一定影响。而加入剥离剂后的天然乳胶剥离较为容易，剥离后木刻板平整光滑，对木刻板的继续使用无明显影响。这是因为木刻板表面的天然乳胶膜表面张力大，两者间分子力大，剥离时在分子力作用下，对木刻板造成损伤。加入剥离剂后，天然乳胶的表面张力被降低，与木刻板间分子力相对变小，因此，剥离强度被降低，可以被轻易的剥离，剥离后的纸张也不影响继续使用。

2.4 水彩留白试验结果

图3 为保护膜用于水彩留白的效果图。

图3 剥离剂用于水彩留白效果图Fig.3 Effect of stripping agent for watercolor blank

由图3 可知，在水彩画中使用保护膜效果较好。并未出现污染作品的现象。撕掉成膜物以后，纸张并未出现褶皱或是作品破坏的现象，证实该保护膜可用于水彩木刻画保存。

3 结论

本文以丙烯酸十八脂和环己烷为主要原材料合成长链丙烯酸酯聚合物作为剥离剂，与天然乳胶进行复配，制备一种新型保护膜。通过正交试验对剥离剂的制备工艺进行优化。并对保护膜形成的乳胶膜基本性能进行测定。得到的具体结论如下：

（1）正交试验结果表明，乳液最佳制备工艺为温度80℃、剪切速率300r·min-1、乳化时间为20min、热水加入次数为3 次。

（2）以该工艺制备的保护膜形成的乳胶膜表面干燥时间较短。成膜后柔韧性较强，剥离强度低，剥离效果好。

（3）纸张表面剥离试验结果表明，未加入剥离剂的天然乳胶在纸张上剥离较为困难，且对纸张有明显损伤。加入剥离剂后，剥离较为简单，且剥离后的纸张光滑平整，无明显变化。

（4）水彩颜色保护效果较好，撕掉成膜物以后，并未出现纸张损伤、污染作品的现象。证实该保护膜的效果较好，可用于水彩木刻画保存。