多技术联用分析聚醋酸乙烯酯艺术家颜料的化学特征及其在文化遗产保护中的意义

本研究针对现代聚醋酸乙烯酯(PVAc)艺术家颜料的复杂化学组成及老化机制难题，采用FTIR、SEM-EDX、EGA-MS和双阶Py-GC/MS等多技术联用策略，系统鉴定了颜料中的聚合物、增塑剂及添加剂成分，揭示了不同时期配方演变规律，为文化遗产保护中的风险评估与修复策略提供了科学依据。

　　

在现代艺术品的保护与修复领域，聚醋酸乙烯酯(PVAc)基艺术家颜料因其复杂的化学组成和易老化特性，长期困扰着文物保护工作者。这类颜料不仅含有合成聚合物、无机颜料和填料，还包含多达十余类添加剂——从增塑剂(plasticizers)、表面活性剂到抗氧化剂，其配方随品牌、年代差异显著。更棘手的是，外部增塑剂(如邻苯二甲酸酯)的迁移会导致颜料膜脆化、表面发粘，而内部增塑的共聚物体系虽稳定性更佳，却缺乏系统性研究。面对这种"化学迷宫"，传统单一分析技术如傅里叶变换红外光谱(FTIR)难以全面解析微量组分，而热裂解气相色谱质谱(Py-GC/MS)等先进手段的应用尚局限于当代样品，对历史颜料的老化机制认知仍存空白。

为此，Tate保护与遗产科学档案馆的研究团队Bronwyn Ormsby博士和Morana Novak开展了一项开创性工作。他们从馆藏中精选21种跨越1990年代至2023年的PVAc艺术家颜料，首次将演化气体分析-质谱(EGA-MS)与双阶热裂解气相色谱质谱(double-shot Py-GC/MS)联用，结合FTIR和SEM-EDX技术，构建了多维分析框架。这项发表在《Journal of Analytical and Applied Pyrolysis》的研究，不仅揭示了PVAc颜料配方的时间演变规律，更建立了针对文化遗产材料的标准化分析流程。

研究团队采用四步技术路线：通过FTIR鉴定聚合物骨架和主要填料；SEM-EDX分析无机元素组成；EGA-MS确定热分解温度窗口；双阶Py-GC/MS在300°C和700°C分步裂解，分别捕获添加剂和聚合物特征信号。样本来自Golden Artist Colors、Lefranc & Bourgeois等品牌的历史与当代管装颜料。

结果与讨论
在"聚醋酸乙烯酯颜料样本"部分，研究确认早期配方(如1994年Spectrum Oil Colors)普遍采用外部增塑剂如邻苯二甲酸二丁酯(DBP)，而当代产品(如2023年Flashe)转向丙烯酸酯共聚物内部增塑。双阶Py-GC/MS在300°C阶段检测到2-乙基己醇(2-EH)等增塑剂降解产物，700°C阶段则捕获苯(B)等PVAc特征裂解碎片。

"结论"部分指出，所有PVAc颜料均以均聚物为主，但1990年代样品含三苯基磷酸酯等迁移性增塑剂，当代配方则更多采用丙烯酸丁酯(BA)共聚改性。EGA-MS首次证实PVAc在350-400°C发生主链断裂，为双阶Py-GC/MS的温度设定提供理论依据。

这项研究的突破性在于：建立了文化遗产材料的"化学指纹"数据库；发现Lefranc & Bourgeois品牌在30年间用乙烯基酯共聚物替代了酞酸酯增塑剂；证实FTIR对<5%添加剂的检测局限性可通过Py-GC/MS弥补。这些成果不仅指导修复溶剂的选择(如避免溶解增塑剂的丙酮)，更推动建立基于材料化学特性的分级保护体系。正如作者强调，该多分析方法可推广至丙烯酸树脂等其他合成聚合物研究，为文化遗产的"预防性保护"提供科学范式。