《Journal of Cultural Heritage》：Sustainable cleaning method for the reducing of complex soiling on dyed silk fabric using cross-linked polymers as gel system
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•开发了用于可持续清洁染色丝绸织物的交联聚合物凝胶。•负载酶和硅氧烷（D5）剂的结冷胶和丙烯酰胺凝胶。•有效去除动物胶和墨水污渍，且不会导致染料渗色或纤维损伤。•通过比色法、SEM–EDX和溶胀分析评估清洁效率。•结冷胶凝胶敷料证明具有环境友好性，对纺织品保存是安全的。引言博
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开发了用于可持续清洁染色丝绸织物的交联聚合物凝胶。
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负载酶和硅氧烷（D5）剂的结冷胶和丙烯酰胺凝胶。
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有效去除动物胶和墨水污渍，且不会导致染料渗色或纤维损伤。
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通过比色法、SEM–EDX和溶胀分析评估清洁效率。
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结冷胶凝胶敷料证明具有环境友好性，对纺织品保存是安全的。
引言
博物馆中的染色丝绸织物经常暴露于空气污染的影响下，且采用非标准的储存和展示方法，以及使用老旧的修复材料和传统粘合剂（如淀粉胶和动物胶），这些都可能导致纤维和染料发生损伤和降解[1]。在博物馆纺织品制品表面直接用墨水书写编号的做法可能会导致表面化学和物理性能退化，包括变色、污渍和材料结构弱化[2]。污渍不仅影响织物的外观，还对纤维构成潜在损伤风险，并导致进一步的降解。彩色有机物质中的酸性或碱性成分可能影响降解过程。污渍中可能还含有金属离子（如Fe、Cu、Al），这些离子可能引发各种降解过程，包括在可见光和紫外光照射下导致的纤维光氧化[3]。丝绸也具有亲水性，其吸湿现象的原因是丝素蛋白纤维内部结构中存在无定形区域和亲水性氨基酸，因此丝绸容易被染色[4]。传统清洁系统可能促进染料渗色、颜色变化和机械应力；然而，即使是局部凝胶系统，如果配方不当或以不适当的浓度使用，也可能导致类似的改变。因此，在做出清洁决定之前，必须仔细评估潜在风险，特别是关于染色纺织品的色牢度和结构完整性。清洁染色纺织品并不容易，需要在进一步操作之前进行许多研究[5]。湿法清洁是清洁过程中最常用的方法；然而，水对不溶性和疏水性污染物的清洁效果有限。因此，通常会加入能够增强溶解度或促进化学反应的添加剂来提高清洁效率[6]。水会破坏丝绸纤维中的氢键，降低其刚度和机械强度，而有机溶剂脱水则增强氢键并增加纤维刚度[7]。溶剂清洁可以局部应用，以去除或膨胀某些类型的污垢；然而，它可能导致敏感染色纺织品的染料渗色或颜色变化[8]。
近年来，用于保护性清洁的激光束使用量稳步增加，老化织物已通过激光进行清洁。使用KrF准分子脉冲的激光清洁在去除纺织品表面不必要层方面显示出潜力，其效率主要取决于能量密度。低能量水平导致清洁有限，而高能量密度可实现有效去除，但可能造成热损伤。丝绸纤维特别敏感，在高能量条件下会表现出环状结构等形态变化。这些结果强调了在将激光清洁应用于精细纺织品时需要进行仔细优化的必要性[9]。激光照射会导致纺织品相当大的颜色变化[10]。在溶液中应用酶不适合古代纺织品的生物清洁，因为水的泛滥会损坏文物[11]。因此，传统方法通常被认为不适合清洁纺织品遗物[12]。
保护科学领域的最新进展引入了一类新型功能聚合物，称为"超吸收剂"，它具有弱交联的三维网络结构，并能在短时间内吸收大量水或其他液体（可达自身重量的数百倍）[13]。聚合物链在微观层面上通过化学键或较弱的物理键进行交联；键的类型用于确定交联材料为化学凝胶或物理凝胶[14]。在常见的交联方法中，在聚合物结晶之前就会形成交联点，这可能导致结晶速率、结晶度水平、片晶形状和层间相特性的变化。所有这些特性都会影响材料的机械和其他性能[15]。天然水凝胶由从植物、动物或微生物中提取的聚合物制成。此外，天然聚合物表现出高生物相容性、可生物降解性、易获取性、稳定性、无毒性和低成本[16]。在不同的超吸收剂中，由有机单体合成的超吸收聚合物备受关注，因为这些材料具有高吸收能力、可接受的溶胀速率以及对金属离子和保持水的可接受抗性[17]。凝胶性能取决于聚合物类型及其特性，如机械性能、溶胀行为、热稳定性和降解速率，因为水凝胶可通过化学反应或物理相互作用从天然或合成聚合物中获得[18]。基于凝胶的系统在保护科学中为清洁复杂表面提供了有前途的解决方案。由于其高粘度，它们将清洁化学剂限制在预期区域，最大限度地减少不必要的迁移，并减少表面干燥。此外，它们允许对停留时间进行精确控制[19]。使用凝胶清洁比使用任何其他溶剂或化学品清洁都要容易得多。因此，凝胶清洁方法可用于去除不同种类的污渍[20]。凝胶基质通过孔限制和溶剂-凝胶相互作用限制溶剂流动性，减少扩散和蒸发，同时延长溶剂保留时间[21]。
结冷胶是一种刚性凝胶，最近被引入保护领域作为琼脂糖的替代品，其主要吸引力之一是价格更低。它与琼脂糖的区别在于其聚合物网络是阴离子性的而非中性的，并且除了物理缠绕和氢键外，还可以通过钙等二价金属离子进行稳定[22]。脱酰基结冷胶的天然多糖是一种阴离子微生物多糖，由水柱发氏菌分泌，由葡萄糖、葡萄糖醛酸和鼠李糖残基组成的重复四糖单元组成，比例为2:1:1，每个重复单元通常含有一个甘油和一个乙酰基。结冷胶的天然多糖经过碱处理产生脱酰基结冷胶[23]。它传统上用于纺织品保护。结冷胶是一种透明凝胶，其优点是可以清楚看到任何颜料的吸附，并且在应用过程中可以更清楚地观察表面。它通常以比琼脂略低的浓度使用（1–2% vs 3–4%），因为它具有更高的保水性。结冷胶凝胶非常强韧，比琼脂制成的凝胶更具柔韧性[24]。
聚丙烯酰胺凝胶是通过丙烯酰胺与交联剂（通常为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺）共聚而形成的化学交联凝胶。该过程是一种自由基聚合反应，通常使用N,N,N',N'-四甲基乙二胺（TEMED）作为催化剂，过硫酸铵作为引发剂，并通过调节两种单体的浓度，可以简单而受控地改变聚丙烯酰胺凝胶的孔径大小[25]。
章节片段
研究目标
本研究的目标是开发和评估一种可持续、无损的清洁方法，用于减少染色丝绸织物上的复杂污垢，丝绸是博物馆藏品中常见的敏感材料。清洁干预措施，包括水基、溶剂基或凝胶辅助系统，如果不加仔细控制，可能会导致纤维膨胀、染料渗色或颜色变化等不可逆变化。为解决这一挑战，本研究探索了使用
丝绸织物
平纹丝绸织物（脱胶、未染色）由埃及苏哈省的一家商业丝绸制造商提供。选择丝绸作为模型基材是因为其蛋白质特性（基于丝素蛋白的纤维），代表了博物馆藏品中历史纺织品的主要组成部分。使用未染色的平纹丝绸确保了结构的均匀性，并最大限度地减少了染料吸附和污渍相互作用的变异性。
染料
绿色是通过等比例（1:1，w/w）混合以下材料制备的：
合成天然和合成凝胶系统的表征
对合成的凝胶系统进行表征，以评估其物理化学稳定性和在纺织品受控清洁中的适用性。溶解度分析评估了网络完整性和交联效率，而溶胀测量确定了凝胶对溶剂的吸收和保留能力，这直接影响液体的释放和过度湿润或染料渗色的风险。溶剂吸收研究提供了凝胶内液体传质动力学的见解
制备的天然和合成凝胶系统的表征
制备的结冷胶凝胶和聚丙烯酰胺凝胶系统通过确定凝胶含量、溶胀测量和溶剂百分比进行物理表征，如下所述：
结论
本研究证明，交联聚合物凝胶可以为染色丝绸纺织品提供有效且可持续的清洁系统。开发的两种凝胶系统——天然结冷胶凝胶和合成聚丙烯酰胺凝胶——成功减少了动物胶和墨水等复杂污渍，同时与传统清洁方法相比，最大限度地减少了纤维或染料损伤的风险。
特别是结冷胶凝胶系统，表现出优异的柔韧性、光学透明性和均匀性，使染料分布更加均匀
Heba Saad|Abdelrahman Elserogy|Eman Osman|Neven Kamal|Wael Sabry Mohamed
