主题：【第八届原创】雕塑粘土成分初步分析

摘要:样品为雕塑粘，本文结合扫描电子显微镜/X射线能谱和红外光谱法对雕塑粘土的主要成分进行了分析，同时对雕塑粘土的腐蚀性及清洗溶剂进行了分析。通过综合数据解析，发现雕塑粘土可能主要由高岭土、丙烯酸酯类胶黏剂、铁红、异丙醇组成，对主体没有腐蚀作用。
1、实验部分
本文对雕塑粘土的形貌、元素组成、主要成分进行分析说明。同时对雕塑粘土的腐蚀性及清洗溶剂进行了分析。
1.1傅里叶变换红外光谱分析
仪器型号：PE spectrum 400 傅立叶变换红外光谱仪。
1.2扫描电子显微镜X-射线能谱分析
仪器型号：S4800冷场发射扫描电子显微镜/EMAX-350能谱仪。
2. 结果与讨论
2.1 雕塑粘土
样品为雕塑粘土，外观呈红色，湿润，有明显的有机溶剂气味。根据产品介绍，该样品在空气中能够在24小时内硬化成型。据此推测，样品中可能含有某种单组份固化胶黏剂。
2.2 红外光谱图谱解析
对样品直接进行红外光谱分析，红外谱图见图1。

样品经过烘干处理后进行红外光谱分析，红外谱图见图2。

样品在经过烘干处理前后分别进行了红外光谱测试，结果如图1和图2。从图1可以看到：3700~3600 cm^-1范围内的吸收谱带是高岭石中-OH羟基的伸缩振动引起的；Si-O伸缩振动主要位于1120~1000 cm^-1之间，O-H的弯曲振动主要在950~780 cm^-1之间。分子间缔合的O-H伸缩振动吸收峰在3500~3200 cm^-1区域，峰强而宽，是醇的特征吸收峰，而O-H面外弯曲变形吸收峰出现在700~600 cm^-1。醇中C-O伸缩振动峰由于伯、仲醇的结构不同，其波数也不尽相同。其中，C-O伸缩振动吸收峰在1129 cm^-1处，样品中的醇应为仲醇。在950~800 cm^-1区域中的吸收峰，也是由于C-O-H键中C-O伸缩振动引起的。此外，在3000~2800 cm^-1区域中的吸收峰为CH₃、CH₂中C-H的伸缩振动所致；1500~1200 cm^-1范围内的吸收峰归于CH₃的变形振动。经过仪器自带软件拟合，样品中可能含有高岭土和异丙醇。

利用异丙醇对样品进行萃取、浓缩后，再进行红外光谱测试，如图3所示。3327cm^-1为羟基伸缩振动峰，1710 cm^-1为羰基伸缩振动峰，1134 cm^-1为C-O-C伸缩振动峰，符合丙烯酸酯的特征。因此，样品中起固化作用的粘接剂可能为丙烯酸类树脂。

2.3 扫描电子显微镜X-射线能谱数据解析
样品直接进行扫描电子显微镜X-射线能谱分析（图4）。

对样品直接进行扫描电子显微镜X射线能谱分析，结果见图4，元素半定量结果见表1。
能谱数据说明样品中可能含有碳（C）、氧（O）、铝（Al）、硅（Si）、钙（Ca）、铁（Fe）六种元素。其中，高岭土的元素组成主要是铝、硅、钙、氧；样品呈红色，铁元素可能是铁红颜料的主要组成；C元素是胶黏剂中主要组成元素。

表1样品的X-射线能谱半定量分析结果

3. 结论
雕塑粘土可能主要由高岭土、丙烯酸酯类胶黏剂、铁红、异丙醇组成。其中，丙烯酸酯类胶黏剂作为单组份胶黏剂，随着异丙醇的挥发，在空气中逐渐固化，使雕塑粘土成型。在这个过程中，虽然异丙醇和胶黏剂对主体没有腐蚀作用，但是主体表面较为粗糙，少量的胶黏剂粘附在大钟表面，使主体表面发白，与其他部分形成明显的色差，严重影响了主体的美观。
无水乙醇作为一种常用的金属表面清洗溶液，对主体表面的胶黏剂具有明显的清洁效果。建议用无水乙醇对大钟进行一次完全的清洗，使主体恢复原貌。