植物葉器官樹脂標(biāo)本保色研究

胡瑞華，宋軍陽(yáng)*

（西北農(nóng)林科技大學(xué)風(fēng)景園林藝術(shù)學(xué)院 陜西，楊凌 712100）

1 引言

環(huán)氧樹脂又叫做人工琥珀、水晶滴膠、環(huán)氧樹脂AB膠等，是泛指分子中含有兩個(gè)或兩個(gè)以上環(huán)氧基團(tuán)的有機(jī)高分子化合物，主要成分是環(huán)氧樹脂、苯甲醇、聚醚氨。它是一種雙組份液體混合物，即環(huán)氧樹脂A 膠和固化劑B膠混合而成。它的特點(diǎn)是透明度高、硬度高，它用途廣泛，近年來(lái)常被用于制作樹脂植物標(biāo)本。

植物標(biāo)本是人們認(rèn)識(shí)植物形態(tài)結(jié)構(gòu)和鑒別植物的主要方式之一，也是長(zhǎng)期保存植物的一種重要形式。傳統(tǒng)的植物標(biāo)本在保存時(shí)，由于標(biāo)本時(shí)常與空氣接觸，受環(huán)境的影響較大，標(biāo)本在搬運(yùn)過(guò)程也容易受到損壞，需定期維護(hù)。而環(huán)氧樹脂植物標(biāo)本不僅可以克服傳統(tǒng)生物標(biāo)本的缺點(diǎn)，還具有透明度高、硬度高、穩(wěn)定易保存、不褪色、攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)。不僅可以實(shí)現(xiàn)生物標(biāo)本的立體觀察，還可以清晰地觀察植物的組織形態(tài)和葉脈紋理。

對(duì)環(huán)氧樹脂植物標(biāo)本的研究，國(guó)內(nèi)方面自20世紀(jì)80年代開始，人們當(dāng)時(shí)稱為人造琥珀，首先開始研究人造琥珀本身的制作，先后采用農(nóng)用尿素、脲醛、松香、有機(jī)玻璃等原材料制作人造琥珀，但這些材料制作成的人工琥珀有刺鼻氣味、污染環(huán)境、質(zhì)地脆弱的缺陷。從20 世紀(jì)90 年代開始，人們將人造琥珀用于制作昆蟲和植物標(biāo)本。其中人造琥珀昆蟲標(biāo)本研究早于植物標(biāo)本，但主要琥珀原材料仍然以松香和有機(jī)玻璃為主。近十幾年來(lái)，人們開始將人造琥珀用于植物標(biāo)本的研究。隨著科技的進(jìn)步和材料的豐富，人們開始逐漸采用環(huán)氧樹脂AB膠作為原材料，替代松香和有機(jī)玻璃，即用環(huán)氧樹脂AB膠制作植物樹脂標(biāo)本。2015 年，張建逵等開始將環(huán)氧樹脂AB 膠制作葉、花類藥用植物標(biāo)本。2018 年，馬成學(xué)等將環(huán)氧樹脂AB膠用來(lái)制作水生植物標(biāo)本。2019年，李良清等將環(huán)氧樹脂膠用來(lái)制作茶葉標(biāo)本等。

目前大多數(shù)研究主要集中在制作樹脂標(biāo)本工藝流程和包埋環(huán)氧樹脂后的凝固時(shí)間、室內(nèi)環(huán)境溫度的研究。但是環(huán)氧樹脂植物標(biāo)本在制作時(shí)，如果沒有對(duì)植物材料進(jìn)行干燥處理，若干天后樹脂內(nèi)的植物材料會(huì)發(fā)生變色、褪色、甚至發(fā)霉等現(xiàn)象。以往多數(shù)研究只提到了要對(duì)植物材料進(jìn)行干燥，沒有提到采用何種干燥方法，干燥多長(zhǎng)時(shí)間效果最好。同時(shí)以往研究對(duì)植物樹脂標(biāo)本顏色變化大多采用外觀描述，準(zhǔn)確性差。針對(duì)以上存在的問題，本文主要研究10枚植物葉片材料，在不同干燥時(shí)間處理下的顏色變化，運(yùn)用色差儀對(duì)采集時(shí)、干燥后、樹脂包埋后不同時(shí)期的顏色值進(jìn)行測(cè)量記錄，從而確定葉類植物樹脂標(biāo)本最佳葉器官材料干燥處理方法和最佳干燥時(shí)間，為制作高質(zhì)量的葉類植物樹脂標(biāo)本提供參考。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)材料

植物材料：紅花酢漿草（）、紫葉李（）、金絲梅（）、蠟梅（）、南天竹（綠葉/紅葉）（）、石楠（綠葉/紅葉）（）、大葉女貞（）、紅花繼木（）10枚植物的葉片。

試驗(yàn)儀器：電熱恒溫鼓風(fēng)干燥機(jī)、日本柯尼卡美能達(dá)公司色差計(jì)CR-400、電子秤。

試驗(yàn)用具：草紙、密封盒、塑膠樹脂標(biāo)本模具、紙杯、攪棒。

試劑：硅膠干燥劑，生產(chǎn)廠家：威海乳山太陽(yáng)干燥劑有限公司。

環(huán)氧樹脂AB 膠，生產(chǎn)廠家：深圳市聚恒創(chuàng)電子材料有限公司。

2.2 試驗(yàn)方法

2.2.1 未干燥處理的研究 采集上述10 枚植物新鮮葉片1份，采集時(shí)間：2020年12月4日。用水沖洗表面灰塵雜質(zhì)后用紙巾擦拭，晾干。用色差儀采集每個(gè)葉片不同部位三個(gè)點(diǎn)的顏色值，記錄。在紙杯中將環(huán)氧樹脂AB膠按3:1 的質(zhì)量比例配好，順著同一方向慢慢進(jìn)行攪拌，注意速度不能過(guò)快，否則氣泡會(huì)增多。勻速攪拌至清澈為止，靜止10min。氣泡消失后，先將AB膠混合液倒入模具中鋪一層底，再將晾干的植物材料放入AB 膠混合液上，后再倒入AB 膠混合液覆蓋葉片表層，在25℃～30℃的溫度下，5～8h 凝固（根據(jù)AB 膠混合液厚度，凝固時(shí)間不同）。為防止葉片上浮，AB膠溶液凝固后，再澆筑一層AB 膠混合液，經(jīng)過(guò)16～24h，環(huán)氧樹脂AB 膠干透。樹脂干透后，從模具中取出，保存，分別對(duì)未干燥處理的葉片樹脂標(biāo)本包埋15d 和120d 后用色差儀測(cè)量、記錄每個(gè)葉片不同部位三個(gè)點(diǎn)的顏色值。

2.2.2 草紙干燥處理研究 采集上述10 枚植物新鮮葉片6 份，用水沖洗表面灰塵雜質(zhì)后用紙巾擦拭，晾干。用色差儀采集每個(gè)葉片不同部位三個(gè)點(diǎn)的顏色值，記錄。將晾干的葉片壓在草紙中間，分別按照12h/24h/48h/72h/96h/120h壓6份，記錄時(shí)間。12h后，取出草紙干燥的植物材料1份，用色差儀測(cè)量、記錄干燥后每個(gè)葉片不同部位三個(gè)點(diǎn)的顏色值。干燥后用環(huán)氧樹脂AB 膠進(jìn)行包埋，方法同上。樹脂干透后，從模具中取出保存，分別在葉片樹脂標(biāo)本包埋15d 和120d 用色差儀測(cè)量、記錄每個(gè)葉片不同部位三個(gè)點(diǎn)的顏色值。

2.2.3 硅膠干燥劑處理研究 采集上述10 枚植物新鮮葉片6 份，用水沖洗表面灰塵雜質(zhì)后用紙巾擦拭，晾干。用色差儀采集每個(gè)葉片不同部位三個(gè)點(diǎn)的顏色值，記錄。先將密封盒上鋪1.5cm厚的硅膠干燥劑，再將晾干的葉片鋪在其上，再鋪一層1.5cm 厚的硅膠干燥劑，再鋪一份葉片，以此類推，分別按照120h/96h/72h/48h/24H/12H順序從下到上鋪6份，記錄時(shí)間。12h后，取出鋪在最上面的硅膠干燥12h 的植物材料1 份，用色差儀測(cè)量、記錄干燥后每個(gè)葉片不同部位三個(gè)點(diǎn)的顏色值。其它干燥時(shí)間的葉片以此類推。干燥后用環(huán)氧樹脂A B膠進(jìn)行包埋，方法同上。樹脂干透后，從模具中取出保存，分別在葉片樹脂標(biāo)本包埋15d 和120d 用色差儀測(cè)量、記錄每個(gè)葉片不同部位三個(gè)點(diǎn)的顏色值。

2.2.4 電熱恒溫干燥機(jī)干燥處理研究 采集上述10枚植物新鮮葉片4份，用水沖洗表面灰塵雜質(zhì)后用紙巾擦拭，晾干。用色差儀采集每個(gè)葉片不同部位三個(gè)點(diǎn)的顏色值，記錄。將表面水份晾干的4份葉片放置在恒溫干燥機(jī)網(wǎng)格架上，溫度50℃，記錄時(shí)間。恒溫干燥機(jī)設(shè)計(jì)了2h/3h/4h/5h。2h 后，取出恒溫干燥機(jī)網(wǎng)格架上的植物材料1 份，用色差儀測(cè)量、記錄顏色值。3h 后，再取出恒溫干燥機(jī)網(wǎng)格架上的植物材料1份，用色差儀測(cè)量、記錄干燥后每個(gè)葉片不同部位三個(gè)點(diǎn)顏色值，其它干燥時(shí)間的葉片以此類推。記錄完數(shù)據(jù)后，用環(huán)氧樹脂AB膠進(jìn)行包埋，方法同上。樹脂干透后，從模具中取出，保存，分別在葉片樹脂標(biāo)本包埋15d 和120d 用色差儀測(cè)量、記錄每個(gè)葉片不同部位三個(gè)點(diǎn)的顏色值。

2.2.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析 將干透的樹脂標(biāo)本放置在非陽(yáng)光直射環(huán)境中，15d和120d后，分別用色差儀測(cè)量每個(gè)葉片不同部位三個(gè)點(diǎn)顏色值，并記錄。植物材料采集時(shí)，葉片樹脂標(biāo)本包埋120d 的色差值比較，是利用色差計(jì)算軟件APP 顏色識(shí)別器V8.101 進(jìn)行計(jì)算的，根據(jù)色差計(jì)算公式，分別輸入每種植物采集時(shí)和包埋后的顏色測(cè)量值，最后計(jì)算出顏色變化總差值即色差值?？偵钣忙 表示，色差的單位用NBS 表示，△E 盎值為1 時(shí)稱為1NBS。ΔE數(shù)值越大，說(shuō)明色差越大。試驗(yàn)數(shù)據(jù)和圖通過(guò)Microsoft Excel2010進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和繪制。

關(guān)于色差和計(jì)算：色差儀上的L、a、b是代表物體顏色的色度值，也就是該顏色的色空間坐標(biāo)，任何顏色都有唯一的坐標(biāo)值，其中L 代表明暗度（黑白），A代表紅綠色，B代表黃藍(lán)色。△L+表示偏亮，△L-表示偏暗，△a+表示偏紅，△a-表示偏綠，△b+表示偏黃，△b-表示偏藍(lán)。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同干燥處理方法對(duì)環(huán)氧樹脂標(biāo)本色差的影響

為了探索何種干燥處理方式最佳，試驗(yàn)分別設(shè)計(jì)了四種不同的干燥處理方法以及不同干燥時(shí)間處理。分別對(duì)不同干燥處理的葉片進(jìn)行采集時(shí)的顏色值和樹脂包埋120 d的顏色值比較，分別得出每種干燥處理的總體色差平均值，再對(duì)不同干燥處理的總體色差平均值進(jìn)行比較，從而優(yōu)選出最佳干燥處理方式。

如圖1所示：草紙干燥處理的葉片樹脂標(biāo)本顏色變化最小，沒有進(jìn)行干燥處理的樹脂標(biāo)本顏色變化最大。四種干燥處理中，葉片樹脂標(biāo)本的色差值從小到大依次是草紙干燥法、硅膠干燥劑法、恒溫干燥箱法、未干燥處理。恒溫干燥箱法2h 干燥后的葉片，就已經(jīng)發(fā)生明顯皺褶、收縮，顏色和質(zhì)地發(fā)生嚴(yán)重變化，因此，恒溫干燥箱只做了2h干燥處理、顏色變化測(cè)量記錄和色差分析，其他時(shí)間段沒有必要再繼續(xù)進(jìn)行。數(shù)據(jù)表明，制作葉片樹脂標(biāo)本最佳干燥處理方法是草紙干燥法。

圖1 不同干燥方法對(duì)葉片樹脂標(biāo)本色差影響

3.2 草紙干燥法中最佳干燥時(shí)間測(cè)定

為了探索更加精確有效的草紙?zhí)幚砀稍飼r(shí)間，試驗(yàn)設(shè)計(jì)了6 個(gè)不同的草紙干燥時(shí)間，分別是12h/24h/48h/72h/96h/120h。通過(guò)對(duì)葉片采摘時(shí)的顏色值和包埋120d的葉片樹脂標(biāo)本顏色值進(jìn)行比較，分別得出不同干燥時(shí)間的色差平均值，再對(duì)不同干燥時(shí)間的色差平均值進(jìn)行比較。

如圖2 所示，在草紙干燥處理的不同時(shí)間段，隨著干燥時(shí)間的增加，葉片含水量不斷減少，葉片樹脂標(biāo)本平均色差值越來(lái)越小。干燥時(shí)間為120h 色差值最小，效果最佳；干燥時(shí)間為12h 色差值最大，效果欠佳；干燥時(shí)間為48～120h，色差值上下浮動(dòng)，相對(duì)穩(wěn)定。

圖2 草紙不同干燥時(shí)間對(duì)樹脂標(biāo)本色差影響

3.3 樹脂標(biāo)本包埋后色差變化穩(wěn)定性測(cè)定

色彩的穩(wěn)定性是樹脂植物標(biāo)本成敗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。如圖3所示，試驗(yàn)測(cè)試了不同干燥處理方法，樹脂標(biāo)本包埋15d 顏色平均值和包埋120d 后的顏色平均值，對(duì)比期間的顏色變化情況，從而得出葉片樹脂包埋后不同干燥處理的總體色差值△E。

圖3 不同干燥方法對(duì)葉片樹脂標(biāo)本顏色穩(wěn)定性影響

如圖3數(shù)據(jù)表明，草紙干燥法處理的樹脂標(biāo)本在包埋后，顏色變化幅度較小，顏色變化最穩(wěn)定。硅膠干燥和恒溫干燥處理色差值相對(duì)次之。未干燥處理的葉片樹脂標(biāo)本在包埋15d和120d天期間，顏色變化幅度最大，顏色變化最不穩(wěn)定。

如圖4 所示，試驗(yàn)測(cè)試了草紙干燥處理中，在不同的干燥時(shí)間處理下，樹脂標(biāo)本包埋15d 后至120d 的顏色平均值，對(duì)比期間的顏色變化情況，從而得出葉片樹脂包埋后不同干燥時(shí)間處理的總體色差值△E。

圖4 不同干燥時(shí)間對(duì)葉片樹脂標(biāo)本顏色穩(wěn)定性影響

如圖4 數(shù)據(jù)表明，干燥處理120h 的樹脂標(biāo)本包埋后色差值為0.634，顏色變化幅度最小，顏色變化最穩(wěn)定。96h、48h 色差值次之，顏色變化相對(duì)穩(wěn)定。12h 色差值最大，顏色變化幅度最大，顏色變化最不穩(wěn)定。

3.4 不同葉片樹脂標(biāo)本個(gè)體色差變化測(cè)定

植物種類繁多，不同植物葉片的形態(tài)、底色、質(zhì)地差別很大。實(shí)驗(yàn)采用10 玫植物葉片，在草紙不同干燥時(shí)間處理下，將采摘時(shí)的顏色值和葉片樹脂標(biāo)本包埋120d 的顏色值進(jìn)行比較，得出每種不同葉片樹脂標(biāo)本色差平均值，此試驗(yàn)?zāi)芊从巢煌参锶~片樹脂標(biāo)本個(gè)體色差變化情況。

如圖5 所示，紅花酢漿草色差值最大，南天竹（紅、綠）、石楠（紅）、大葉女貞、紫葉李色差值相對(duì)次之，金絲梅、紅花繼木、石楠（綠）、蠟梅色差值相對(duì)較小。

圖5 不同植物葉片樹脂標(biāo)本色差變化測(cè)定

4 討論和結(jié)論

根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果，主要結(jié)論如下：

第一，葉類植物在制作樹脂標(biāo)本時(shí)，必須對(duì)其進(jìn)行干燥處理，采用草紙干燥處理效果最佳，成本低且方便。硅膠干燥劑效果相對(duì)次之，其葉片干燥效果不如草紙干燥平展，會(huì)有一些皺褶，但如果是一些立體葉片，如蝴蝶槐等葉片，則采用硅膠干燥劑干燥可保持其本身形態(tài)。不能直接進(jìn)行恒溫干燥箱進(jìn)行干燥，葉片會(huì)發(fā)生嚴(yán)重皺褶，變形。未干燥處理的色差值最大，樹脂標(biāo)本效果最差。

第二，在草紙干燥處理中，最佳干燥時(shí)間范圍是48～120h，120h 的干燥時(shí)間效果最佳。如果葉片本身含水量少，可采用48h 草紙干燥；如果葉片含水量多、葉片厚，可采用120h草紙或硅膠干燥劑干燥。草紙不同干燥時(shí)間處理中，隨著干燥時(shí)間的增加，葉片樹脂標(biāo)本色差逐漸變小，并逐漸趨于穩(wěn)定。

第三，葉片樹脂標(biāo)本包埋后顏色穩(wěn)定性測(cè)試中，干燥時(shí)間越長(zhǎng)，包埋后顏色變化越小，顏色變化越穩(wěn)定。總之，不同干燥處理方法、不同干燥處理時(shí)間是樹脂標(biāo)本色差變化和穩(wěn)定性的重要影響因素。

第四，筆者認(rèn)為采摘時(shí)葉片含水量高低、采集地點(diǎn)、采集樹木不同，也會(huì)影響葉片樹脂標(biāo)本色差變化。采摘時(shí)正在發(fā)生變色的葉片，樹脂包埋后，色差值會(huì)發(fā)生較大變化。如南天竹綠葉向紅葉轉(zhuǎn)變時(shí)期，制作成樹脂標(biāo)本后色差變化幅度大，顏色不穩(wěn)定。