Растительные масла играют важную роль в живописи. Их выбор и подходящая технология обработки влияют на долговечность картины, яркость цветов и удобство работы художника. В процессе создания художественных масел мы постоянно ведём научную деятельность, наблюдая за происходящими на молекулярном уровне изменениями посредством лабораторного оборудования. Одним из направлений такой деятельности стало наше участие в масштабном исследовании растительных масел, проведённом в Национальном исследовательском университете ИТМО и Санкт-Петербургском Государственном Университете. По итогам работы опубликована совместная научная статья.

С оригиналом статьи можно ознакомиться по ссылке:

https://processes.ihbt.ifmo.ru/ru/article/23776/

А ниже рассмотрим ключевые моменты из статьи, полезные для художников.

Особенности строения масла

Одной из важных химических особенностей льняного масла является содержание особых молекул — цис- и транс-изомеров жирных кислот. Давайте разберёмся, что это значит и как различные типы обработки влияют на эти изомеры.

Молекула жирной кислоты может существовать в двух формах:

- цис-изомеры: гибкие и подвижные молекулы, которые обеспечивают текучесть и лёгкость обработки масла. В них атомы располагаются таким образом, что молекула принимает изогнутую форму. Они придают маслу мягкость и эластичность.

- транс-изомеры: более жёсткие и неподвижные молекулы, создающие прямую вытянутую структуру. Такие молекулы обладают большей прочностью и образуют более плотные структуры. В результате увеличения их числа масло становится твёрдым и вязким.

Модификация льняного масла

Свежевыжатое льняное масло содержит преимущественно цис-изомеры, что даёт ему мягкость и текучесть. В процессе подготовки масла для живописи его подвергают специальной обработке с целью сгущения (уплотнения) и получения более прочных и водостойких пленок. При сгущении масла в нём образуется большее количество транс-изомеров, обеспечивающих дополнительную прочность и твёрдость. Простыми словами, часть молекул «расправляется», переходя из эластичных цис-изомеров в жёсткие транс-изомеры.

Сгущенные масла для живописи получают по двум базовым технологиям – оксидированные (уплотненные) и модифицированные термически без участия кислорода (полимеризованные). Узнать, что же происходит с молекулами масла нам помогает инфракрасная спектроскопия. Каждая линия (пик) спектра характеризует содержание в молекулах фрагментов с определённой формой и составом.

Общий вид инфракрасных спектров масел: 1 – маковое; 2 – сафлоровое; 3– льняное сыродавленное; 4 – льняное уплотненное; 5 – льняное полимеризованное.

Фрагменты инфракрасных спектров масел, показывающих линии цис- (914 см^-1) и транс- (969 см^-1) изомеров: 1 – маковое; 2 – сафлоровое; 3 – льняное сыродавленное; 4 – льняное уплотненное; 5 – льняное полимеризованное.

Оксидированное льняное масло

Оксидированные масла можно получать в домашних условиях, используя технологии старых мастеров – выдерживая масло в открытом сосуде на солнце («вареное на солнце») от нескольких месяцев до 2 лет в зависимости от климатических условий.

В структуре масла появляется большое количество атомов кислорода, которые встраиваются в цепь жирных кислот, формируя новые химические связи. Например, возникает группа «-O-O-» («пероксидный мостик»), которая соединяет молекулы жирных кислот между собой с образованием жёсткого каркаса. При таком соединении молекулам нет нужды менять свою форму, разворачиваясь в разные стороны. И хотя происходит переход части цис-изомеров в транс-изомеры, доля последних остаётся ограниченной. Поэтому в выдержанном масле сохраняется много эластичных цис-изомеров.

Выдержанное льняное масло предпочтительнее для тонких мазков. Оно придает покрытию гладкость, уменьшает вероятность появления морщин и предотвращает излишнее пожелтение полотна. А благодаря насыщению кислородом образуются химически активные структуры, ускоряющие высыхание масла.

Полимеризованное льняное масло

Полимеризацию осуществляют, нагревая масло без доступа воздуха при 250–300°С в закрытых баках с электрообогревом в вакууме или в атмосфере углекислого газа для предотвращения окисления. Исторически художники варили масло на огне.

Внимание: при варке масла выделяются токсичные испарения, поэтому категорически не рекомендуется проводить подобные эксперименты дома!

Во время полимеризации создаются поперечные связи между отдельными молекулами жирных кислот, формируя трёхмерную сеть. Молекулы соединяются друг с другом напрямую без пероксидных мостиков. Этот процесс стимулирует образование транс-изомеров, так как транс-конфигурация обеспечивает лучшую совместимость и интеграцию молекул в такую сеть. Высокая температура ускоряет разрушение цис-изомеров и их превращение в транс-изомеры.

Получаемое масло крайне прочно и долго служит, обеспечивая надёжную защиту поверхностям, но утрачивает мягкость и удобство для тонких работ.

Итог: выбор правильного масла

Контроль изменений на молекулярном уровне даёт нам возможность управлять строением масла в ходе его обработки. В результате мы готовим масло с заданными свойствами, что позволяет создавать краски без наполнителей и сиккативов.

Для художника понимание строения масла является ключом к выбору масел для разбавления красок.

Оксидированное, или выдержанное, масло сохраняет больше цис-изомеров, обеспечивая удобность работы и хорошую сочетаемость с красками. Оно подойдёт для тонких линий и удобной работы кистью. Кроме того, характеризуется быстрым высыханием.

Полимеризованное масло почти полностью превращается в транс-изомеры, приобретая чрезвычайную прочность и долговечность, но теряя текучесть и мягкость. Оно в качестве добавки в краску защищает поверхность масляного слоя от механических и атмосферных воздействий. Время высыхания при этом относительно медленное.