無水脫酸技術(shù)在民國酸化紙脫酸中的應(yīng)用與效果評估研究

【原標(biāo)題】無水納米脫酸技術(shù)在民國酸化紙脫酸中的應(yīng)用與效果評估研究。

紙張酸化會導(dǎo)致紙張機械強度降低，發(fā)黃發(fā)脆，縮短使用壽命，增加其二次破損風(fēng)險，已成為當(dāng)前威脅檔案實體安全的重要因素。特別是民國時期形成的大量機制紙檔案，酸化程度尤為嚴(yán)重，亟待脫酸搶救。非水相脫酸法融合納米技術(shù)因其有機溶劑安全、對字跡破壞小、對紙張纖維結(jié)構(gòu)影響小等優(yōu)勢，已在國外廣泛運用幾十年。無水納米脫酸技術(shù)在國內(nèi)應(yīng)用起步于4~5年前，雖市場上涌現(xiàn)出眾多脫酸產(chǎn)品和配套技術(shù)，為實際脫酸搶救工作提供了多種選擇，但也帶來了些難題：一方面，國內(nèi)外紙張成分、工藝和性能均存在差異，國外技術(shù)應(yīng)用于國內(nèi)能否取得滿意的效果，還有待實踐的驗證；另一方面，不同品牌的脫酸劑表現(xiàn)是否有顯著差異，應(yīng)挑選何種脫酸劑進行大規(guī)模脫酸搶救實踐，還有待進一步研究。

本研究選擇三種市場口碑較好的脫酸劑，實施兩種手動脫酸工藝，通過自然老化和人工加速老化處理，跟蹤了民國手工紙脫酸后酸度、白度、機械強度等性能隨時間的變化，以評估無水納米脫酸技術(shù)的脫酸效果，為后續(xù)大規(guī)模脫酸搶救工作提供參考。

1 實驗材料和步驟

1.1 實驗材料

《于湖居士文集》1-6冊（民國時期出版）、市售無水納米脫酸劑（選用三個品牌，命名為脫酸劑A、脫酸劑B、脫酸劑C）、精密噴壺、便攜式酸度測試儀（哈納 HI99171）、拉力測試儀（英特耐森 IMT-Tensile 02）、耐折度測試儀（英特耐森 IMT-205A）、全自動色度儀（紙邦 ZB-A）。

1.2 實驗步驟

手動噴淋脫酸：以精密噴壺為工具，加壓后勻速均勻噴淋，保證紙張潤濕。

手動浸泡脫酸：將適量脫酸劑傾倒于方形容器內(nèi)，將待脫酸紙張平鋪浸沒于脫酸劑之中，紙張立刻被浸透，靜置3秒撈出紙張，平鋪晾干。

干熱老化：在105℃條件下老化72小時，參照GB/T 464-2008《紙和紙板的干熱加速老化》。

濕熱老化：在80℃、65%相對濕度條件下老化72小時，參照GB/T 22894-2008《紙和紙板加速老化濕潤老化》。

2 實驗結(jié)果與討論

2.1 酸度

當(dāng)脫酸劑接觸到紙張時，氧化鎂顆粒滲透進入紙內(nèi)孔洞并通過靜電力緊緊地吸附，與空氣中的水份結(jié)合形成氫氧化鎂，在空氣中二氧化碳的作用下，氫氧化鎂轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓徭V，碳酸鎂中和紙內(nèi)的酸，發(fā)揮脫酸作用。

本階段紙張酸度跟蹤測試結(jié)果如圖1所示：脫酸前紙張pH為4.8，是老化酸性紙，脫酸后紙張pH達到7.0~8.0，呈弱堿性，三種脫酸劑均能使紙張維持12個月弱堿性或中性。隨時間推移，氧化鎂不斷消耗，紙張pH值下降，即發(fā)生返酸現(xiàn)象。比較兩種脫酸工藝發(fā)現(xiàn)：浸泡脫酸更為均勻，紙張抗酸能力更強，返酸較緩慢，而噴淋脫酸效果不均勻，返酸相對較快，但實施便捷。浸泡脫酸時，脫酸劑A抗返酸能力最強，pH保持較穩(wěn)定；脫酸劑C抗返酸能力次之；脫酸劑B抗返酸能力最差。噴淋脫酸中，脫酸劑C抗返酸能力最強；脫酸劑A 與脫酸劑B抗返酸能力相當(dāng)。

2.2 白度

白度是反映紙張表面顏色的重要指標(biāo)，也是衡量脫酸劑是否安全的重要評判標(biāo)準(zhǔn)，安全可靠的脫酸劑不應(yīng)對紙的白度造成過大影響。本次測試的民國書籍用紙老化程度大，表面呈暗黃色，初始白度為34.44%。如表1所示，經(jīng)浸泡脫酸和加速老化后，紙張均出現(xiàn)了不同程度的白度下降即返黃現(xiàn)象，返黃程度可以用返黃值表示，從高到低為：脫酸劑B > 脫酸劑A > 脫酸劑C，脫酸劑B與脫酸劑A返黃肉眼可見，脫酸劑C變色程度肉眼較難分辨。鄭麗新、陳炳銓等人也報道了同樣的現(xiàn)象，主要是由于紙張中木質(zhì)素和半纖維素發(fā)色基團與 OH- 反應(yīng)，分子結(jié)構(gòu)發(fā)生重排、異構(gòu)化、共軛鏈延長等生成新發(fā)色基團。

2.3 抗張強度

紙張的老化會加劇紙張的酸化，紙張的機械性能也隨之降低。采用人工加速老化法對紙樣進行處理，模擬自然老化過程，用抗張指數(shù)來表征抗張性能變化。

由表2可知，脫酸后抗張指數(shù)會有一定程度下降，但保留率在90%以上，下降程度不大。這與溶劑影響有關(guān)，張玉芝等在研究全氟庚烷作為紙張脫酸載體的安全性時也發(fā)現(xiàn)了相同現(xiàn)象。脫酸后紙張經(jīng)人工老化，保留率均在90%以上，即對紙張抗張強度影響不大。

2.4 耐折度

如表3可知，經(jīng)脫酸劑C脫酸后耐折度無變化，經(jīng)人工濕熱、干熱老化后耐折度也無變化。而脫酸劑B與脫酸劑A脫酸后耐折度下降，且經(jīng)人工老化后，耐折度與未脫酸老化樣品相比均下降。

3 結(jié)論

本次測試的民國書籍用紙為手工紙，其紙張厚度均一性較差，酸度為4.8，表面呈暗黃色，老化程度嚴(yán)重。利用無水納米脫酸劑，通過噴淋、浸泡脫酸工藝對民國書籍進行脫酸處理，自然條件下和人工老化后的性能跟蹤結(jié)果表明：

（1）自然老化情況下，三種脫酸劑均能使紙張維持12個月弱堿性。

（2）脫酸不影響紙張厚度，但會在一定程度上使紙張表面變暗、泛黃加深，三種脫酸試劑變色情況由強到弱排序為：脫酸劑A、脫酸劑B、脫酸劑C。

（3）三種脫酸劑均會降低紙張抗張強度，但影響不大；脫酸劑C不影響紙張耐折度，而脫酸劑A、脫酸劑B會在一定程度造成耐折度下降。

（4）浸泡脫酸均一性好，紙張抗酸能力更強；噴淋脫酸工藝操作便捷，但脫酸效果的均一性不佳。

綜合來看，利用脫酸劑C結(jié)合浸泡脫酸工藝為現(xiàn)階段最佳脫酸方法，此方法對紙張顏色影響最小，對紙張機械性能影響小，自然老化脫酸效果達標(biāo)，返酸速度慢。

【發(fā)表平臺】四川檔案，2023年第5期〔總第235期〕P38-P40

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