一种利用层层自组装成膜技术修复纸质文档的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用层层自组装成膜技术修复纸质文档的方法。该方法利用层层自组装成膜技术，在待修复的纸张表面成膜，实现纸张修复。具体步骤如下：在待修复的纸张表面交替沉积水溶性壳聚糖组装层和羧甲基纤维素钠盐组装层，得到水溶性壳聚糖和羧甲基纤维素层层自组装复合膜。本发明专利技术首次采用层层自组装技术应用于纸质文档的加固修复。加固修复后纸张色差未出现变化，外观呈现修旧如旧，纸张强度和耐折度明显提升；疏水性能明显提高，可以防止水分入侵对纤维素的溶胀作用，减少纤维素的水解；纸张疏水的表面有效减少微生物的附着，并且壳聚糖层存在抑制微生物的生长，从而减小了纸张的虫蛀、腐蚀情况。

【技术实现步骤摘要】
一种利用层层自组装成膜技术修复纸质文档的方法
本专利技术属于化学领域，涉及纸张档案的加固和脱酸，具体涉及一种利用层层自组装成膜技术修复纸质文档的方法。
技术介绍
纸质文物档案是祖先留给我们的珍贵文化遗产，是中国历史传承的载体和见证，具有重要的史料价值、艺术价值，文物价值。保护文物功在当代，利在千秋。然而，我国现存古籍状况却不容乐观。现今留存下来的为数不多纸质文物古籍档案普遍遭受纸张老化、酸化的损害，尤其是民国以来的文档，由于能保存至今的更是少之又少。因此，对于珍贵文献的更好保护是摆在我们面前的一项紧迫而艰巨的任务。古籍纸质的主要成分为纤维素，而酸是纤维素水解的催化剂，纤维素在酸性条件下很容易发生水解反应。植物纤维素经氧化、水解作用产生易粉碎的氧化纤维和亚硫酸。亚硫酸具有漂白作用.能使书页褪色.亚硫酸又属于极不稳定的化合物，当吸收空气中的氧后会生成稳定的硫酸。纤维素经水解后，聚合度降低，生成水解纤维素，导致文献纸张发黄变脆。当纤维素水解后聚合度降至200以下时，文献纸张就会严重脆化以至于不能阅读。由于酸化的纸张纤维素已经被大量的破坏，因此纸张的力学性能已经很大程度地下降。因此要对纸张进行必要的加固。目前，对纸质文物的加固保护主要有托裱法、加膜法、丝网加固法及胶液加固法等。上述方法均是“治标不治本”，不能从化学的角度真正提高纸张的力学性能。而且，纸张加固的方法费时费力，效率很低。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种修复纸质文档的方法，该方法采用层层自组装成膜技术对纸质文档进行加固修复，加固修复后纸张色差未出现变化，外观呈现修旧如旧，纸张强度和耐折度明显提升。本专利技术提供的一种修复纸质文档的方法，该方法利用层层自组装成膜技术，在待修复的纸张表面成膜，实现纸张修复。所述待修复的纸质文档可为各种形式的纸张，如酸性纸、现代纸、手工纸、机械纸、报纸、单页纸、页纸或书籍，材质可为纤维素。所述方法具体可包括如下步骤：在待修复的纸张表面交替沉积水溶性壳聚糖组装层和羧甲基纤维素钠盐组装层，得到水溶性壳聚糖和羧甲基纤维素层层自组装复合膜。所述水溶性壳聚糖优选水溶性的壳聚糖盐，包括但不限于：壳聚糖盐酸盐、壳聚糖季铵盐、壳聚糖谷氨酸盐、壳聚糖乳酸盐等。所述水溶性壳聚糖和羧甲基纤维素层层自组装复合膜的厚度可为50～400nm，具体可为70～240nm、100～240nm、100～170nm、170～240nm、70nm、140nm、100nm、170nm或240nm。所述水溶性壳聚糖和羧甲基纤维素层层自组装复合膜的自组装层数可为1～10层，优选为3～6层，具体可为1～3层；每个自组装层中，所述水溶性壳聚糖组装层的厚度可为30～80nm，如35nm，所述羧甲基纤维素钠盐组装层的厚度可为30～80nm，如35nm。所述交替沉积的温度可为25～50℃，具体为30℃，时间可为0.1～1小时，根据自组装层数而定。上述的方法中，所述成膜利用真空渗透的方法使成膜材料在待修复的纸张表面渗透。所述真空渗透的方法的具体操作如下：将待修复的纸张铺设在多孔支撑板上，对水溶性壳聚糖水溶液和羧甲基纤维素钠盐水溶液交替进行可控真空抽滤。所述水溶性壳聚糖水溶液和羧甲基纤维素钠盐水溶液的浓度均为0.8～1.5mg/mL，具体可为1.0mg/mL。每次沉积的过程中，对所述水溶性壳聚糖水溶液的体积和所述羧甲基纤维素钠盐水溶液的体积没有要求，在具体实施过程中只要保证刚好铺满所述待修复的纸张的表面即可。所述羧甲基纤维素钠盐水溶液的pH值可为7.5～7.8，随着自组装膜的形成，除了大幅提高纸张的力学性能之外，附着在纸张的表面的羧甲基纤维素钠为所修复的纸张提供一定的碱储量，阻止酸的进一步入侵。所述多孔支撑板的开孔率可为0.5～1.5％，孔在所述多孔支撑板上均匀分布，孔径可为0.05～0.1mm。所述真空渗透所采用的装置如下：所述装置包括喷淋系统、自组装反应系统和真空抽滤系统；所述自组装反应系统为一反应槽，所述反应槽上水平设置一用于放置待修复的纸张的多孔支撑板；所述喷淋系统位于所述多孔支撑板的上方，用于将自组装料液喷淋在所述待修复的纸张上；所述真空抽滤系统与所述反应槽上位于所述多孔支撑板下方的侧壁连接，用于使自组装液渗透所述待修复的纸张并在所述待修复的纸张的表面成膜并干燥。所述反应槽上可设有温控加热器，以控制反应槽的温度，为待修复的纸张的表面的自组装反应提供适宜的条件。所述喷淋系统可包括喷头和喷淋分布板，所述喷淋分布板与所述多孔支撑板平行设置，以使所述自组装液均匀的喷涂在待修复的纸张的表面。所述喷淋系统还可包括位于所述喷淋分布板和所述反应槽的侧壁之间的环形溢流槽，用于收集多余的自组装料液或清洗液。所述真空抽滤系统包括真空泵和真空控制系统，所述真空泵和所述真空控制系统为所述反应槽中多孔支撑板下方的空间提供适宜的真空度，以使自组装液渗透所述待修复的纸张，真空度可根据待修复纸张的类型灵活调节。所述冷阱的设置有利于水蒸气的凝结，尽可能不将水汽带入真空泵。所述装置还包括用于清洗所述膜的清洗系统，所述清洗系统与所述喷淋系统连接，所述清洗系统中的清洗液通过所述喷淋系统喷淋在所述待修复的纸张的膜的表面，在所述真空抽滤系统的作用下，清洗液渗透所述膜，即可完成对膜的清洗。上述的方法中，所述交替沉积之前还可包括在所述待修复的纸张的表面沉积一层金属氧化物Ti02凝胶膜的步骤(可以起到活化纤维素表面的作用)。所述金属氧化物Ti02凝胶膜的厚度可为20～50nm。所述金属氧化物Ti02凝胶膜的沉积方法可如下：以钛酸四丁酯为前驱体，通过表面溶胶-凝胶法在待修复的纸张表面沉积金属氧化物Ti02凝胶膜。本专利技术通过待修复的纸张表面交替沉积壳聚糖乳酸盐组装层和羧甲基纤维素钠盐组装层，得到壳聚糖和羧甲基纤维素层层自组装复合膜，具有如下有益效果：(1)层层自组装可以在几乎任何表面形成厚度可控的超薄膜，是一种广为采用的纳米成膜技术。本专利技术首次采用层层自组装技术应用于纸质文档的加固修复。加固修复后纸张色差未出现变化，外观呈现修旧如旧，纸张强度和耐折度明显提升。(2)本专利技术方法可使纸张的疏水性能明显提高，可以防止水分入侵对纤维素的溶胀作用，减少纤维素的水解，这种特点可以降低纸张纤维素的吸水性，从而减缓水对纤维的溶胀、降解以及氢键的破坏。此外，纸张疏水的表面有效减少微生物的附着，并且壳聚糖层存在抑制微生物的生长，从而减小了纸张的虫蛀、腐蚀情况。且将纸张进行湿热老化和紫外线老化处理后，各项性能指标比处理之前有很大程度的提高。(3)本专利技术方法可对不同种类，不同酸化程度的纸张进行加固处理，力学性能，特别是耐折度提高效果明显，且有一定的脱酸效应。修复后纸张字迹不受影响，纸张外观可视变化无区分。由此可见，本专利技术具有普遍适用性。(4)本专利技术中，通过调整自组装的层数，纸张的力学性能、碱性和碱保留均可获得优化提升。附图说明图1为实施例中所使用的反应器的结构示意图。1反应槽、2待修复的纸张、3多孔支撑板、4温控加热器、5修复液出料口、6喷头、7喷淋分布板、8环形溢流槽、9冷阱、10真空泵、11真空控制系统、12自组装料液储液罐、13蠕动泵Ⅰ、14控制阀Ⅰ、15清洗液储液罐、16蠕动泵Ⅱ、17控制阀Ⅱ。具体实施方式下述实施例中所使用的实验方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种修复纸质文档的方法，其特征在于：所述方法利用层层自组装成膜技术，在待修复的纸张表面成膜，实现纸张修复。

【技术特征摘要】
1.一种修复纸质文档的方法，其特征在于：所述方法利用层层自组装成膜技术，在待修复的纸张表面成膜，实现纸张修复。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：在待修复的纸张表面交替沉积水溶性壳聚糖组装层和羧甲基纤维素钠盐组装层，得到水溶性壳聚糖和羧甲基纤维素层层自组装复合膜。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述水溶性壳聚糖和羧甲基纤维素层层自组装复合膜的厚度为50～400nm；所述水溶性壳聚糖和羧甲基纤维素层层自组装复合膜的自组装层数为1～10层；每个自组装层中，所述水溶性壳聚糖组装层的厚度为30～80nm，所述羧甲基纤维素钠盐组装层的厚度为30～80nm。4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于：所述成膜利用真空渗透的方法使成膜材料在待修复的纸张表面渗透。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述真空渗透的方法的步骤如下：将待修复的纸张铺设在多孔支撑板上，对水溶性壳聚糖的水溶液和羧甲基纤维素钠盐的水溶液交替进行可控真空抽滤。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述水溶性壳聚糖的水溶液和所述羧甲基纤维素钠盐的水溶液的浓度均为0.8～1.5mg/mL；和/或，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小岗，江付泽，翁佳佳，
申请(专利权)人：中国人民大学，
类型：发明
国别省市：北京,11