一种修复纸质材料表面裂纹的方法技术

本发明专利技术提供一种修复纸质材料的裂纹或断口的方法，包括下述步骤：将待修复的纸质材料表面裂纹或断口处清理干净；将待修复的纸质材料放置于水平面上，顺沿纸张原纹理将海藻酸钠/纳米纤维素的复合胶状溶液涂抹于撕裂接缝、裂纹或断口处进行拼接；拼接稳定后，向接口处滴涂Ca2+溶液，待其干透后，对溢出纸面的胶状物进行清理，即完成对裂纹或断口的修复。纸张修补后，裂纹或断口弥合平整，裂纹或断口处无凸起或凹陷，表面光洁，裂纹与原有纸张无明显的可见色差。经过修补后纸张裂缝处的pH可以达到弱碱性。纸张的力学性能明显改善，同时保证纸张原样的性能不发生明显变化。

A method for repairing surface cracks of paper materials

The invention provides a method for repairing a crack or a fracture of a paper material, which comprises the following steps: cleaning the surface crack or a fracture of a paper material to be repaired; placing the paper material to be repaired on a horizontal surface, and smearing the sodium alginate/nanocellulose composite colloidal solution along the original texture of the paper on a tear joint. Joints, cracks or fracture joints are spliced; after splicing is stable, Ca2+ solution is dripped to the joint, and after it is dried through, the glue overflowing the paper surface is cleaned up, that is, the repair of cracks or fracture surface is completed. After repairing the paper, the crack or fracture surface is smooth, there is no protrusion or depression at the crack or fracture surface, the surface is smooth, and the crack has no obvious visible color difference with the original paper. After repair, the pH of the paper crack can reach weak alkalinity. The mechanical properties of the paper improved significantly, while ensuring that the original properties of the paper did not change significantly.

【技术实现步骤摘要】
一种修复纸质材料表面裂纹的方法
本专利技术属于高分子材料与纸张档案保护相结合的
，具体涉及一种修复纸质材料表面裂纹的方法。
技术介绍
纸张作为文字和文献档案的载体，在记录历史、传承文明中扮演重要的角色。纸质文献档案用纸复杂，纸张种类繁多、同一页档案上各种不同类型纸条、同一页档案上多种字迹书写，黏贴的纸张分别出现断裂、磨损、糟朽、字迹褪变等情况。纸张脆化、字迹洇化扩散、纸张撕裂、纸张曲翘不平、纸张锈斑、字迹背透、手写字迹模糊不清的情况也很常见。因此，对于珍贵文献及档案的保护和修复是摆在我们面前的一项紧迫而艰巨的任务。纸质材料的开裂导致纸张的力学性能下降，因此要对纸张的裂纹进行必要的修补和加固。纸张是一种多相复杂且非均质的高分子材料，纤维素是纸张的主要成分，此外还有极少量的木质素和半纤维素。纸张一旦有了裂纹，就已经发生了不可逆的形变，纸张修补的目的就是根据纸张裂纹、纤维的断口形态、裂纹的种类，采用一定的粘结技术尽可能使裂纹或断口被完美接回。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对纸质材料存在的缺陷，提出一种利用海藻酸钠/纳米纤维素的复合胶状溶液修复纸质材料的裂纹或断口的方法。本专利技术所提供的修复纸质材料的裂纹或断口的方法，包括下述步骤：1)将待修复的纸质材料表面裂纹或断口处清理干净；2)将待修复的纸质材料放置于水平面上，顺沿纸张原纹理将海藻酸钠/纳米纤维素的复合胶状溶液涂抹于撕裂接缝、裂纹或断口处进行拼接；3)拼接稳定后，向接口处缓慢滴涂Ca2+溶液，待其干透后，对溢出纸面的胶状物进行清理，即完成对裂纹或断口的修复。上述方法步骤1)中，在清理待修复的纸质材料表面裂纹或断口处时，如有必要，可采用水或相应的试剂进行清洗。上述方法步骤2)中，所述海藻酸钠/纳米纤维素的复合胶状溶液是通过包括下述步骤的方法制备得到的：a)通过硫酸水解和超声结合的方法,将微晶纤维素制备成纳米纤维素；b)将海藻酸钠与纳米纤维素复合得到海藻酸钠/纳米纤维素的复合胶状溶液。其中，所述a)中，先将微晶纤维素溶于水中，制成纤维素悬浮液，在冰浴条件下，向其中逐滴加入浓硫酸，保持搅拌，混合均匀，恒温反应，对反应后溶液进行超声波处理，重复离心，得到pH值为6.0～7.0的纳米纤维素晶体胶体，冷冻干燥，得到粉末状纳米纤维素。其中，微晶纤维素与水的配比可为1.0g：80～120ml。所述浓硫酸为质量分数为64.0％的浓硫酸。所述恒温反应的温度可为60～70℃，时间可为2～4小时。所述超声波处理的时间可为0.5～1小时。所述离心的条件为：8000～15000r/min的转速下离心8～15min。所述b)中，先将海藻酸钠溶于水中，搅拌分散，控温，持续搅拌，加入纳米纤维素，保持搅拌，搅拌分散过程中调节溶液的pH至9.0，冷却到室温，得到分散度高的乳白色胶状溶液，即为海藻酸钠/纳米纤维素的复合胶状溶液。其中，海藻酸钠与水的配比可为1.0g：80～120ml。海藻酸钠与纳米纤维素的质量比可为3.0～7.0：1.0。步骤3)中，所述Ca2+溶液可为0.5～0.9mol/L的氯化钙溶液。上述方法步骤3)中，滴涂Ca2+溶液后，可通过在纸张上覆盖微润的宣纸，室温下静置，使其干透。上述方法在进行步骤1)的操作前，还可包括对待修复的纸质材料表面裂纹或断口进行图像采集，并对裂纹或断口的状态进行破损程度分析的操作。上述方法在步骤3)后还可包括对修复后纸质材料表面裂纹或断口进行图像采集，并与修复前的裂纹或断口的状态进行对比分析修复效果的操作。所述图像采集可通过采用像素在1000万以上的相机实现。上述海藻酸钠/纳米纤维素的复合胶状溶液在纸质材料表面裂纹或断口修复中的应用也属于本专利技术的保护范围。本专利技术所采用的修复纸张裂纹的材料具有无色且普适性强的特点，本专利技术所采用的修复为可逆性修复，修改材料不会对纸张造成负面影响。附图说明图1为本专利技术实施例1中修补前后纸张的图像对比。图2为本专利技术实施例2中修补前后纸张的图像对比。具体实施方式下面通过具体实施例对本专利技术进行说明，但本专利技术并不局限于此。下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；下述实施例中所用的试剂、材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。下述实施例中所采用的化学试剂：海藻酸钠：(C6H7NaO6)n，AR，二水合氯化钙：CaCl2·2H2O，AR，微晶纤维素：(C6H10O5)n，AR，氢氧化钠：NaOH，AR，盐酸：HCl，AR，浓硫酸：H2SO4，AR，去离子水。下述实施例中所采用的海藻酸钠/纳米纤维素的复合胶状溶液通过下述方法制备得到：取微晶纤维素0.5g放于50ml水中，制成纤维素悬浮液。在冰浴的条件下，向其中逐滴加入浓硫酸(质量分数为64％)，保持搅拌速率，混合均匀。后将混合溶液在65℃条件下恒温反应3小时。对悬浮液进行超声波处理1小时，然后经高速离心12000r/min，重复数次至得到pH值约为7.0的纳米纤维素晶体胶体，经冷冻干燥得到粉末状纳米纤维素。将0.5g海藻酸钠溶于50ml去离子水中，使用控温磁力搅拌器对体系进行分散，控制溶液温度为50℃，搅拌过程持续1小时。再向其中加入纳米纤维素0.1g，保持搅拌速率。在体系分散的过程中，调节溶液的pH约为9.0，测试间隔为每20分钟3次，pH调控试剂为0.5mol/L的NaOH溶液与0.5mol/L的HCl溶液。1小时后，将溶液自然冷却到室温，即可得到分散度高的乳白色胶状溶液。下述实施例中所采用的Ca2+溶液通过下述方法制备得到：配制Ca2+浓度为0.7mol/L的氯化钙溶液于烧杯中，均匀混合，静置备用。下述实施例中所用的力学性能(抗张强度和耐折度)的测试方法如下：采用型号NZ-135耐折度仪器对纸张耐折度按照ISO5626:1993进行测试；采用型号KZW-300微控抗张试验机对纸张抗张强度按照ISO1924-2:2008进行测试。按照ISO6588-1:2012所述方法对加固修复后的纸张进行pH值的测试：取试样2g用100mL冷蒸馏水抽提1小时，在20～25℃的环境中测定抽提液的pH。采用型号NH310色差仪对修复前后纸张的色度进行测试。实施例1取一张带有裂纹的1981年中国人民大学校刊报纸局部的纸样，对纸质材料表面裂纹断口进行图像采集(相机像数为1600万)，裂纹及断口截面的状态表现为：单条裂缝，纹路较规律，无其他细小开裂，截面纤维尺寸较短。对裂纹及断口进行清理，同时清洗裂缝处的灰尘颗粒等，将待修复的纸样放置于水平玻璃面上，顺沿纸张原纹理将海藻酸钠/纳米纤维素的复合胶状溶液涂抹于裂纹和断口处进行拼接，拼接稳定后，向接口处滴涂Ca2+溶液，并在其上覆盖一张微润的宣纸，室温下静置待其干透后，对溢出纸面的胶状物进行清理，即完成裂纹或断口的修复。对修复后纸质材料表面裂纹断口进行图像采集(相机像数为1600万)，并与修复前的裂纹或断口的状态进行对比分析(色差分析以原纸样裂缝周边的色度为基色)。图1为修补前后图像对比，修补前后性能参数对比如表1所示：表1裂纹修补前后纸张的性能参数对比由图1和表1可知，纸张修补后，裂纹或断口弥合平整，裂纹或断口处无凸起或凹陷，表面光洁，裂纹与原有纸张无明显的可见色差。经过修补后纸张裂缝处的pH可以适度提高并接近中性。经过修复后的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.海藻酸钠/纳米纤维素的复合胶状溶液在纸质材料表面裂纹或断口修复中的应用。

【技术特征摘要】
1.海藻酸钠/纳米纤维素的复合胶状溶液在纸质材料表面裂纹或断口修复中的应用。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述海藻酸钠/纳米纤维素的复合胶状溶液是通过包括下述步骤的方法制备得到的：a)通过硫酸水解和超声结合的方法,将微晶纤维素制备成纳米纤维素；b)将海藻酸钠与纳米纤维素复合得到海藻酸钠/纳米纤维素的复合胶状溶液。3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于：所述a)为：先将微晶纤维素溶于水中，制成纤维素悬浮液，在冰浴条件下，向其中逐滴加入浓硫酸，保持搅拌，混合均匀，恒温反应，对反应后溶液进行超声波处理，重复离心，得到pH值为6.0～7.0的纳米纤维素晶体胶体，冷冻干燥，得到粉末状纳米纤维素。4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：所述a)中，微晶纤维素与水的配比为1.0g：80～120ml；所述浓硫酸为质量分数为64％的浓硫酸；所述恒温反应的温度为60～70℃，时间为2～4小时；所述超声波处理的时间为0.5～1小时；所述离心的条件为：8000～15000r/min的转速下离心8～15min。5.根据权利要求2所述的应用，其特征在于：所述b)为：先将海藻酸钠溶于水中，搅拌分散，控温，持续搅拌，加入纳米纤维素，保持搅拌，搅拌分散过程中调节溶液的pH至9.0，冷却到室温，得到分...

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