一种酸化老化纸质文献脱酸增强剂的制备及使用方法技术

一种酸化老化纸质文献脱酸增强剂的制备及使用方法。将硼砂、聚乙烯醇、丙烯酰胺、氧化还原引发体系在去离子水或蒸馏水中溶解并混合均匀制备纸质文献的脱酸增强剂。将本发明专利技术的脱酸增强剂均匀喷洒在酸化老化的纸质文献纸张表面，然后将纸质文献置于反应，即完成了纸质文献纸张的脱酸增强处理。本发明专利技术的脱酸增强剂在对酸化老化纸质文献纸张进行有效脱酸的同时，还可显著提升其强度性能。本发明专利技术操作简单，处理后纸质文献纸张的pH值可达到7.0~8.5，且其抗张指数和撕裂指数与未处理前相比，最高可提升51.19%和71.29%，同时纸张没有出现明显的弯曲变形、脱墨、变色等现象，可有效延长纸质文献的保存期限。

The preparation and application of an acidizing and aging paper literature deacidification enhancer

【技术实现步骤摘要】
一种酸化老化纸质文献脱酸增强剂的制备及使用方法
本专利技术属于对酸化老化纸质文献的保护领域，具体涉及一种硼砂/聚乙烯醇/丙烯酰胺（加引发剂）复配溶液对酸化老化纸质文献的脱酸增强剂的制备及使用方法。
技术介绍
纸质文献承载着人类文明历史和优秀文化传统，中国是最早采用纸张来记录历史进程的国家，以大量的书籍书画、档案等纸质文物书写着优秀的中华文明，为文化的传播提供了范本，具有不可复刻的历史价值。伴随着时代的更替，环境的巨变，这些珍藏的纸质文献酸化腐烂现象日益严重，如虫蛀霉变、泛黄、脆裂和粉碎破损等，其保存寿命急剧降低，严重阻碍人类的历史文明传播。大量研究工作表明，酸化是导致纸张老化变质的主要原因，纸张中的酸性物质会促进纤维素的水解，加速纸张老化变质，强度降低。对酸化老化纸质文献的脱酸及增强是保护和延长其寿命的重要而有效的方法。纸质文献的脱酸常用的脱酸方法有液相脱酸和气相脱酸处理两类，包括碳酸氢钙/碳酸氢镁水溶液脱酸法、氢氧化钙/氢氧化镁脱酸法、氨气脱酸法、吗啉脱酸法等，这些脱酸方法虽有一定的脱酸效果，但脱酸效率低下，一些脱酸试剂还会在一定程度上降低纸张强度和白度，使油墨褪色，甚至存在致癌性，对人体健康产生较大危害。对纸质文献的增强方法主要有托裱法、丝网加固法、加膜法、高分子材料涂覆法及γ射线加固技术，但这些处理方法较为繁琐，处理效率较低。只对纸张进行脱酸处理可以中和或除去纸张上的酸性物质，在一定程度上达到延缓纸张老化的效果，但无论液相脱酸还是气相脱酸处理，都对纸张机械强度几乎无提升，甚至还破坏纤维间的氢键结合，降低纸张强度，这对本来强度较差的纸质文献无疑是不利的。而只对纸张进行增强处理时，可以有效增强纸张的强度，但纸张的酸化老化问题仍然存在。为了能够更好地延长纸张寿命，在进行脱酸处理时，需同时增加纸张强度。凡晓宇等使用羟丙基甲基纤维素与纳米氢氧化钙醇水分散液对纸张进行脱酸加固，提高了纸张的pH和强度性能，同时还有一定的碱保留量来预防纸张未来的酸化；Sundholm等将甲基纤维素和氢氧化钙混合溶液结合起来进行脱酸处理，结果表明甲基纤维素可以增加纤维素间的氢键连接，在使纸张脱酸的同时增加了纸张的强度。上述脱酸增强技术虽可以不同程度地中和纸张中的酸性物质、增加纸张强度，并延缓纸张老化的速度，但存在处理效率不高、设备工艺复杂、对纸质文献图文有影响、部分脱酸增强物质对人体或环境有害、甚至使用有机溶剂和气体存在易燃易爆的安全问题等。
技术实现思路
本专利技术旨在延长酸化老化纸张的可阅读寿命和增强其耐久性，克服上述现有技术存在的问题，专利技术一种对纸质文献脱酸增强效果好、对人体无危害或危害小、对环境无污染、且操作较为简单的纸质文献脱酸增强剂及使用方法，该脱酸增强剂在对酸化老化纸质文献纸张脱酸的同时也能显著增加纸张的强度，可有效延长纸质文献的使用寿命，且对纸张白度和油墨影响较小。本专利技术的技术方案是：一种酸化老化纸质文献脱酸增强剂的制备方法，以硼砂为脱酸组分，以聚乙烯醇（PVA）和丙烯酰胺为增强组分，将各组分的水溶液混合均匀即制得酸化老化纸质文献的脱酸增强剂；所述丙烯酰胺中含有引发剂。上述制备方法中，硼砂水溶液为现配现用，称量硼砂固体，溶解于蒸馏水或去离子水，室温持续搅拌直至固体完全溶解，得到0.1~5wt%的硼砂溶液。上述制备方法中，所述PVA的类型包括PVA1788，PVA1799，PVA1750±50或PVA0588。上述制备方法中，PVA溶液为使用前配制，具体方法为：称量PVA固体在蒸馏水或去离子水中溶解，根据PVA的聚合度和醇解度可在水浴加热至80~100℃搅拌使其完全溶解，静置冷却至室温得到0.1~5wt%的PVA溶液。上述制备方法中，丙烯酰胺溶液为现配现用；具体方法为：称量丙烯酰胺固体，加入蒸馏水或去离子水，室温下持续搅拌使其完全溶解，即得到0.1~5wt%的丙烯酰胺溶液。上述制备方法中，引发剂为水溶性氧化还原引发体系；氧化剂为过硫酸盐、过氧化氢或溴酸盐；还原剂为亚硫酸盐、焦磷酸盐、苹果酸或抗坏血酸；所述过硫酸盐包括过硫酸铵或过硫酸钾；所述亚硫酸盐为亚硫酸钠、亚硫酸氢钠或硫酸亚铁。上述制备方法中，引发剂溶液为现配现用；具体方法为：分别称量氧化剂和还原剂，所述氧化剂与还原剂质量比为2:1-6:1，并溶解于蒸馏水或去离子水中，室温下持续搅拌使其完全溶解，配制浓度为0.1~1wt%（以氧化剂与还原剂总质量计算）的引发剂溶液；所述引发剂用量满足：丙烯酰胺与引发剂质量比为10:1~40:1。上述制备方法中，硼砂/聚乙烯醇/丙烯酰胺加引发剂脱酸增强剂的配制：分别取0.1~5wt%硼砂溶液、0.1~5wt%聚乙烯醇溶液和0.1~5wt%丙烯酰胺溶液，按硼砂：聚乙烯醇：丙烯酰胺质量比为（1~20）：（0.1~5）：（0.3~15）混合均匀，丙烯酰胺：引发剂（质量比）为10:1-40:1，配制最终质量浓度为0.1wt%~5wt%的硼砂/聚乙烯醇/丙烯酰胺（引发剂）脱酸增强剂。一种酸化老化纸质文献脱酸增强剂的使用方法，包括如下步骤：（1）将脱酸增强剂置于喷壶中，以喷雾的形式均匀地喷洒在纸质文献纸张表面；用量为1.0~4.0g/m2；（2）将喷洒了脱酸增强剂的纸质文献纸张放于烘箱中，在40~80℃的下反应并干燥1~6h，即完成了对纸质文献纸张的脱酸增强处理。本专利技术的基本原理如下：硼砂/聚乙烯醇/丙烯酰胺（加引发剂）复合脱酸增强剂中的硼砂水溶液是一种具有缓冲性质的碱性溶液，作为老化纸张的脱酸剂其在中和纸张中的酸性物质的同时可以避免纸张出现pH过低或过高的现象，且硼砂具有抗菌防腐作用，可以抑制微生物对纸质文献破坏，达到双重保护的效果；此外，硼砂因其硼酸根的缺电子效应，可使得其与纤维表面羟基等基团形成氢键结合，有一定增强纸张强度的作用。聚乙烯醇（PVA）是一种常用的纸张表面施胶剂和表面增强剂，具备优秀的成膜性、耐油脂性和生物可降解性。PVA由于良好的成膜性可以填补纤维间的孔隙，其分子上含有大量的羟基可与纤维素纤维上的羟基形成氢键，增加了纤维间的结合，提高纸张强度。丙烯酰胺是烯丙基单体，在引发剂的作用下容易发生自由基聚合反应。氧化还原体系引发剂中的还原剂可有效降低氧化剂热分解时的活化能，使聚合反应在较低的温度下发生。本专利技术将硼砂/聚乙烯醇/丙烯酰胺（加引发剂）复配溶液喷洒在酸化老化纸质文献纸张中，硼砂中和纸页中的酸性物质，提高并稳定纸张的pH值，保护纸张不被微生物侵蚀；另外几个组分在引发剂的作用下丙烯酰胺本身、丙烯酰胺与PVA、丙烯酰胺与纤维素等发生聚合反应；这些反应包括丙烯酰胺自聚反应、聚乙烯醇与丙烯酰胺接枝共聚反应、丙烯酰胺与纤维表面的羟基交联等，其结果在纤维间形成紧密的网络结构，更好地增强了纤维间的结合，明显提高处理后纸张的强度性能。另外硼砂也是PVA的交联剂，其可在PVA分子间形成交联网络结构，也可增强纸张强度性能。与现有脱酸增强剂相比，本专利技术具有如下优势：1.硼砂/聚乙烯醇/丙烯酰胺（加引发剂）复合脱酸增强剂喷洒在纸页后，在纸张干燥过程中，除硼砂外的几个组分在氧化还原体系引发剂的作用下可在较低的温度下发生丙烯酰胺自聚、丙烯酰胺与PVA和丙烯酰胺与纤维素等接枝共聚反应；其结果在纤维间形成紧密的网络结构，更好地增强了纤维间的结合，明显提本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种酸化老化纸质文献脱酸增强剂的制备方法，其特征在于：以硼砂为脱酸组分，以聚乙烯醇（PVA）和丙烯酰胺增强组分，将各组分的水溶液混合均匀即制得酸化老化纸质文献脱酸增强剂；所述丙烯酰胺中含有引发剂。

【技术特征摘要】
1.一种酸化老化纸质文献脱酸增强剂的制备方法，其特征在于：以硼砂为脱酸组分，以聚乙烯醇（PVA）和丙烯酰胺增强组分，将各组分的水溶液混合均匀即制得酸化老化纸质文献脱酸增强剂；所述丙烯酰胺中含有引发剂。2.根据权利要求1所述酸化老化纸质文献脱酸增强剂的制备方法，其特征在于：硼砂水溶液为现配现用，称量硼砂固体，溶解于蒸馏水或去离子水，室温持续搅拌直至固体完全溶解，得到0.1~5wt%的硼砂溶液。3.根据权利要求1所述酸化老化纸质文献脱酸增强剂的制备方法，其特征在于：所述PVA的类型包括PVA1788，PVA1799，PVA1750±50或PVA0588。4.根据权利要求1所述酸化老化纸质文献脱酸增强剂的制备方法，其特征在于：PVA溶液为使用前配制，具体方法为：称量PVA固体在蒸馏水或去离子水中溶解，根据PVA的聚合度和醇解度可在水浴加热至80~100℃搅拌使其完全溶解，静置冷却至室温得到0.1~5wt%的PVA溶液。5.根据权利要求1所述酸化老化纸质文献脱酸增强剂的制备方法，其特征在于：丙烯酰胺溶液为现配现用；具体方法为：称量丙烯酰胺固体，加入蒸馏水或去离子水，室温下持续搅拌使其完全溶解，即得到0.1~5wt%的丙烯酰胺溶液。6.根据权利要求1所述酸化老化纸质文献脱酸增强剂的制备方法，其特征在于：引发剂为水溶性氧化还原引发体系；氧化剂为过硫酸盐、过氧化氢或溴酸盐；还原剂为亚硫酸盐、焦磷酸盐、苹果酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宏伟，谢鸿，王钦雯，李燕琴，唐爱民，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44