一种使用硅酸钠或硼砂与聚酰胺环氧氯丙烷复合物对酸化老化纸质文献脱酸增强的方法技术

本发明专利技术公开一种使用硅酸钠或硼砂与聚酰胺环氧氯丙烷复合物对酸化老化纸质文献脱酸增强的方法。具体包括以下步骤：将硅酸钠或硼砂配制成质量百分比浓度为0.5~5%的溶液；将硅酸钠或硼砂溶液与聚酰胺环氧氯丙烷混合，得到硅酸钠或硼砂与聚酰胺环氧氯丙烷复合物；将复合物溶液稀释，并以喷雾的形式均匀地喷洒于酸化老化的纸张表面；将处理的纸张在室温下自然晾至表面无明显湿态后，置于烘箱中，在50‑70℃下加热15‑30min，即完成酸化老化纸的脱酸增强处理。本申请方法不仅可以中和纸页中的酸性物质，提高纸张的pH值，而且可以显著增加纸张的强度性能。同时对纸质文献的油墨字迹不产生影响，且实施工艺简单方便。

A method for deacidification and strengthening of aged paper documents by using sodium silicate or borax and polyamide epichlorohydrin complex

The invention discloses a method for deacidification enhancement of acidified aged paper documents by using sodium silicate or borax and polyamide epichlorohydrin compound. Specifically, the following steps are taken: mixing sodium silicate or borax into a solution of mass percent concentration of 0.5~5%; mixing sodium silicate or borax solution with polyamide epichlorohydrin to obtain sodium silicate or borax and polyamide epichlorohydrin complex; dilute the composite solution and spray it evenly on the surface of the acidified aged paper in the form of spray; at the same time, the treated paper is at room temperature. After air drying to the surface without obvious wet state, put it in the oven and heat it at 50 \u2011 70 \u2103 for 15 \u2011 30min to complete the deacidification and strengthening treatment of acidified aging paper. The method of the application can not only neutralize the acid substance in the paper page, improve the pH value of the paper, but also significantly increase the strength performance of the paper. At the same time, it does not affect the ink handwriting of paper documents, and the implementation process is simple and convenient.

【技术实现步骤摘要】
一种使用硅酸钠或硼砂与聚酰胺环氧氯丙烷复合物对酸化老化纸质文献脱酸增强的方法
本专利技术涉及酸化老化纸质文献脱酸增强的方法，具体涉及一种使用硅酸钠或硼砂与聚酰胺环氧氯丙烷(PAE)复合物对酸化老化纸质文献脱酸增强的方法。技术背景纸质文献是优秀文化的载体，在人类文明的传播上占据着不可或缺的地位。但由于经历时代的冲刷和环境的变化，这些纸质文献逐渐酸化老化，主要表现为纸张pH纸降低，纸张发黄、变脆、粉碎坏损等现象。为了很好地保留人类历史文明的传承，对酸化老化纸质的保护刻不容缓。纸张老化的内因主要是纤维素发生降解(水解)和氧化反应。纤维素氧化反应主要是将纤维素上的羟基氧化成羰基或羧基，不仅增加纸张的酸性，还会减少可形成氢键的羟基，削弱纤维间的结合力，最终降低纸张的物理强度。纤维素的降解主要因为酸性物质的催化作用而导致糖苷键断裂，在酸性环境中，氢离子浓度越高，降解速度越快，表现为纤维素分子链断裂而随之变短，纸张强度降低，脆化现象明显。纤维素降解体现在其聚合度的下降，当聚合度降低到200以下，纸张会完全发脆乃至粉碎。在水解过程中，酸性物质并不会消失，而是越积越多，持续催化纤维素继续发生降解。利用碱性物质，如Ca(OH)2、Mg(OH)2、甲氧基甲基碳酸镁、Mg(HCO3)2、Ca(HCO3)2、丙酸钙、硼砂、二乙基锌、碳酸环己烷等中和纸张中的酸(脱酸)，达到延缓纸张文献的老化速度目的，但对提高纸张的强度有限，有的甚至会降低纸张的强度性能。有的方法中还使用了有机溶剂如甲醇、氟利昂等不仅会对环境造成污染，还对人体有害。对老化纸张增强的方法有托裱法、丝网加固法、加膜法、高分子材料涂覆法及γ射线加固技术等，这些方法可提高老化纸张的强度性能，但是可操作性、工艺性有限，且该方法基本不会改变纸张的pH值，也不适合大量酸化老化书籍的处理及保护。只有对老化纸张脱酸的同时增加纸张强度才是保护纸质文献并延长其寿命的有效方法。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用于纸张的脱酸加固同时提高了纸张的pH和强度性能，还有一定的碱保留量来预防纸张未来的酸化；Sonoda等证实了甲基纤维素或羧甲基纤维素(MMC)与碳酸镁醇溶液结合起来同时具有脱酸和增强的效果；Sundholm等将甲基纤维素和氢氧化钙混合溶液来进行脱酸处理，结果表明MMC可以增加纤维素间的氢键数目，从而纸张的干强度和酸性都得到改善。这些方法是使用碱性物质中和纸页中的酸，使用能与纤维素纤维表面羟基形成氢键作用的物质提高纤维间的结合，达到纸页脱酸增强的目的。由于氢键键能较低，只有形成足够多的氢键作用才能表现出较好强度性能的改善。聚酰胺环氧氯丙烷(PAE)是造纸工业中常用的增湿强剂，其作用机理一是PAE分子链上的氮杂环丁烷基与另一个分子链上的氨基产生交联反应；二是PAE分子链上的氮杂环丁烷基与纤维素纤维表面的羧基产生交联作用。PAE作用结果是在纸张纤维间和与植物纤维形成了共价键的作用，不仅提高纸张的湿强度，也提高纸张的干强度，即提高纸张的强度性能。PAE的反应活性受pH值的影响，pH低反应活性会降低，一般在5-9之间，最好在6-8之间。硅酸钠和硼砂是可溶于水的碱性物质，其应用与酸性老化纸中可中和纸页中的酸，可提高纸张的pH值，达到纸张脱酸的目的。将硅酸钠与PAE或硼砂与PAE复合后喷涂在酸化老化的纸质文献上，硅酸钠或硼砂一方面中和纸中的酸性物质，提高纸张的pH纸，另一方面复合物pH值的提高增加PAE的反应活性，有利于PAE分子之间及PAE与纤维素纤维表面的羧基反应，更有利于增加纸张的强度。特别是PAE与纤维素纤维羧基的反应，其不仅抑制了纸张中的酸性物质，而且反应后生成的共价键显著增加了纤维间的结合，提高了纸张的强度。
技术实现思路
本专利技术旨在解决酸化老化纸质文献pH值低、强度差的问题，提供一种硅酸钠或硼砂与PAE的复合物，其不仅可以中和纸页中的酸性物质，提高纸张的pH值，而且可以显著增加纸张的强度性能。同时对纸质文献的油墨字迹不产生影响，且实施工艺简单方便。本专利技术的技术方案是：一种使用硅酸钠或硼砂与聚酰胺环氧氯丙烷(PAE)复合物对酸化老化纸质文献脱酸增强的方法。具体包括以下步骤：(1)将硅酸钠或硼砂配制成质量百分比浓度为0.5～5％的溶液(磁力搅拌15～30min)；(2)将硅酸钠或硼砂溶液与PAE按一定比例混合，硼砂与PAE按0.5:1～3:1(有效组分质量比)，硅酸钠与PAE按1：2～1：5(有效组分质量比)，得到硅酸钠或硼砂与PAE复合物；(3)将步骤(2)所制备复合物溶液稀释至一定浓度，并以喷雾的形式均匀地喷洒于酸化老化的纸张表面；(4)将步骤(3)处理的纸张在室温下自然晾至表面无明显湿态后，置于烘箱中，在50-70℃下加热15-30min，即完成酸化老化纸的脱酸增强处理。优选地，硅酸钠包括偏硅酸钠和正硅酸钠。优选地，硅酸钠或硼砂以蒸馏水或去离子水为溶剂，浓度为0.5wt％～5wt％。优选地，PAE的相对分子质量小于10万。优选地，硅酸钠与PAE复合物的配比为1:2～1:5(有效组分质量比)优选地，硼砂与PAE复合物的配比为0.5:1～3:1(有效组分质量比)优选地，所制备的硅酸钠或硼砂与PAE复合物溶液用去离子水或蒸馏水稀释至浓度1wt％～10wt％，再以喷雾的形式均匀地喷洒于酸化老化纸张的表面。优选地，喷洒硅酸钠或硼砂与PAE复合物溶液的纸张在室温下自然晾至表面无明显湿态后置于烘箱中，在50-70℃下加热反应15-30min。本专利技术的基本原理如下：PAE的分子结构为：PAE增加纸张湿强度的作用是通过如下方式实现的。(1)分子链上的氮杂环丁基与另一分子链上的第二个游离氨基产生交联反应，形成自身的聚合交联网络。(2)单个分子中的氮杂环丁基与纤维上的羧基产生交联反应。自交联作用使PAE在纤维周围产生交错的网络结构；交联作用使PAE与纤维形成共价键。这些作用在纸张纤维间形成了抗水的键合作用，其结果提高了纸张的湿强度，当然也提高了纸张的干强度。PAE呈酸性和阳离子性，pH为4～5，可用水任意稀释；PAE应用的pH值在5～9之间，最好在6～8之间，在低pH时其反应活性会降低。硅酸钠或硼砂其水溶液为碱性，将其水溶液与PAE复合，其复合物的pH值随着硅酸钠或硼砂用量的增大而提高；使用pH值为碱性的复合物以喷雾的方式处理酸化老化纸张，不仅可以中和纸页中的酸，提高酸化老化纸张的pH值，而且在纸张干燥过程中适宜的pH值增加了PAE的反应活性，更有利于PAE分子之间或PAE与纤维素纤维上的羧基发生化学反应，增加纤维间的作用，提高纸张强度。特别是PAE与老化纸张中纤维素纤维羧基的反应，其不仅抑制了纸张中的酸性物质，而且反应后生成的共价键显著增加了纤维间的结合，提高了纸张的强度。故该复合物作为酸化老化纸张的脱酸增强剂，在实现纸张脱酸的同时有效地提高纸张的强度性能。与现有技术相比，本专利技术具有如下优势：聚酰胺环氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使用硅酸钠或硼砂与聚酰胺环氧氯丙烷复合物对酸化老化纸质文献脱酸增强的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：/n（1）将硅酸钠或硼砂配制成质量百分比浓度为0.5~5%的溶液；/n（2）将硅酸钠或硼砂溶液与聚酰胺环氧氯丙烷混合，得到硅酸钠或硼砂与聚酰胺环氧氯丙烷复合物；其中，硼砂与聚酰胺环氧氯丙烷按质量比为0.5:1~3:1，硅酸钠与聚酰胺环氧氯丙烷按质量比为1：2~1：5；/n（3）将步骤（2）所制备复合物溶液稀释，并以喷雾的形式均匀地喷洒于酸化老化的纸张表面；/n（4）将步骤（3）处理的纸张在室温下自然晾至表面无明显湿态后，置于烘箱中，在50-70℃下加热15-30min，即完成酸化老化纸的脱酸增强处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种使用硅酸钠或硼砂与聚酰胺环氧氯丙烷复合物对酸化老化纸质文献脱酸增强的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
（1）将硅酸钠或硼砂配制成质量百分比浓度为0.5~5%的溶液；
（2）将硅酸钠或硼砂溶液与聚酰胺环氧氯丙烷混合，得到硅酸钠或硼砂与聚酰胺环氧氯丙烷复合物；其中，硼砂与聚酰胺环氧氯丙烷按质量比为0.5:1~3:1，硅酸钠与聚酰胺环氧氯丙烷按质量比为1：2~1：5；
（3）将步骤（2）所制备复合物溶液稀释，并以喷雾的形式均匀地喷洒于酸化老化的纸张表面；
（4）将步骤（3）处理的纸张在室温下自然晾至表面无明显湿态后，置于烘箱中，在50-70℃下加热15-30min，即完成酸化老化纸的脱酸增强处理。


2.根据权利要求1所述使用硅酸钠或硼砂与聚酰胺环氧氯丙烷复合物对酸化老化纸质文献脱酸增强的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宏伟，翟鹏臣，王钦雯，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