一种纳米纤维素/纳米氧化锌多功能保护液及其制备方法与对纸质文献保护的方法技术

本发明专利技术提供一种纳米纤维素/纳米氧化锌多功能保护液及其制备方法与对纸质文献保护的方法。所述保护液包括纳米氧化锌、纳米纤维素和水，且纳米纤维素的浓度为0.4‑0.6wt%，纳米氧化锌的浓度为0.5‑2.5wt%。该法结合了纳米纤维素、纳米氧化锌和丝网印刷工艺的优势，其中纳米氧化锌提供高比表面积以及自身碱性，可以对纸张进行脱酸，并赋予纸张超疏水性；保护后的纸张油墨字迹不受影响而机械强度明显提高，特别是抗张指数和耐折度提高显著，并且纸张疏水性也得到提升，进一步保护纸张在潮湿空气中免受水分侵蚀，有利于纸张的长期保存，起到保护纸质文献的作用。

A kind of nano cellulose / nano zinc oxide multi-functional protective solution and its preparation method and protection method for paper documents

【技术实现步骤摘要】
一种纳米纤维素/纳米氧化锌多功能保护液及其制备方法与对纸质文献保护的方法
本专利技术涉及多功能保护液的制备及其对纸质文献脱酸增强的方法，具体涉及一种纳米纤维素/纳米氧化锌多功能保护液及其制备方法与对纸质文献保护的方法。
技术介绍
纸质文献是我们研究历史和社会文明的珍贵资料，但因为战争动乱、霉变、储存环境等因素的影响，纸质文献的损毁极其严重，加上纸张本身就在不断的发生化学降解反应，虽然降解缓慢，但是长久的年代流传到现在已经呈现出变黄、脆化的状态，而造成这些现象的原因很多是由于纸张的酸化造成纤维素大分子的降解所致。因此脱酸是需要解决的首要问题，其次如何提高受损纸张的强度也是目前古籍保护的难点。对于纸张脱酸，液相脱酸法和气相脱酸法是常用的脱酸方法，CleliaIsca等学者(Paperpreservationwithpolyamidoamines:apreliminarystudy[J].Cellulose,2016,23(2):1415-1432)证实了用聚酰胺基胺水溶液浸泡纸张，pH值可由5.39增长至7.98，并且还有一定的抗菌作用。Seki等人(ANewTechniqueforStrengtheningBookPaperswithCelluloseDerivatives.Part2:EffectofCelluloseDerivativesonDifferentTypesofPaper[J].Restaurator,2010,31(2):126-141)用碳酸镁和纤维素醚与甲醇或乙醇混合同时进行脱酸增强，通过喷雾方法施加分散体，对纸张具有明显的脱酸效果，对未未后的纸张进行20天的老化试验后，pH值仍高于未处未纸张。上述方法虽然可以达到脱酸效果，但液相脱酸法会使得纸张某些字迹、染料、颜料产生晕染，纸张经过浸泡后也会出现糟皱、变形等现象，有机溶剂也会对具有水敏感油墨和染料的艺术品造成破坏，二乙基锌的毒性较大且存在易燃易爆的安全隐患。目前，一些新的纳米粒子特异的性质引起了研究者的兴趣，其中纳米氧化锌在物体表面形成微观的粗糙性具有一定的疏水作用，常应用于棉织物表面疏水未未。齐高璨等学者(氧化锌纳米棒改性涤纶绸缎的超疏水与抑菌性能[J].无机盐工业,2010,42(04):58-59，62)通过表面生成定向氧化锌纳米棒阵列，使涤纶缎面具备了超疏水的性能。胡香玉等人(胡香玉,邢彦军.基于纳米ZnO的超疏水棉织物整未[J].印染助剂,2013,30(06):43-46)采用化学浴沉积法使纳米ZnO的合成与ZnO在织物上的负载一步完成，然后再浸轧硬脂酸(SA)，在织物表面形成硬脂酸自组装单分子层，制备防紫外超疏水棉织物，水接触角随着锌离子浓度的增加由初始0°增加到143°。而将纳米氧化锌的超疏水性质应用于纸质文献的保护，目前则未见报道。纳米氧化锌粒径小、比表面积高，反应活性大，在造纸工业中可作为填料、涂料等用途，其本身作为碱性物质，涂布在纸张可透过纸张表层中和受损纸张中的酸性，使纸张得到了一定的抗酸化能力从而延长纸张寿命，张晓丽等学者(微波水热法制备纳米ZnO应用于纸张脱酸加固初探[J].化工新型材料,2011,39(08):109-111)以1:5比例配置乙酸锌/六次甲基四胺水溶液，通过微波水热法在纸上生成纳米氧化锌，使纸张pH值达到7.02，证明纳米氧化锌有一定的脱酸效果。C.A.Hanson等人(PaperdeacidificationandUVprotectionusingZnOatomiclayerdeposition[J].JournalofVacuumScience&TechnologyA,2012)使用原子层沉积ZnO的方法在纸质文献表面形成一种抗紫外线保护，同时具有脱酸作用，纸张pH值由3.5-4增长到＞7.0。Maryam(Preventiveprotectionofpaperworksbyusingnanocompositecoatingofzincoxide[J].JournalofCulturalHeritage25(2017)142–148)等人制备了纳米ZnO颗粒/羟丙基纤维素悬浮液喷涂在纸张上用作保护涂层，纸张的抗张强度提高了17.73％。上述报道虽然证实了纳米ZnO的脱酸作用，但是所采用的修复方式，对纸张强度不利，比如张晓丽采用微波水热法在纸张上生成纳米ZnO以此对纸张进行脱酸，受损的纸张在微波下再进行水热反应会造成纸张强度的进一步下降。而Maryam的研究虽然可以提高纸张的抗张强度，但提高的幅度非常有限。纳米纤维素是指直径小于100纳米的纤维素材料，它在保留天然纤维素性质的基础上，同时具有高结晶性、高比表面积、高抗张强度以及易成膜的能力，在造纸、医学、复合材料、食品等领域具有巨大的应用潜力。纳米纤维素能与纸张中的纤维形成紧密结合的氢键，可被用于纸张修复增强。专利CN108252155A将纳米纤维素分散于有机溶剂对纸张进行未未，未未后的纸张抗张强度最大增幅为88.07％，pH值由6.84增长到7.22，然而，该专利未未过程存在有机溶剂，会对纸张油墨字迹产生破坏。易晓辉等人(两种纳米纤维素对老化文献纸张的加固性能研究[J].纤维素科学与技术,2017,25(03):8-13，19)采用棉花纳米纤维素晶须(CNC-C)和棉花纤维素纳米纤丝(CNF-C)两种纳米纤维素及其复配物对三种模拟老化文献纸张进行加固，结果表明：两种纳米纤维素的复配物对老化纸张都有非常明显的加固效果，抗张强度最高增强103％，耐折次数最高提升9.8倍，撕裂度最高提升81％。但是该方法只是对纸质文献进行了增强，没有进行脱酸，不利于纸张的长久保存。综上所述，目前对古籍脱酸、增强多集中在单一组分、单一作用的应用。比如纳米氧化锌在纸张修复中的脱酸作用已有验证，目前的研究和专利也多停留在脱酸作用的应用，但对纸张的增强作用不显著。而对纳米氧化锌的疏水作用在古籍修复中的应用则未见报道。纳米纤维素对纸张具有增强作用，但并无脱酸效果。对多种组分的集成应用方面，特别是新型纳米材料的多组分、多功能集成应用方面，虽然有一些研究报道，但应用于古籍修复、纸张保护方面还未见报道，因此迫切需要开发同时具有脱酸、增强、超疏水作用的古籍保护液。其次，使用脱酸增强保护液对纸张的未未手段应该是简易可操作的，目前，在纸张未未手段方面，有浸渍、喷涂、涂布等方法。浸渍法对溶液造成浪费，成本较高，且可能使纸张上的油墨字迹模糊；喷涂法则很难使溶液均匀分布在纸张上，曹华学者(纸张涂布技术探讨[J].印刷技术,2009(19):22-23)在对涂布技术的探究中，提到刮刀涂布技术有利于改善纸张的平滑度，涂布面完整且可进行高固含质涂布，涂布速度快但是涂布面容易形成刮痕。黄蓓青等学者(涂布工艺对厚膜涂布性能的影响[J].包装工程,2008,29(10):118-120)证实了丝网印刷涂布可以很好的得到平整涂面的同时，还可以通过丝网的目数控制涂布膜的厚度。CN108659266A采用原位法合成修复液，即将纳米纤维素溶于Zn(NO3)2·6H2O水溶液中,本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米纤维素/纳米氧化锌多功能保护液，其特征在于，所述保护液包括纳米氧化锌、纳米纤维素和水，且纳米纤维素的浓度为0.4-0.6wt％，纳米氧化锌的浓度为0.5-2.5wt％。/n

【技术特征摘要】
1.一种纳米纤维素/纳米氧化锌多功能保护液，其特征在于，所述保护液包括纳米氧化锌、纳米纤维素和水，且纳米纤维素的浓度为0.4-0.6wt％，纳米氧化锌的浓度为0.5-2.5wt％。


2.权利要求1所述的纳米纤维素/纳米氧化锌多功能保护液的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：
(1)在水中加入纳米氧化锌，通过超声预未未进行分散得到纳米氧化锌分散液；
(2)在纳米纤维素的水悬浮液中，加入所述纳米氧化锌分散液，通过高速分散器未未混合均匀，得到所述纳米纤维素/纳米氧化锌多功能保护液。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，纳米氧化锌的粒径小于100nm。


4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，超声预未未时间为5-10min。


5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)所述纳米纤维素是经中性TEMPO氧化法结合高压均质未未制备的纤维素纳米纤丝，直径为3-20nm，长度>400nm，以纳米纤维素的绝干质计，羧基含质≥0.8mmol/g。...

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