一种用于纸张保护的碱性氧化物/高分子复合膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于纸张保护的碱性氧化物/高分子复合膜，碱性氧化物/高分子复合膜是由碱性氧化物颗粒和高分子纳米纤维膜结合而成，碱性氧化物颗粒与高分子固体粉末的质量比为1:40‑1:5。本发明专利技术利用碱性氧化物/高分子复合膜对纸张的脱酸、加固、抗酸碱等作用，实现纸质文物多功能保护；碱性氧化物/高分子复合膜的保护方法避免了溶剂的使用，减少了纸张直接与溶剂作用而产生的纤维溶胀或环境污染及新的损害等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种用于纸张保护的碱性氧化物/高分子复合膜及其制备方法
本专利技术涉及纸质文物保护领域，尤其涉及一种用于纸张保护的碱性氧化物/高分子复合膜及其制备方法。
技术介绍
纸质文物通常被用作传承文化的珍贵载体，人类文明通过这种媒介得以代代相传，因此使用科学方法对其进行保护在国内外均受到了广泛的关注。纸质文物在当下所面临的主要问题是在生产制造以及自然老化中的酸化过程。在酸性条件下，纤维素分子中葡萄糖单元之间的β-1,4-糖苷键的水解和断裂，导致纤维素分子聚合度的显著降低进而发生脆化、粉化等不可逆损伤。(潘吉星.中国造纸技术史稿.北京:文物出版社,1978；奚三彩,万俐.南京博物院纸质文物保护的发展历程和展望.北京：科学出版社,2008；Area,M.C.；Cheradame,H.Bioresources,2011,4,5307；刘家真.古籍保护原理与方法.北京:国家图书馆出版社,2015.)因此，纸质文物进行脱酸与加固等处理是目前技术发展的重要方向。根据文献报道，目前用于纸张脱酸保护的方法主要包括气相法和液相法。气相法处理速度快，但脱酸效果较差且操作过程不安全。液相脱酸法主要存在活性组分易于沉降、团聚等导致的对纸张作用不均匀、进而导致脱酸不均匀，纸张加速老化等问题。(Williamss,J.C.USP:3969549,1976；Barrow,W.J.TheAmericanArchivist,1965,2,285；田周玲,中华纸业,2013,34,90；Amornkitbamrung,L.；Mohan,T.RSCAdv.,2015,42,32950.)。与此同时，高分子胶液涂覆法是目前用于纸张加固研究较多的一种方法，美国纸张保护专家Barrow曾使用醋酸纤维素树脂溶液对纸张进行加固。而纳米技术的发展为纸张保护开辟了一条新的道路。研究者们近来逐渐致力于发展多功能一体化的纸张保护方式，比如Olga等人使用溶胶-凝胶法制备氧化镁纳米颗粒可以同时进行脱酸和抑菌保护；Maryam等人使用氧化锌的纤维素纳米复合材料作为纸张表面的保护涂层，同时具有补强与抑菌的效果。然而其交替多次的处理方式使得实验步骤繁琐，且溶剂的存在导致纸张纤维溶胀或部分有机溶剂具有一定的环境污染，对处理纸张产生新的损害等。(Princi,E.；Vicini,S.JournalofAppliedPolymerScience,2005,3,1157；Seki,M.；Sonoda,N.Restaurator,2005,4,239；Olga,D.；Monika,T.Chemija.2016,3,170；Maryam,A.；Saleh,I.JournalofCulturalHeritage,2017,25,142.)碱性氧化物材料与高分子纤维相结合，达到同时对纸张进行脱酸、加固、抗酸碱等多功能一体化保护，是目前该领域的主要发展方向之一。因此，本领域的技术人员致力于开发一种具有更好的成膜性、规律性和可调控性的用于纸张保护的碱性氧化物/高分子复合膜及其制备方法。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是如何提供一种性能优良、可操作性强、成本合理且安全的用于纸张保护的碱性氧化物/高分子复合膜及其制备方法。为实现上述目的，本专利技术提供了一种用于纸张保护的碱性氧化物/高分子复合膜，碱性氧化物/高分子复合膜是由碱性氧化物颗粒和高分子纳米纤维膜结合而成，碱性氧化物颗粒与高分子固体粉末的质量比为1:40-1:5。进一步的，碱性氧化物颗粒为氧化锌或氧化镁。进一步的，高分子固体粉末为聚丙烯腈(MW150,000)和乙基纤维素(18-22mPa.s)中的一种。本专利技术还提供一种用于纸张保护的碱性氧化物/高分子复合膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将质量分数为1wt％-40wt％的高分子固体粉末加入到DMF溶剂中，置于恒温水浴或油浴中搅拌，磁力搅拌转速100～1000rpm，温度50-120℃，搅拌时间0.1～24小时，冷却后得到均相高分子有机溶液；(2)向步骤(1)获得的均相高分子有机溶液中加入碱性氧化物颗粒，超声1-240min，然后置于磁力搅拌器上搅拌，磁力搅拌转速100～1000rpm，搅拌时间为1-72h，得到碱性氧化物/高分子分散均匀的有机液；(3)将步骤(2)获得的碱性氧化物/高分子分散均匀的有机液放入静电纺丝仪器设备中进行纺丝，高压静电纺丝电压5-30kV，电流0-1mA，自动供液速度0.1-10mL/h，转轴收集速度10-150r/min，供液时间0.2-15h，得到附着在纸张上的碱性氧化物/高分子复合膜。进一步的，步骤(2)中的碱性氧化物颗粒与高分子固体粉末的质量比为1:40-1:5。进一步的，高分子固体粉末为聚丙烯腈(MW150000)和乙基纤维素(18-22mPa.s)中的一种。进一步的，碱性氧化物为氧化锌或氧化镁。进一步的，纸张包括手工纸和机制纸。技术效果本专利技术的制备方法具有较好的成膜性、规律性、可调性，实验处理操作过程简单；避免了采用金属盐作为前驱体和得到金属氧化物所需的进一步焙烧处理步骤；本专利技术制备的复合膜具有大比表面积、高孔隙率、高碱保留量、高机械强度等优异性能；且制备简单，对纸张的保护处理过程操作简单，时间短，从而实现纸张脱酸、加固、抗酸碱等多功能保护，具有良好的应用前景。利用碱性氧化物/高分子复合膜对纸张的脱酸、加固、抗酸碱等作用，实现纸质文物多功能保护；碱性氧化物/高分子复合膜的保护方法避免了溶剂的使用，减少了纸张直接与溶剂作用而产生的纤维溶胀或环境污染及新的损害等问题。以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。附图说明图1是原始纸张的显微镜图(50倍)；图2是原始纸张的扫描电镜(SEM)图；图3是实施例1的附着在纸张上的ZnO/PAN复合膜A的显微镜图(200倍)；图4是实施例1的附着在纸张上的ZnO/PAN复合膜A的扫描电镜(SEM)图；图5是实施例1的附着在纸张上的ZnO/PAN复合膜A的接触角图；图6是实施例2的附着在纸张上的ZnO/PAN复合膜B的显微镜图(200倍)；图7是实施例2的附着在纸张上的ZnO/PAN复合膜B的扫描电镜(SEM)图；图8是实施例2的附着在纸张上的ZnO/PAN复合膜B的侧面扫描电镜(SEM)图；图9是实施例3的附着在纸张上的MgO/PAN复合膜C的扫描电镜(SEM)图；图10是实施例4的附着在纸张上的MgO/EC复合膜D的扫描电镜(SEM)图；图11是实施例5的附着在纸张上的MgO/EC复合膜E的扫描电镜(SEM)图。具体实施方式以下参考说明书附图介绍本专利技术的多个优选实施例，使其
技术实现思路
更加清楚和便于理解。本专利技术可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于纸张保护的碱性氧化物/高分子复合膜，其特征在于，所述碱性氧化物/高分子复合膜是由碱性氧化物颗粒和高分子纳米纤维膜结合而成，所述碱性氧化物颗粒与高分子固体粉末的质量比为1:40-1:5。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于纸张保护的碱性氧化物/高分子复合膜，其特征在于，所述碱性氧化物/高分子复合膜是由碱性氧化物颗粒和高分子纳米纤维膜结合而成，所述碱性氧化物颗粒与高分子固体粉末的质量比为1:40-1:5。


2.如权利要求1所述的碱性氧化物/高分子复合膜，其中，所述碱性氧化物颗粒为氧化锌或氧化镁。


3.如权利要求1所述的碱性氧化物/高分子复合膜，其中，所述高分子固体粉末为聚丙烯腈(MW150,000)和乙基纤维素(18-22mPa.s)中的一种。


4.一种用于纸张保护的碱性氧化物/高分子复合膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将质量分数为1wt％-40wt％的高分子固体粉末加入到DMF溶剂中，置于恒温水浴或油浴中搅拌，磁力搅拌转速100～1000rpm，温度50-120℃，搅拌时间0.1～24小时，冷却后得到均相高分子有机溶液；
(2)向步骤(1)获得的均相高分子有机溶液中加入碱性氧化物颗粒，超声1-...

【专利技术属性】
技术研发人员：王思浓，曾晓溦，李易涵，赵乾丞，杨雪，会映双，唐颐，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：上海;31