【摘要】：紙質(zhì)文物是中華民族在數(shù)千年歷史發(fā)展過(guò)程中創(chuàng)造的重要文明成果,但隨著歲月的流逝,紙質(zhì)文物受蟲蛀、酸化、霉變、老化等損壞情況越來(lái)越嚴(yán)重,經(jīng)過(guò)近百年的存儲(chǔ),一些文獻(xiàn)的酸化程度已經(jīng)達(dá)到了非常嚴(yán)重的地步,部分已經(jīng)完全損毀,造成永久性丟失。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)紙張的老化機(jī)理進(jìn)行了深入的研究,認(rèn)為紙張老化的主要原因是紙張的酸性降解。但國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的脫酸、加固試劑與方法,均存在一些缺陷,并且由于修復(fù)緩慢、設(shè)備要求較高、影響紙張形貌等問(wèn)題而無(wú)法推廣應(yīng)用。在深入分析研究紙質(zhì)文物損害機(jī)理和現(xiàn)有保護(hù)方法的基礎(chǔ)上,結(jié)合紙質(zhì)文物的保存現(xiàn)狀及文物修復(fù)要求,本論文采用一種氣液相交互法——超聲霧化法。通過(guò)超聲波霧化脫酸劑為微米級(jí)的小液滴,使紙張緩慢而充分的吸收脫酸劑,保證了紙張不潤(rùn)濕、不形變,吸收效果均勻,且容易控制霧化效果,設(shè)備要求不高,容易實(shí)現(xiàn)批量化處理。經(jīng)過(guò)前期大量實(shí)驗(yàn),對(duì)常用脫酸劑的篩選,并結(jié)合超聲霧化法的原理、性能,本論文采用堿土金屬鹽中的碳酸鈉,進(jìn)行超聲霧化法脫酸。同時(shí),為了使紙張的壽命更長(zhǎng)久,選用目前研究較多、使用效果更好的膠乳復(fù)合物,提高紙張的機(jī)械強(qiáng)度,更好的實(shí)現(xiàn)紙張脫酸效果。采用超聲霧化碳酸鈉對(duì)單紙張進(jìn)行脫酸處理,探究了脫酸劑濃度、超聲霧化速率及超聲功率對(duì)紙張脫酸效果的影響,以及脫酸、老化前后紙張內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化。研究結(jié)果表明,當(dāng)脫酸劑濃度0.4mol/L,超聲霧化速率0.82mL/min,脫酸劑碳酸鈉用量為20mmol時(shí),脫酸后紙張的pH為8.44,老化后為8.02,均在最佳pH范圍在7~8.5以內(nèi),為中性至弱堿性,并且色差值在0.5以內(nèi),顏色變化輕微,人眼基本察覺(jué)不到;脫酸后紙張裂斷長(zhǎng)為1.24km,人工老化后保留率為89.43%,撕裂指數(shù)為2.71mN·m2·g-1,人工老化后保留率為79.34%,紙張裂斷長(zhǎng)、撕裂指數(shù)變化較小,人工老化后紙張的性能也較穩(wěn)定;堿儲(chǔ)量為0.25mol/kg;宏觀形貌上基本沒(méi)有出現(xiàn)任何凹凸不平、褶皺、卷曲等形變,維持原狀的效果較好。采用超聲霧化碳酸鈉及膠乳復(fù)合物對(duì)單紙張進(jìn)行脫酸加固處理,探究了不同脫酸劑、膠乳復(fù)合物用量對(duì)紙張的脫酸加固效果、抗老化性能,結(jié)果表明當(dāng)脫酸劑與膠乳復(fù)合物的用量比為5:3時(shí),紙張的脫酸增強(qiáng)效果最佳,紙張pH為8.66,裂斷長(zhǎng)為1.46km,撕裂指數(shù)為3.37mN·m~2·g~(-1),分別提高了53.73%、20.66%、23.81%,人工老化后脫酸加固的紙張性能更加穩(wěn)定,抗老化效果明顯。宏觀上使用膠乳復(fù)合物后對(duì)紙張的顏色影響不大,油墨、字跡并未出現(xiàn)擴(kuò)散、暈染的現(xiàn)象,微觀上根據(jù)SEM圖可明顯觀察到膠乳復(fù)合物主要以類球形的結(jié)構(gòu)黏附在纖維表面,包裹、成膜。初步探究了基于超聲霧化法下脫酸劑在多層紙中的傳遞規(guī)律,以及脫酸效果,研究結(jié)果顯示,對(duì)于每張紙及整本紙樣而言,其變化規(guī)律均是由上層到下層紙張水分含量、pH逐漸減小,并隨時(shí)間的延長(zhǎng)紙張吸收速率逐漸減小;脫酸成功后,紙樣從上層至下層,紙張的白度、色差變化較小,紙張的色差值均在1.5以內(nèi),紙張顏色變化輕微;紙樣紙張由上至下的裂斷長(zhǎng)、撕裂指數(shù)緩慢升高,但變化量較小。
【圖文】：

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文大分子中的 1,4-β糖苷鍵是一種縮醛鍵，，對(duì)酸特別照的環(huán)境下，會(huì)發(fā)生糖昔鍵斷裂，聚合度下降，機(jī)下，纖維素完全水解生成葡萄糖，紙張粉化。ínová[38]、Calvini[39]等多位研究者研究了酸對(duì)纖維素通過(guò)模擬計(jì)算得出初始酸含量高時(shí)纖維素降解動(dòng)低時(shí)纖維素降解動(dòng)力學(xué)曲線呈 S 型的結(jié)論。如圖

圖 1-2 纖維素降解速率隨 pH 的變化[11]Fig. 1-2 Cellulose degradation rate as a function of pH其中纖維素的酸降解斷鍵歷經(jīng) 3 個(gè)連續(xù)的反應(yīng)步驟[10]：（1）纖維素的過(guò)氧橋(-O-)迅速質(zhì)子化；（2）1,4-β苷鍵上的正電荷慢慢地轉(zhuǎn)移到 C 上，形成碳陽(yáng)離子并斷開糖苷鍵；（3）水分子迅速攻擊碳陽(yáng)離子，得到的游離的糖殘基并重新形成水合氫離子[40
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：K876;TS767

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2687003