基于改性纤维素复合纳米碱性金属化合物的纸质文物脱酸加固

发布时间：2020-11-10 23:04

　　 纸张作为书写印刷的载体,扮演着记录历史、传递讯息和延续文化精华的重要角色。然而,在历史长河的洗礼中,因本身材质恶化及温湿度剧变、光催化降解、微生物侵蚀等因素,无时无刻发生着不可逆地毁损,导致其承载的历史文化价值丧失。纸质文物的保护和修复是一个十分有价值的课题。论文围绕纸质文物保护和修复中常见的三种病害:腐朽纸张的酸化、字画中铅白颜料的返铅及纸张霉菌的滋生繁殖,提出了基于改性纤维素稳定纳米金属化合物分散体系应用于纸质文物并行病害治理与加固。根据这一策略,系统研究了其作用效果,对纸张结构与性能的影响及其在纸质文物修复过程中的作用机制。第一,以纳米氢氧化钙为纸质文物的脱酸剂、羟丙基甲基纤维素(HPMC)为纳米Ca(OH)2稳定剂和纸质文物的加固剂,制备HPMC稳定纳米Ca(OH)2的醇水分散液(简称“H-C分散液”),用于酸化纸张的脱酸加固。利用XRD、TEM表征合成的氢氧化钙的成分和形貌;利用激光粒度仪、UV-vis对H-C分散液进行在线跟踪分析,考察HPMC对纳米Ca(OH)2分散液稳定性的影响;采用扫描电镜、万能材料试验机、pH计、耐折度仪等表征H-C分散液对纸张脱酸加固作用。结果表明,HPMC不仅可以长时间稳定纳米Ca(OH)2醇水分散液,还对纳米Ca(OH)2具有裹覆作用,减少纳米Ca(OH)2与纸张的直接接触并提高其在纸张上的均匀分布,减轻纳米Ca(OH)2对纸张的影响。H-C分散液在提高纸张pH的同时增强纸张的力学性能,并为纸张提供了一定的碱储量抵御后期酸化。第二,以纳米过氧化钙为纸质文物铅白返铅的修复剂,HPMC为纳米过氧化钙的稳定剂和纸张加固剂,制备HPMC稳定纳米CaO2的分散液(简称“返铅修复液”),用于纸质文物铅白返铅处理。利用UV-vis对返铅修复液进行在线跟踪分析,考察HPMC对纳米Ca02分散液稳定性的影响;采用扫描电镜、pH计、万能材料试验机、耐折度仪等考察返铅修复液进行修复的效果及纸张脱酸加固作用。结果表明,HPMC作为稳定剂,不但能够稳定分散纳米Ca02,而且对纸质文物还具有加固作用;纳米Ca02不仅可有效地去除文物表面的黑色返铅,同时还能中和文物中的酸性物质,且不影响文物本身的图案和色彩。过氧化钙和水反应形成的羟基自由基与变色的铅白返铅物质一硫化铅反应,形成白色硫酸铅,是返铅修复液的主要作用机理。第三,季铵化纤维素(QC)为纳米氧化锌的稳定剂和纸张的加固剂,制备QC稳定的纳米ZnO分散液(简称“Z-Q分散液”),用于纸张的抗菌和脱酸。利用紫外-可见分光光度计对Z-Q分散液进行表征,考察QC对纳米ZZnO分散液稳定性的影响;采用相机和扫描电镜考察QC和ZnO在纸张的抑菌性能;采用扫描电镜、pH计、万能材料试验机和耐折度仪等考察Z-Q分散液对纸张脱酸加固作用。结果表明,QC是一种水溶性改性纤维素,可长时间稳定纳米ZnO,使其分散液均匀分散于纸张上,实现均匀脱酸;QC与ZnO均具有良好的抑菌功效;QC在纸张纤维间的填充与桥联提高纸张的力学性能。基于上述作用,Z-Q分散液同时实现对纸张的脱酸、加固和防菌。针对纸张文物修复过程中常见的如酸化腐朽、字画铅白返铅以及霉菌滋生等问题,本学位论文以不同的改性纤维素和纳米金属化合物为原料,构建具有多重功能的修复体系,并成功应用于纸张文物的修复。这些研究可望为基于改性纤维与纳米材料在纸张修复领域提供理论与技术支持。
【学位单位】：陕西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TB383.1;K854
【部分图文】：

图ｌ－ｉ纸张纤维素的结构??Ｆｉｇ．?１－１?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｐａｐｅｒ?ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ．??１．１．２半纤维素??半纤维素是由阿拉伯糖、甘露糖、木糖等不同类型的单糖构成的异质多聚糖，??

服过氧化氢去除文物表面铅白返铅的缺点上，我们首次提出羟丙基甲基纤维素复??合Ｃａ０２的纸质文物返铅修复技术，开发对纸张损坏较小且同时具有脱酸和加固性??能的返铅修复液。构建如图１－３所示的铅白返铅修复模型，具体研宄思路如下：??（１）

提高纸张力学性能，提高纸张的耐候性。基于以上作用，提出以ＱＣ稳定纳米ＺｎＯ??分散液作为纸质文物的脱酸加固和抗菌处理体系，对其相关性能及抑菌脱酸加固??效果进行系统研宄。构建如图１－４所示的纸张抑菌脱酸模型，具体研宄思路如下：??提高￣￣￣予纸张??纸张ｐｈ?Ｗｍ?＆抑菌功能??（７）纳米季铵化：〇：??氣化锌纤维素??赋予纸张＞?，ｉｄ?？?ｕ＇提高纸张??抑菌功胃学强度??图１－４?ＱＣ复合ＺｎＯ的纸张抑菌脱酸的研宄思路??Ｆｉｇ．?１－４?Ｔｈｉｎｋｉｎｇ?ｏｆ?ｒｅｓｅａｒｃｈ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?ａｎｔｉ－ｂａｃｔｅｒｉａ?ａｎｄ?ｄｅａｃｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｐａｐｅｒ?ｂａｓｅｄ?ｏｎ?ｔｈｅ??ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ?ｏｆ?ＱＣ?ａｎｄ?ＺｎＯ?ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ．??（１）
【参考文献】

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本文编号：2878431