基于纤维素溶解的劣化纸张加固

发布时间：2020-07-02 10:08

【摘要】：NaOH/尿素体系是天然纤维素的直接溶剂,所得纤维素溶液保持纤维素的天然高分子结构。该纤维素溶液作为纸张加固液,沉积在纸张上的纤维与纸张中纤维相似,同时还能起到脱酸的作用,延长纸张的使用寿命。但溶液的强碱性会腐蚀纸张,是纸张加固应用必须克服的首要障碍。本文利用简单的溶剂如乙醇和乙酸乙酯浸渍纸张,再采用单面喷涂纤维素溶液的方式克服溶液强碱性的缺点。通过测定四种不同老化程度的模型纸张(宣纸、旧书1号、旧书2号和打印纸)加固前后的抗张强度、耐折次数、撕裂度、白度和光泽度以及抗老化性能、纤维结构和pH、厚度、定量的变化,评估该纤维素溶液作为纸张加固液的性能。并基于NaOH/尿素体系选择性溶解纤维的特点,采用低浓度NaOH/尿素体系原位处理纸张,并测定处理前后纸张机械性能、表观性能及纤维结构的变化。利用乙醇预处理纸张,再单面喷涂纤维素溶液的方式克服溶液强碱性的缺点,使NaOH/尿素体系溶解得到的纤维素溶液应用于劣化纸张加固成为可能。经加固后宣纸和旧书1号的抗张强度、耐折次数和抗老化性能提高。纸张的外观、厚度、定量以及纤维结构、纤维素晶型基本不发生变化。且该纤维素溶液中和了纸张中的酸,并在纸张上形成一定量的碱残留。但乙醇作为纸张预处理液,纤维素溶液与纸张的接触时间需控制在几十秒内,否则纸张强度迅速下降,不利于加固操作。乙酸乙酯的乙醇溶液作为纸张预处理液显著地延长了纤维素溶液与纸张的接触时间,接触时间在8 min内,纸张机械性能保持在较高的水平。与乙醇作为纸张预处理液相比,乙酸乙酯作为纸张预处理液所加固的纸张,机械性能显著提高。尤其是纸张的耐折次数显著提升,宣纸、旧书1号和旧书2号的耐折次数由1次、4次和9次分别提高至62次、35次和111次。乙酸乙酯作为纸张预处理液时,加固纸张的抗老化性能也明显提高。原纸张老化3天后机械性能显著下降,而加固纸张老化3天后,抗张强度和撕裂度基本不变,甚至有所提升;耐折次数虽然下降,但仍远高于原纸张的耐折次数。加固纸张的外观以及纤维结构、纤维素晶型基本不发生变化,纸张的酸碱度由弱酸性变成碱性。低浓度NaOH/尿素体系原位处理纸张,能有效地提高纸张的机械性能。旧书2号和打印纸的抗张强度由2.56 kN·m~(-1)和2.14 kN·m~(-1)增加至3.41 kN·m~(-1)和3.98 kN·m~(-1);耐折次数由9次和183次显著提升至40次和1890次;撕裂度由134.3 mN和206.6 mN提升至202.6 mN和300.3 mN;处理后纸张的白度、光泽度和纤维素晶型基本不变。但处理后纸张表面不平整,这可能是由于NaOH/尿素体系选择性溶解纸张纤维以及处理过程中纤维的溶胀和皱缩导致的。纤维素溶液喷涂和原位控制溶解纤维均可显著提升纸张的机械强度,为纸质文物加固以及其它纤维材料的强化提供了一个新思路。
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS727

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