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超临界二氧化碳在古籍纸张脱酸和强化中的行为研究

作　者: 王彦娟
导　师: 方岩雄
学　校: 广东工业大学
专　业: 应用化学
关键词: 古籍纸张硼砂(四硼酸钠) 超临界二氧化碳（CO2SCF）人工老化实验脱酸增强机械强度
分类号: TS71
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 64次
引　用: 2次
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内容摘要

古籍保护是一项世界性的任务,因纸张酸化对古籍造成的损害是致命性的,严重影响古籍的保存寿命。“脱酸”是现代图书保护常用技术之一,研究脱酸方法的较多,但通常将脱酸与纸张增强作为两个分离的课题进行研究,所选的脱酸剂和增强剂配置成本较高,且效果并不显著。本课题旨在寻找到最适合纸张脱酸的脱酸剂,在脱酸的过程中不仅对纸张无损,而且在一定程度上提高纸张的强度,使得纸张脱酸和增强不再分离,而是同一道工序进行。对纸张进行脱酸处理,选择一种适宜的纸张脱酸剂是非常重要的。在实验研究中,我们试用了多种常规的脱酸剂,最终选择包括钙盐脱酸剂、有机类脱酸剂作为对照,研究硼砂的脱酸性能。通过采用浸泡法对照脱酸前后纸张表面pH值,碱残留,纸张的白度变化,机械强度,纤维形态等纸张宏观性能,考察各脱酸剂的脱酸表现优异与否。结果表明,脱酸剂硼砂溶液,由于其特殊的水解平衡,致使纸张在处理过程中pH值保持在最优范围7.0-8.5,相比其他脱酸剂也具有较高的碱储备量,同时对纸张的色泽和外观影响不明显,最重要的是还增强了纸张的机械强度。在人工加速老化实验中,硼砂作为纸张处理试剂的优异性更加明显。硼砂有良好的抑菌作用,被用于处理纸张可以在一定程度上抑制微生物的生长。所有结果表明,硼砂作为纸张脱酸剂一举多得,效果显著。超临界二氧化碳(CO2SCF),作为溶剂系统,研究夹带硼砂的醇水溶液共同作用于酸性纸张的脱酸和强化行为。研究超临界二氧化碳对古籍文字及全书的作用行为,包括墨迹的扩散及渗透行为、纸张的粘连行为、纸张的变形。研究在超临界二氧化碳作用下,脱酸剂和增强剂在纸张及书中的渗透及作用行为,各种因素(包括脱酸剂和增强剂的种类与用量、超临界流体流速、处理压力、温度、夹带剂、时间等)对古籍脱酸及强化的影响,并获得普适性的纸张纤维脱酸和增强规律,为开发新型实用的古籍保护方法提供理论依据。研究发现,CO2SCF系统大大提高了脱酸工艺,不仅在保持原有pH值的前提下提高了碱残留,还带来了其他意想不到的附加效果。由于硼砂存在缺电子结构的B原子,在超临界流体高压、高扩散性的环境中可以更好、更紧密地结合大分子纤维素的羟基,从而使得纸张的机械强度取得大幅提高。当前古籍酸化数量巨大,好的脱酸方法最终都必须接受大规模脱酸实验的考验。令人惊喜的是,以整本书籍为单位的CO2SCF夹带硼砂醇水溶液的较大规模化实验中,脱酸的pH值均一性明显优于浸泡法。对于规模化实验,要有待继续研究开发。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-9
目录  9-12
Contents  12-15
第一章绪论  15-31
  1.1 古籍现状概述  15-17
  1.2 古籍脱酸方法概述  17-21
    1.2.1 酸性物质对古籍的损害机理研究  17
    1.2.2 引起古籍酸化的酸性物质  17-19
    1.2.3 古籍脱酸的质量要求  19-20
    1.2.4 国内外常见脱酸方法概述  20-21
  1.3 纤维素结构概述  21-26
    1.3.1 纤维素的化学结构  21-22
    1.3.2 纤维素间的结构层次  22
    1.3.3 纤维素大分子的构象  22-23
    1.3.4 纤维素的细纤维结构  23
    1.3.5 纤维素的化学性质  23-26
  1.4 超临界CO_2流体技术的应用概述  26-28
    1.4.1 超临界CO_2用作反应溶剂  27
    1.4.2 超临界CO_2进行萃取  27-28
    1.4.3 超临界CO_2在化学反应方面的应用  28
    1.4.4 超临界CO_2无损伤清洗  28
    1.4.5 超临界CO_2用于纸张处理的可行性分析  28
  1.6 本课题研究的意义、目标及创新点  28-31
    1.6.1 研究意义  28-29
    1.6.2 研究目的  29-30
    1.6.3 创新点  30-31
第二章古籍纸张脱酸剂选择与制备  31-54
  2.1 古籍纸张酸化及脱酸原理  31-34
    2.1.1 古籍纸张中常见酸性物质  32
    2.1.2 脱酸剂脱酸原理  32
    2.1.3 常用脱酸剂  32-34
  2.2 实验部分  34-42
    2.2.1 主要试剂  34-35
    2.2.2 主要仪器  35
    2.2.3 脱酸剂的制备工艺  35
    2.2.4 人工老化实验  35-36
    2.2.5 表征和测试  36-42
  2.3 结果与讨论  42-53
    2.3.1 脱酸剂对纸张表面pH的影响  42-45
    2.3.2 脱酸剂对纸张白度的影响  45-47
    2.3.3 脱酸剂对纸张强度的影响  47-53
  2.4 本章小结  53-54
第三章硼砂在超临界CO2流体中脱酸及强化行为研究  54-71
  3.1 作用机理  54-55
  3.2 实验部分  55-59
    3.2.1 主要试剂  55-56
    3.2.2 主要仪器  56
    3.2.3 超临界处理条件工艺  56-57
    3.2.4 人工老化实验  57
    3.2.5 表征和测试  57-59
  3.3 结果与讨论  59-70
    3.3.1 CO_2SCF清除纸张中的杂质  59-60
    3.3.2 纸样在硼砂—CO_2SCF脱酸处理后碱残留和pH值的变化  60-62
    3.3.3 BX-CO_2SCF处理对纸张白度的影响  62
    3.3.4 BX-CO_2SCF对纸张的强化作用  62-70
  3.4 本章小结  70-71
第四章超临界CO2流体与硼砂醇水溶液批量化处理纸张的研究  71-77
  4.1 引言  71
  4.2 实验部分  71-74
    4.2.1 主要试剂  71-72
    4.2.2 主要仪器  72
    4.2.3 超临界处理条件工艺  72-73
    4.2.4 表征和测试  73-74
  4.3 结果与讨论  74-75
  4.4 本章小结  75-77
结论  77-79
参考文献  79-85
攻读学位期间发表论文  85-89
致谢  89

超临界二氧化碳在古籍纸张脱酸和强化中的行为研究

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