【摘要】：紙張是中華民族悠久歷史文化傳承的重要載體,具有無比珍貴的人文、藝術價值。隨著時間的推移,大部分紙張出現(xiàn)了酸化、黃化和脆裂等老化現(xiàn)象,主要表現(xiàn)在紙張機械強度降低,在翻閱和使用中極易破損。為了有效的延長紙張的壽命,提高紙張機械強度和脫酸是兩個重要的手段。本論文主要致力于用纖維素衍生物對紙張進行機械性能加固的研究,尋找一種可以有效提高老化紙張機械強度,幫助紙張脫酸同時不影響紙張表面色差的老化紙張保護方法。據(jù)報道納米纖維素以及其他纖維素材料對紙張機械強度的提高有優(yōu)越性能,四硼酸鈉對老化紙張具有優(yōu)越的脫酸效果。纖維素衍生物是纖維素衍生出來的與纖維素具有相似結構的有機材料,但克服了纖維素不溶于水的缺點。因此本論文以舊新聞紙為加固研究對象,2種纖維素的衍生物及瓜爾膠和陽離子淀粉和四硼酸鈉作為紙張的加固脫酸材料,采用了水醇混合液作為溶劑制備加固劑對紙張進行加固保護,并用1,4-雙(三乙氧基甲硅烷基)苯(BTEB)輔助加固處理,主要完成了以下工作:(1)根據(jù)加固劑對紙張機械性能的加固效果,對羧甲基纖維素鈉(CMC-Na)、羧甲基纖維素鈣(CMC-Ca),陽離子瓜爾膠(CGG)和陽離子淀粉進行篩選。機械強度測試實驗數(shù)據(jù)顯示:CMC-Na溶于配制的加固劑對紙張的加固效果最好,在CMC-Na濃度為1.0%時,紙張的耐折度提高了10倍,撕裂度提高了50%,抗張強度提高95.5%以上;BTEB的預處理后,加固劑的強化作用在原基礎增強10%;黑色、紅色和藍色墨水紙樣的加固前后色差分別為0.6、3.9和6.5;加固后紙張表面pH值從3.48提高到5.09。經(jīng)過篩選,后續(xù)實驗選取羧甲基纖維素鈉作為加固材料。(2)為了增大羧甲基纖維素鈉的溶解度和降低溶劑中的水含量,對加固劑溶劑做了如下優(yōu)化:丙三醇具有大量氫氧根,能夠起到助溶作用,但丙三醇會增大加固劑的粘度。實驗發(fā)現(xiàn)加固劑的粘度越大,加固效果越差,因此將醇混合液中乙醇和丙三醇的質量比定為6:1。并用質量分數(shù)為5%的四硼酸鈉代替溶劑中的純水來提高加固劑的脫酸能力。這個比例下配制羧甲基纖維素鈉濃度為1.0%的加固劑,加固劑最小含水量從50%降低至了40%。優(yōu)化后加固劑能將紙張的表面pH值提高到8.5,且加固效果未降低,并降低了藍色紙樣的色差。(3)為了研究加固劑在紙張內部的存在形式和加固劑的加固機理,對加固劑和老化紙樣進行了染色標定。用直接紅染料對老化紙樣進行染色預處理,將熒光綠鈉鹽接枝到羧甲基纖維素鈉中制得熒光綠染料后對加固劑進行染色,將染色后的加固劑對紙張進行加固處理。用共焦距原子顯微鏡(Confocal)觀察加固劑在紙張內部的滲透作用,結果顯示:大部分加固劑可以完全滲透紙張,并填充紙張內部空隙,少量停留在紙張表面。結合紙樣加固前后掃描電鏡(SEM)、傅里葉紅外光譜(FTIR)結果、紙張機械強度以及其他物理性質變化綜合分析,可推知紙張加固劑的加固可能機理是:加固劑進入紙張內部,填充了纖維之間的空隙,進而提高紙張的密實度;羧甲基纖維素鈉提供了大量的氫氧根,增加紙張內部纖維素和羧甲基纖維素鈉的氫鍵作用力,架起了老化紙張的纖維之間互相聯(lián)系的橋梁,從而提高了紙張纖維之間的結合力,增強了紙張的機械強度。本論文研發(fā)的紙張加固方法可以同時完成加固和脫酸,在舊新聞紙上的應用效果優(yōu)良。該方法可以為以后老化紙張加固劑的研發(fā)和紙質檔案文獻的加固脫酸保護工作提供重要的參考價值。
【圖文】：

廣東工業(yè)大學碩士學位論文物的酸性代謝產(chǎn)物都會加劇纖維素的降解，，如圖 1-2。纖維素的水解使纖萄糖結構里的羥基氧化成羰基以及羧基，并使碳-碳鍵斷裂和碳-氧鍵斷裂素中碳鏈的斷裂和纖維素聚合度的降低。纖維素碳鏈的斷裂和聚合度的降的宏觀表現(xiàn)是紙張機械強度變差，紙張呈現(xiàn)出變脆，破損等現(xiàn)象。

結構里的羥基氧化成羰基以及羧基，并使碳-碳鍵斷裂和碳-氧碳鏈的斷裂和纖維素聚合度的降低。纖維素碳鏈的斷裂和聚合觀表現(xiàn)是紙張機械強度變差，紙張呈現(xiàn)出變脆，破損等現(xiàn)象。圖 1-1 纖維素分子結構 (a) 和晶型結構 (b)Fig. 1-1 Cellulose molecular structure (a) and crystal structure (b)
【學位授予單位】：廣東工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TS75

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