無水脫酸技術在民國酸化紙脫酸中的應用與效果評估研究

【原標題】無水納米脫酸技術在民國酸化紙脫酸中的應用與效果評估研究。

紙張酸化會導致紙張機械強度降低，發黃發脆，縮短使用壽命，增加其二次破損風險，已成為當前威脅檔案實體安全的重要因素。特別是民國時期形成的大量機制紙檔案，酸化程度尤為嚴重，亟待脫酸搶救。非水相脫酸法融合納米技術因其有機溶劑安全、對字跡破壞小、對紙張纖維結構影響小等優勢，已在國外廣泛運用幾十年。無水納米脫酸技術在國內應用起步于4~5年前，雖市場上涌現出眾多脫酸產品和配套技術，為實際脫酸搶救工作提供了多種選擇，但也帶來了些難題：一方面，國內外紙張成分、工藝和性能均存在差異，國外技術應用于國內能否取得滿意的效果，還有待實踐的驗證；另一方面，不同品牌的脫酸劑表現是否有顯著差異，應挑選何種脫酸劑進行大規模脫酸搶救實踐，還有待進一步研究。

本研究選擇三種市場口碑較好的脫酸劑，實施兩種手動脫酸工藝，通過自然老化和人工加速老化處理，跟蹤了民國手工紙脫酸后酸度、白度、機械強度等性能隨時間的變化，以評估無水納米脫酸技術的脫酸效果，為后續大規模脫酸搶救工作提供參考。

1 實驗材料和步驟

1.1 實驗材料

《于湖居士文集》1-6冊（民國時期出版）、市售無水納米脫酸劑（選用三個品牌，命名為脫酸劑A、脫酸劑B、脫酸劑C）、精密噴壺、便攜式酸度測試儀（哈納 HI99171）、拉力測試儀（英特耐森 IMT-Tensile 02）、耐折度測試儀（英特耐森 IMT-205A）、全自動色度儀（紙邦 ZB-A）。

1.2 實驗步驟

手動噴淋脫酸：以精密噴壺為工具，加壓后勻速均勻噴淋，保證紙張潤濕。

手動浸泡脫酸：將適量脫酸劑傾倒于方形容器內，將待脫酸紙張平鋪浸沒于脫酸劑之中，紙張立刻被浸透，靜置3秒撈出紙張，平鋪晾干。

干熱老化：在105℃條件下老化72小時，參照GB/T 464-2008《紙和紙板的干熱加速老化》。

濕熱老化：在80℃、65%相對濕度條件下老化72小時，參照GB/T 22894-2008《紙和紙板加速老化濕潤老化》。

2 實驗結果與討論

2.1 酸度

當脫酸劑接觸到紙張時，氧化鎂顆粒滲透進入紙內孔洞并通過靜電力緊緊地吸附，與空氣中的水份結合形成氫氧化鎂，在空氣中二氧化碳的作用下，氫氧化鎂轉變為碳酸鎂，碳酸鎂中和紙內的酸，發揮脫酸作用。

本階段紙張酸度跟蹤測試結果如圖1所示：脫酸前紙張pH為4.8，是老化酸性紙，脫酸后紙張pH達到7.0~8.0，呈弱堿性，三種脫酸劑均能使紙張維持12個月弱堿性或中性。隨時間推移，氧化鎂不斷消耗，紙張pH值下降，即發生返酸現象。比較兩種脫酸工藝發現：浸泡脫酸更為均勻，紙張抗酸能力更強，返酸較緩慢，而噴淋脫酸效果不均勻，返酸相對較快，但實施便捷。浸泡脫酸時，脫酸劑A抗返酸能力最強，pH保持較穩定；脫酸劑C抗返酸能力次之；脫酸劑B抗返酸能力最差。噴淋脫酸中，脫酸劑C抗返酸能力最強；脫酸劑A 與脫酸劑B抗返酸能力相當。

2.2 白度

白度是反映紙張表面顏色的重要指標，也是衡量脫酸劑是否安全的重要評判標準，安全可靠的脫酸劑不應對紙的白度造成過大影響。本次測試的民國書籍用紙老化程度大，表面呈暗黃色，初始白度為34.44%。如表1所示，經浸泡脫酸和加速老化后，紙張均出現了不同程度的白度下降即返黃現象，返黃程度可以用返黃值表示，從高到低為：脫酸劑B > 脫酸劑A > 脫酸劑C，脫酸劑B與脫酸劑A返黃肉眼可見，脫酸劑C變色程度肉眼較難分辨。鄭麗新、陳炳銓等人也報道了同樣的現象，主要是由于紙張中木質素和半纖維素發色基團與 OH- 反應，分子結構發生重排、異構化、共軛鏈延長等生成新發色基團。

2.3 抗張強度

紙張的老化會加劇紙張的酸化，紙張的機械性能也隨之降低。采用人工加速老化法對紙樣進行處理，模擬自然老化過程，用抗張指數來表征抗張性能變化。

由表2可知，脫酸后抗張指數會有一定程度下降，但保留率在90%以上，下降程度不大。這與溶劑影響有關，張玉芝等在研究全氟庚烷作為紙張脫酸載體的安全性時也發現了相同現象。脫酸后紙張經人工老化，保留率均在90%以上，即對紙張抗張強度影響不大。

2.4 耐折度

如表3可知，經脫酸劑C脫酸后耐折度無變化，經人工濕熱、干熱老化后耐折度也無變化。而脫酸劑B與脫酸劑A脫酸后耐折度下降，且經人工老化后，耐折度與未脫酸老化樣品相比均下降。

3 結論

本次測試的民國書籍用紙為手工紙，其紙張厚度均一性較差，酸度為4.8，表面呈暗黃色，老化程度嚴重。利用無水納米脫酸劑，通過噴淋、浸泡脫酸工藝對民國書籍進行脫酸處理，自然條件下和人工老化后的性能跟蹤結果表明：

（1）自然老化情況下，三種脫酸劑均能使紙張維持12個月弱堿性。

（2）脫酸不影響紙張厚度，但會在一定程度上使紙張表面變暗、泛黃加深，三種脫酸試劑變色情況由強到弱排序為：脫酸劑A、脫酸劑B、脫酸劑C。

（3）三種脫酸劑均會降低紙張抗張強度，但影響不大；脫酸劑C不影響紙張耐折度，而脫酸劑A、脫酸劑B會在一定程度造成耐折度下降。

（4）浸泡脫酸均一性好，紙張抗酸能力更強；噴淋脫酸工藝操作便捷，但脫酸效果的均一性不佳。

綜合來看，利用脫酸劑C結合浸泡脫酸工藝為現階段最佳脫酸方法，此方法對紙張顏色影響最小，對紙張機械性能影響小，自然老化脫酸效果達標，返酸速度慢。

【發表平臺】四川檔案，2023年第5期〔總第235期〕P38-P40

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