本發(fā)明屬于紙質文物保護技術領域，具體涉及紙張纖維的保護方法。

背景技術：

紙質古籍文物保護是國際關注的人類共有的重要課題，在文化傳承上起到了非常重要的作用。《國家十三五規(guī)劃綱要》明確將“實施中華古籍保護計劃”作為國家重點建設的100項工程之一。隨著時間的推移、保存環(huán)境等客觀因素的限制，紙質古籍文物面臨發(fā)黃破舊、加速損毀等系列問題，進而極大地降低了其使用性與保存壽命。導致這些現象的主要原因為紙張酸化及老化，因此大量的紙質古籍文物需要科學的脫酸加固保護處理。紙張酸化的根本原因為其主要化學成分纖維素在酸性含水條件下發(fā)生水解使其聚合度明顯降低，紙張老化的原因在于纖維高分子的斷裂，這些原因致使紙張機械強度下降進而導致其脆化粉化等不可逆的損傷。(潘吉星.中國造紙技術史稿.北京:文物出版社,1978;奚三彩,萬俐.南京博物院紙質文物保護的發(fā)展歷程和展望.北京：科學出版社,2008;area,m.c.;cheradame,h.bioresources,2011,4,5307;劉家真.古籍保護原理與方法.北京:國家圖書館出版社,2015.)。

從文獻報道看，目前紙張脫酸常用的脫酸劑為堿性物質如碳酸鹽、胺鹽類、氫氧化物等。紙張脫酸的主要原理是通過將不同形態(tài)的堿性物質分散并滲入到紙張內部并同時與纖維素通過附著、鍵聯等相互作用來去除游離酸并保留一定堿度進而達到脫酸目的。如美國國會圖書館采用二乙基鋅作為脫酸劑、美國紙張保護專家barrow使用堿土金屬碳酸鹽作為脫酸劑，芝加哥大學圖書館采用有機碳酸鎂為脫酸劑，奧地利科學家mohan采用氫氧化物納米顆粒懸浮液等(williamss,j.c.usp:3969549,1976;barrow,w.j.theamericanarchivist,1965,2,285;田周玲,中華紙業(yè),2013,34,90;amornkitbamrung,l.;mohan,t.rscadv.,2015,42,32950.)。紙張加固常用的是有機硅烷化偶聯劑，如aptms、aptes、amdes等(ipert,s.;dupont,a.l.polym.degrad.stabil.,2006,12,3448;dupont,a.l.;lavedrine,b.polym.degrad.stabil.,2010,12,2300;souguir,z.;dupont,a.l.biomacromolecules,2011,6,2082.)?？傮w上看，目前的各種脫酸方法存在條件苛刻，氣相脫酸安全性差，分散性差，脫酸不均勻、堿保留量低，對紙質文物產生新的損害等不同問題。且脫酸保護的同時具有加固、清洗、抑菌等其他功能于一體化的保護十分必要。

因此，利用簡單的方法制備均相且集多功能于一體化的保護劑，且保護劑的使用方法安全便捷是目前該領域的熱點研究方向之一。本發(fā)明方法制備的保護劑為均相溶液體系，與紙張纖維的結合均一，利于針對實際紙張纖維保護的需要進行改性和組裝，具有開發(fā)潛力和應用前景。然而，目前尚無這方面的報道。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的是提出一種簡單安全、經濟合理的用于酸化及脆化紙張纖維的保護方法。

本發(fā)明提出的酸化及脆化紙張纖維的保護方法，具體步驟如下：

(1)配制在10~50℃下，硼砂標準緩沖溶液；

(2)將水溶性纖維素溶解于上述緩沖溶液中；其中，得到的溶液中水溶性纖維素的濃度為0.5~15g/l；

(3)將上述溶劑放置在磁力攪拌器上攪拌，溫度10~50℃，時間0.5~12小時，得到均相的脫酸加固保護液；

(4)紙樣的制備按照iso7213，裁剪成若干1.5cm×18cm大小的紙樣；

(5)將裁剪的紙樣放置在一定量的保護劑中，溫度10~50℃，時間10~30分鐘。

(6)紙樣處理后干燥，并將一部分放置于烘箱中干熱老化處理，待表征。

步驟(1)中，所述緩沖溶液為蒸餾水。

步驟(2)中，所述水溶性纖維素可以是甲基纖維素、羥乙基纖維素或水溶性淀粉等。

步驟(3)中，所述磁力攪拌轉速100-1000rpm，溫度10~50℃，時間0.5~12小時。

步驟(4)中，所述紙樣可以是酸化嚴重的民國機制紙、手工紙等。

步驟(5)中，所述紙樣與保護劑的結合方式可以是浸漬、滴涂、噴涂等，溫度10-50℃，時間10~30分鐘。

步驟(6)中，所述紙樣處理后干燥可以自然晾干或低溫烘干，溫度10~50℃。

本發(fā)明方法制備的保護劑為均相溶液體系，溶劑為水溶劑，綠色環(huán)保不污染環(huán)境，且安全無毒，適合大批量制備。保護劑對紙張的保護過程處理簡單，用時短，對紙張的字跡沒有影響。其具有良好的紙張脫酸效果、加固效果、適度的堿保留量。因此這種均相保護劑有望在酸化及脆化嚴重的紙張保護領域中廣泛應用。

本發(fā)明方法宜大批量制備。條件簡單方便，工藝條件成本低，效率高，產品質量以及成品率高，有良好的應用和產業(yè)化前景。

附圖說明

圖1是民國紙張的顯微鏡圖（200倍）。

圖2是民國紙張的掃描電鏡（sem）圖。

圖3是保護劑產品a處理后的民國紙張的顯微鏡圖（200倍）。

圖4是保護劑產品a處理后的民國紙張的掃描電鏡（sem）圖。

圖5是手工竹紙的顯微鏡圖（50倍）。

圖6是保護劑產品a處理后的手工竹紙的顯微鏡圖（50倍）。

具體實施方式

實施例1

將1.5g甲基纖維素溶解于250ml硼砂標準緩沖溶劑中，室溫下攪拌3h后。得到保護劑a。

實施例2

用與實施例1類似的方法進行實驗，但將甲基纖維素的質量改為0.3g，得到保護劑b。

實施例3

用與實施例1類似的方法進行實驗，但將甲基纖維素改為羥乙基纖維素，質量為3.75g，得到保護劑c。

實施例4

用與實施例1類似的方法進行實驗，但將甲基纖維素改為可溶性淀粉，質量為0.125g，可得到保護劑d。

實施例5

取若干張裁剪好的民國紙樣，逐滴滴涂保護劑a至紙張的正反面后，保持20min，取出紙張，自然晾干。

實施例6

用與實施例5類似的方法進行實驗，但將民國紙張改為手工竹紙。

實施例7

用與實施例5類似的方法進行實驗，但將保護劑a改為b。

實施例8

用與實施例6類似的方法進行實驗，但將保護劑a改為c。

實施例9

用與實施例6類似的方法進行實驗，但將保護劑a改為d。

上述產品的顯微照片均在dino-liteam4113zt儀器上攝取，掃描電鏡照片（sem）在philipsxl30d6716儀器上攝取。初始民國紙張的顯微照片和掃描電鏡照片分別如圖1和2所示，由于酸化等原因，其纖維結構已破壞嚴重，纖維發(fā)生斷裂、碎片化、破損等情況。采用保護劑a處理后的民國紙張顯微照片和sem照片（圖3，4）顯示處理后的紙張上的字跡沒有明顯變化。均相保護劑可以更好地均勻地與紙張纖維結合，進一步中和紙張內部的游離酸并抵御外界酸性成分的干擾。紙張的ph值采用雷磁ph計（phsj-4f），參照gb/t13528-2015方法測定。紙張的色度參照cie-l*,a*,b*方法，采用色差計（nr10qc）測定，抗張強度參照gb/t453-2002方法采用拉力儀（杭州紙邦zb-wlq）測定。實驗中所采用的民國紙張的定量為58.05g/m²，保護劑a處理后紙張的ph值由4.18提高到8.17，色差變化δe*=2.80，抗張強度由0.785kn/m提高到2.019kn/m，表明了處理后的民國紙張的ph值和抗張強度得到了大幅提升，色差變化微小。采用保護劑b處理后的民國紙張的ph值達到了8.56，抗張強度提高到1.345kn/m，表明了保護劑中組分濃度在一定程度內可根據需要調變。此外，將民國紙張更換成竹紙，竹紙的定量為33.04g/m²，處理前后的顯微鏡照片分別如圖5和6所示，處理后紙張纖維沒有明顯變化，ph值由4.39提高到9.03，抗張強度由0.617kn/m提高到2.494kn/m，色差變化δe*=2.33。采用保護劑c、d處理后的竹紙ph值分別提高到8.83和8.32，抗張強度分別達到了1.438和0.805kn/m，說明該保護劑組分可調，不同的水溶性纖維素對處理后紙張的ph影響不大，同時對抗張強度具有一定的影響，可根據需要調變與選擇。該紙張保護劑對不同紙張具有一定的普適性。

由于該類保護劑為均相溶液體系，與紙張的結合及作用均勻，溶劑為水，安全環(huán)保，對紙張的保護過程操作簡單，時間短，對紙張上的字跡沒有影響。其具有良好的紙張脫酸效果、加固效果。因此這種保護劑有望廣泛應用于酸化及脆化紙張的保護領域。由于本產品具有以上的潛在應用價值，并且制備條件簡單方便，工藝條件成本低，效率高，因此本產品具有良好的應用和產業(yè)化前景。此外,該方法具有普適性，可以通過調節(jié)組分的含量和種類來控制所獲得產品的組成和性質，進一步調變其應用性能。對該體系的研究，不僅可以提供簡單安全、綠色環(huán)保的紙張脫酸及加固保護產品，而且對延長紙質文物的壽命意義重大。