中国是四大文明古国之一,具有悠久的历史和丰富灿烂的古代文化。流传下来的档案、图书、古旧字画等文化典籍卷帙浩繁,均为需永久保存的人类文明遗产。收藏这些纸质档案及文物使用的传统装具一般为纸盒、木盒、铁柜、绸缎等,这些传统装具仅仅为收藏工具,缺乏防火、防虫、防霉变、防潮等功能,不利于文物及档案的持久保存。针对传统收藏装具存在的弊端,本论文以材料物理化学性质为依据,筛选具有阻燃及吸附性能材料;通过对传统装具材料的功能化改性工艺研究,设计并制造具有防火、防虫、防霉变、防潮等功能的文物及档案特藏装具;通过对特藏装具材料的组成、结构与性能的关联性研究,揭示特藏装具防火、防虫、防霉变、防潮等功能的内在原因,为规模化生产文物及档案新型特藏装具提供理论与技术支持。为实现以上目标,开展了以下研究:第一章:介绍了文物档案装具的发展历史,分析了文物档案病害的成因与防治方法;对制做装具的阻燃材料及吸附材料做了简介,对文物档案出现的虫蛀、霉变、酸化病害成因和火灾现象进行了分析;针对目前文物档案装具存在问题以及产生各种病害的成因,提出了一种集环保型防火、防虫、防霉、防酸功能于一体的装具设计思路以及研究内容。第二章:为消除人造板作为装具材料带来的甲醛危害,对装具材料人造板中的甲醛去除方法及工艺进行研究。建立了酸性水溶液的超声波浸泡人造板的甲醛去除方法,研究了人造板原材料、温度、时间、湿度等对残余甲醛释放量的影响。采用SEM及能谱分析、FTIR、XRD、万能材料试验机、超景深显微镜、视频光学接触角等对除甲醛前后的人造板的形貌、结构、成分进行分析。结果表明:本研究提出的甲醛去除方法,可使甲醛在板材中的含量远远低于检出限,且利用该方法也可清除人造板中的杂质,对板材机械强度和物理力学性能不会影响。第三章:建立了装具材料木板和人造板的阻燃处理新方法。确定了阻燃处理液组成,并建立超声波技术强化阻燃剂渗透新方法。经该方法处理的板材载药量、抗流失性能和机械强度分析结果表明:通过超声辅助渗透,有效提高板材对阻燃剂的渗透性,从而有效提高材料性能及处理效率。第四章:对装具材料木板和人造板的阻燃性能及机理进行了研究。对本研究提出的阻燃液处理板材进行了火管法、氧指数法、垂直燃烧法等手段的防火性能测试。木材燃烧实验对比和整体防火实验系统评价结果表明,经过该阻燃溶液处理的材料具有优良的阻燃性能,且阻燃性能与阻燃剂中硼酸盐及相关组分抑制板材纤维燃烧密切关系。第五章:对文物及档案装具吸附性能进行了系统研究,揭示了吸附性能与装具防虫、防霉、防酸功能的关联性。提出了炭素隔卷纸制做方法并对其性能进行研究。研究结果表明:以纳米级炭黑制作成胶体喷涂托绫纸正反两面,再经阻燃液浸泡,可得到具有防火、防虫、防霉、防酸功能的炭素托绫纸。对炭素及阻燃液处理托绫纸制作的装具进行了人工加速老化实验,并对老化前后内置纸张的机械强度进行了检测,结果表明:该装具纸样对内置纸样的保护作用。对文物档案装具的防霉性能进行研究。利用阻燃液处理纸张及木材制作了不同形式的文物及档案收藏装具,对装具内置纸张的防虫、防霉性能进行了研究。结果表明:通过该方法处理后,所制作装具具有明显的防虫及防霉效果。为考察文物及档案特藏装具防虫、防霉性、防潮、防酸等性能的内在原因,对文物档案装具的防酸性能进行研究。对内置纸样的纸质装具在氧化性气体和酸性气体环境中存储一段时间后,测试结果表明,内置纸样机械强度良好。对木质装具吸潮、酸性气体吸附、氧化性气体吸附测试结果表明:经阻燃处理木材具有对上述气体较强的吸附性。该研究结果表明:特藏装具对内置纸张所具有的防虫、防霉、防潮、防酸等性能与装具对上述各种气体吸附性能有关,正是装具材料的吸附作用,才使得装具内纸张免受有害气体损害。装具对气体的强烈吸附性可为纸质文物及档案营造安全微环境。第六章:文物档案特藏装具的构建与开发和产品应用案例。本章从设备选型和四条生产工艺流程为着眼点,研究开发木质装具和纸质装具。制作的一批装具在国内外实施应用,效果良好。