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中国的优秀文化传承千年,纸质文物是人类文明的传承与积累的载体,见证了历史的沧桑变幻,是我国灿烂文化和悠久历史的生动写照,具有重要的史料价值、文物价值、艺术价值和参考价值。然而纸质文物的保存却较为困难,容易老化变质,而且极易受到周围环境和人为因素的破坏。纸质文物的保存问题,不仅存在于我国,世界上各个国家也都面临相同的困境。现有的纸质脱酸加固技术处理效率低效果差,或设备要求高投入资金大,或对纸张存在一定程度损坏。因此,寻找安全可靠,操作简单,低成本无污染的可行方案是我们追寻的目标。 本课题采用氨基硅烷偶联剂浸渍法处理纸质文物,可以使脱酸和加固同时进行,并能延缓再次酸化的程度。本课题主要选用四种偶联剂3-氨丙基-三乙氧基硅烷(APTES)、3-氨丙基-二乙氧基甲基硅烷(AMDES)、N-氨乙基-3-氨丙基-三乙氧基硅烷(AETAPTES)、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH560)以打印纸和宣纸作为加固模型材料进行脱酸加固,通过考察加固液浓度,浸渍时间,加固液配方等因素对机械性能、表观性能、吸收率及pH的影响来确定最优条件。通过人工老化模拟纸样数十年至百年的状态,来考察加固液的老化及抗老化性能。同时通过红外、SEM及纤维分析仪探究了纤维改性及加固原理。后期使用最优方案对1957年至1960年的各种酸化书籍进行脱酸加固,通过检测各项性能来证明该方案的实用性,并用纤维分析仪探究了具体原因。 研究表明,打印纸的加固实验中,纸张最佳浸渍时间为20min。除KH560外,APTES、AMDES、AETAPTES三种偶联剂均有加固作用。单一加固液中,15%AETAPTES的加固效果最佳,纸张光泽度有所提高,白度稍有降低。复合加固液实验中,经偶联剂的水解实验及偶联剂与KH560开环实验处理过的纸样,耐折度降低,与单一加固液相比下降程度接近50%。而两种偶联剂复合的加固液中,质量浓度为20%的APTES/AETAPTES=1:1实验方案在抗张强度、耐折次数方面都表现出了优异性能,使纸张机械强度大幅度提高。选取15%AETAPTES及20%APTES/AETAPTES=1:1两种方案进行老化试验和抗老化实验,老化方案选取1~12天的热老化。结果表明,20%APTES/AETAPTES=1:1为最优实验方案,经其处理的老化纸样,机械强度明显增加,表观性能基本不变,pH值大大提高,且纸样增重较小。加固液对纸张具有一定的抗老化性,加固纸张能有效延缓机械强度的损失,使纸张能长期保持碱性状态,白度和光泽度变化程度减小,老化减慢。 用 AETAPTES、APTES、AMDES三种偶联剂加固宣纸,通过单一加固和偶联剂两两复合加固实验,发现仅有15%AETAPTES的方案对宣纸有很好的加固作用,耐折次数可提升至60倍。且较好的维持了纸张原貌,大大提高纸张碱度。用15%AETAPTES进行宣纸抗老化实验,发现机械强度、表观性能及 pH的老化趋势均能有效变缓。而老化实验中,可有效加固短期老化纸张。对于加固极度劣化的纸样,加固剂无法提高其机械性能,但能增加纸内碱含量,防止进一步劣化。通过SEM和纤维分析仪表征发现,经15%AETAPTES加固后的样品纤维表面包覆了致密的保护膜,纤维表面平滑,纤维变粗,均匀分散,且保持了原有网状结构。经长时间老化的纤维易断裂,聚合度降低,加固后,加固液难以附着纤维表面;但加固纸样经过相同老化时间后,整体纤维的断裂率要小于老化后再加固的纸样,印证了AETAPTES对纸张有一定程度的抗老化加固作用。 对1957年至1960年的各种酸化书籍纸张进行脱酸加固,一部分书籍加固作用明显,机械强度尤其是耐折次数大大提高,pH提高,外观基本不变,做到―修旧如旧‖。但对另一部分纸样纤维,氨基硅烷偶联剂的加入使其纤维固化,纸张易碎易断,不能应用此法。老化书籍的加固实验证明,AETAPTES对纸张的加固不具有普遍性,仅针对特定纸张具有较强的脱酸加固作用。因此在后续脱酸加固实验研究中,应具体情况具体分析,掌握纤维的不同特性,结合氨基硅烷偶联剂的优点,不断优化实验方案,达到最佳加固效果。