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浩如烟海的纸质文献是人类的宝贵财富,目前面临大规模的酸化老化现象,其中20世纪中后期的书籍文献等老化尤为严重,其用纸有相当一部分是酸性施胶的滑石粉加填纸。为了有针对性的保护这部分宝贵的文献资料,本文以滑石粉加填纸为研究对象,通过加速老化,在研究滑石粉老化后结晶程度、pH、电导率、粒径、白度、zeta电位等性能变化的基础上,研究了不同滑石粉加填量、酸性施胶条件下滑石粉的加填量等纸张加速老化后其pH、抗张强度等性能变化,明确滑石粉对其加填纸老化作用;以酸化老化的滑石粉加填书籍纸为研究对象,选择碱性的金属离子螯合剂硼砂、硅酸钠、三聚磷酸钠为脱酸剂,研究其对提高纸张pH值及强度等性能的影响。选择聚酰胺多胺环氧氯丙烷(PAE)为纸张增强剂,将脱酸剂与之复配,并用于酸化老化的滑石粉加填纸的脱酸增强,研究脱酸剂种类、与PAE配比对纸张脱酸增强作用的影响,达到保护和延缓滑石粉加填酸化老化纸的目的。研究结果表明:
滑石粉经过加速老化后粒径减小,pH下降,白度降低,电导率和zeta电位(负绝对值)提高,表明滑石粉老化后释放出金属离子;滑石粉加填抄造纸张随着加填量增大,老化前后纸张强度性能下降幅度增大,其中5%加填量时老化前后抗张指数下降6.05%,20%加填量时下降9.52%;酸性施胶下滑石粉加填纸老化后性能下降加快,在20%加填量下老化前后抗张指数下降34.60%;改变硫酸铝用量来改变抄纸环境pH,硫酸铝用量由20kg/吨纸增加至40kg/吨纸时,老化前后抗张指数下降率由5.74%到17.25%,表明纸张pH越低,滑石粉对纸张催化老化作用越强。
硼砂、硅酸钠、三聚磷酸钠对滑石粉加填老旧书籍纸有良好的脱酸增强作用,处理后的纸张pH、抗张强度、撕裂强度、白度都得到明显改善;以二号纸样为例,硅酸钠处理后纸张pH达到9.87,提高79.45%;同时纸张强度明显提高;硼砂处理的纸张pH达到8.67,抗张指数提高23.77%,撕裂指数提高16.96%;三聚磷酸钠处理纸张pH为7.31,抗张指数和撕裂指数得到改善,白度显著提高,由-42.30%提高至-19.94%;三种脱酸剂处理后的纸张抗老化能力提高,可延缓纸张的老化。
三种脱酸剂/PAE复合液可提高滑石粉加填酸化老化纸的各性能指标。在用量为2g/m2、脱酸增强剂浓度为3%的前提下,硼砂/PAE在配比为1.5:1时作用效果相对最好,处理后纸张pH提高62.35%,抗张指数提高39.15%,撕裂指数提高0.37%,白度提高25.84%;硅酸钠/PAE在配比为1:1时作用效果相对最好,处理后纸张pH提高50.00%,抗张指数提高50.48%,撕裂指数提高30.49%,白度提高8.72%;三聚磷酸钠/PAE配比为3:1时作用效果相对最好,处理后纸张pH提高52.16%,抗张指数提高42.91%,撕裂指数提高16.33%,白度提高30.82%。三种脱酸剂/PAE复合液可有效延缓滑石粉加填纸张的酸化老化,经硼砂/PAE处理并加速老化后,与相同条件下原纸老化对比,pH提高28.32%,抗张指数增加77.07%,撕裂指数提高66.66%,白度增加23.15%;硅酸钠/PAE加速老化后,pH提高26.23%,抗张指数增加100.82%,撕裂指数提高146.72%,白度增加19.27%;三聚磷酸钠/PAE加速老化后,pH提高27.88%,抗张指数增加91.28%,撕裂指数提高97.71%,白度增加11.72%。经过脱酸增强处理后的纸张外观未发生明显变化,字迹完好,清晰度较高,对纸张的后续阅读无任何不良影响。
滑石粉经过加速老化后粒径减小,pH下降,白度降低,电导率和zeta电位(负绝对值)提高,表明滑石粉老化后释放出金属离子;滑石粉加填抄造纸张随着加填量增大,老化前后纸张强度性能下降幅度增大,其中5%加填量时老化前后抗张指数下降6.05%,20%加填量时下降9.52%;酸性施胶下滑石粉加填纸老化后性能下降加快,在20%加填量下老化前后抗张指数下降34.60%;改变硫酸铝用量来改变抄纸环境pH,硫酸铝用量由20kg/吨纸增加至40kg/吨纸时,老化前后抗张指数下降率由5.74%到17.25%,表明纸张pH越低,滑石粉对纸张催化老化作用越强。
硼砂、硅酸钠、三聚磷酸钠对滑石粉加填老旧书籍纸有良好的脱酸增强作用,处理后的纸张pH、抗张强度、撕裂强度、白度都得到明显改善;以二号纸样为例,硅酸钠处理后纸张pH达到9.87,提高79.45%;同时纸张强度明显提高;硼砂处理的纸张pH达到8.67,抗张指数提高23.77%,撕裂指数提高16.96%;三聚磷酸钠处理纸张pH为7.31,抗张指数和撕裂指数得到改善,白度显著提高,由-42.30%提高至-19.94%;三种脱酸剂处理后的纸张抗老化能力提高,可延缓纸张的老化。
三种脱酸剂/PAE复合液可提高滑石粉加填酸化老化纸的各性能指标。在用量为2g/m2、脱酸增强剂浓度为3%的前提下,硼砂/PAE在配比为1.5:1时作用效果相对最好,处理后纸张pH提高62.35%,抗张指数提高39.15%,撕裂指数提高0.37%,白度提高25.84%;硅酸钠/PAE在配比为1:1时作用效果相对最好,处理后纸张pH提高50.00%,抗张指数提高50.48%,撕裂指数提高30.49%,白度提高8.72%;三聚磷酸钠/PAE配比为3:1时作用效果相对最好,处理后纸张pH提高52.16%,抗张指数提高42.91%,撕裂指数提高16.33%,白度提高30.82%。三种脱酸剂/PAE复合液可有效延缓滑石粉加填纸张的酸化老化,经硼砂/PAE处理并加速老化后,与相同条件下原纸老化对比,pH提高28.32%,抗张指数增加77.07%,撕裂指数提高66.66%,白度增加23.15%;硅酸钠/PAE加速老化后,pH提高26.23%,抗张指数增加100.82%,撕裂指数提高146.72%,白度增加19.27%;三聚磷酸钠/PAE加速老化后,pH提高27.88%,抗张指数增加91.28%,撕裂指数提高97.71%,白度增加11.72%。经过脱酸增强处理后的纸张外观未发生明显变化,字迹完好,清晰度较高,对纸张的后续阅读无任何不良影响。