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纸质文保保护中,脱酸的常见方法

时间:2021-04-25 11:00:38来源:张晓丽《纸质文物的脱酸与加强保护研究》

  由于纤维素的酸性降解是导致纸张老化的主要因素,脱酸也就理所当然成了保护纸张的主要方法。脱酸的一般方法是利用碱中和掉纸张中存在的酸性物质,并同时在纸张纤维间残留一定量的碱,用来中和纸张中以后可能产生的酸。常见的脱酸方法有:

 

一、液相脱酸法

  液相脱酸法,又称湿法去酸,是奥托・希尔霍尔兹发明的,巴罗和杰阿等人进一步改进了这一方法。奥托的方法是选用钡、钙、镁,锶的碱性或重碳酸盐水溶液去酸,后来衍变为广泛使用的氢氧化钙和碳酸氢钙双溶液去酸法。氢氧化钙.碳酸氢钙溶液脱酸基本原理是用氢氧化钙中和掉纸张中的酸,然后用碳酸氢钙除去留在纸中的氢氧化钙,同时在纸张中沉积碳酸钙细小微粒来抵制以后空气中酸性气体对纸张的侵蚀。沃纳、巴罗的研究表明,该法去酸后纸张的pH大于7,最高可达9.2。

  吉尔于1957年在美国国家档案馆首次使用碳酸镁单一水溶液去酸。此后,巴罗和伦敦公共档案馆工作人员分别使用过碳酸镁、石灰水单一水溶液去酸。碳酸氢镁溶液脱酸原理为碳酸氢镁溶于水后生成氢氧化镁,氢氧化镁中和掉纸中的酸,残留在纸中的碳酸氢镁分解生成能起脱酸作用的碳酸镁。

  湿法去酸简便、经济,但处理后纸张体积膨胀重量增加,操作处理周期长,费时费力,成本高,不适宜大批量操作。而且由于水溶液对红墨水、蓝墨水及其他水溶性字迹会引起烘染或褪色以及出现洇化、变形等现象,所以水溶液脱酸方法在实际应用中受到限制。正因为如此,就“必须研究一种对纸、颜料和各种介质全部无害的无水去酸法",这是国际历史与艺术作品保护研究所在1968年提出的要求。

 

二、无水溶液脱酸法

  这里的无水溶液主要由去酸剂与有机溶剂组成,能克服有水溶液脱酸的缺点。

 

1、韦脱法

  1972年由美国韦驮公司经理R.D.Smith设计,采用5%甲氧基碳酸镁、5-10%甲醇和90%氟利昂配合使用,由凯利等进行配方改进,即用5%甲氧基甲基碳酸镁、10%甲醇和85%氟利昂混合,它以甲基碳酸镁为去酸剂,将其配制成一定浓度的溶液,喷洒在纸面上。甲基碳酸镁可以转化成氢氧化镁最后变成碳酸镁沉淀在纸上。该法于1982年在加拿大国家档案馆和国家图书馆应用,去酸效果明显,去酸后纸张pH可达8.5-9.5,碱残留量为0.7-0.8(以碳酸钙计)。老化试验也表明,经此法处理后的纸张稳定性提高了,耐久性增强了。该法缺点是去酸不均匀,纸张有褪色现象,还出现了气味、白斑、起皱变色和粘合剂渗出等现象,约有35%的图书没有完全去酸。

 

2、Fmc法

  最初由美国Fmc公司于1988年研制成功,最初选用的去酸剂为溶解在氟利昂中的碳酸镁醇盐,后经加工改进由溶解在庚烷中的二丁氧基代二乙氧基碳酸镁。对去酸后的图书进行检测,pH值可达8.3-9.1,碳酸镁残留量可达0.7-2.9%。对于很脆的纸张而言,处理后纸张的耐折度有了很大提高,从小于4上升到大于20,其他的指标,如撕裂度、亮度和抗张强度等指标也都有明显改善。缺点:对图书有不同程度的损害,被处理的图书会加速吸收水分,有明显的变色,同时出现了黄色和半透明的污点。但该去酸法溶液中不含醇,同时在去酸的同时又能对纸张进行加固,使纸张去酸和加固相结合起来,适用于各种纸张、字迹。动物毒理实验表明,去酸后的纸张对皮肤、器官、组织、神经系统均无毒性反应,因此可以说该法是一种安全有效的脱酸方法,有着非常好的应用前景。

 

3、氢氧化钡-甲醇脱酸

  通过去酸剂氢氧化钡和有机溶剂甲醇对纸张中的酸进行中和处理,溶液中的氢氧根离子与纸张中的酸发生中和反应。己经老化、发黄变脆的酸性纸张,其纤维素发生水解的同时,也有一小部分发生氧化反应生成氧化纤维素,氧化纤维素分子中含有羧基,都是亲电取代基,可活化与之相近的1,4-β甙键,进而发生断裂,降低了纤维素的聚合度,从而降低了纸张的强度。该法溶液中的钡离子能与具有羧基的氧化纤维素或半纤维素形成相对稳定的鳌合物,经过理论及实验证明,此鳌和物为稳定结构,能有效防止了氧化纤维素的进一步分解,因而对于长期存放,氧化纤维素含量高的旧纸张能起到了保护作用。

  这里需要说的是中心离子的选择,就鳌合物的稳定性而言,铜为处于鳌合、络合最稳定区的中心离子,可与氧化纤维素形成更稳定的鳌合物,但铜对纤维素的降解具有促进作用,所以不能选择含铜离子的盐保护纤维素;碳酸镁和碳酸氢镁也可作为脱酸剂,但制备极不方便;碳酸钙价格低廉,虽然可以起到脱酸作用,但该盐一般不与鳌合剂形成鳌合物,起不到如上述的双重作用,所以选择氢氧化钡作为脱酸剂是比较适宜的。

  无水溶液脱酸后纸张干燥迅速,不易起皱,对水溶性字迹影响不大,但对油墨类字迹有影响,会使这类字迹材料褪色,而且此类方法大多涉及醇、醚类有机溶剂,存在一定的安全隐患,对人体健康也不利,因此实施起来也有一定的困难。

 

脱酸前的酸化调研

 

三、气相脱酸法

1、BPA法

  采用氨气和气体(CH2)2O反应生成乙醇胺,乙醇胺进入纸张后中和其中的酸,同时多余的乙醇胺留在纸中起保护作用。

 

2、二乙基锌法

  二乙基锌与纸中的酸相遇时,不仅能中和掉其中的游离氢离子,还能迅速夺取水子中的氢,生成氧化锌。氧化锌留在纸的表面,有利于防止纸的酸性的提高而且不会使纸质变色,无毒性,用这种方法可以把纸制品的寿命提高3-5个数量级对植物纤维又不会有破坏作用,因此选用二乙基锌作为纸张脱酸剂是十分有利的。

 

3、吗啉脱酸

  常温下,吗啉是液体,在真空条件下与水混合可变成气体,能与纸张中的氢离子结合达到脱酸目的。吗琳脱酸法能规模化,批量处理速度快,能明显降低纸张老化速度,效果稳定并具有多功能之作用。但这种方法对纸张颜色有影响,使新闻纸发黄,处理过程不能加固,加上仪器、设备投资较大,很难广泛推广应用。

  气相脱酸能够大量处理纸张,成本比较低廉,对纸上字迹无影响但其存在一定的危险性。

  内容摘自:张晓丽的《纸质文物的脱酸与加固保护研究》

  PS:锐立文保无水脱酸液,对纸质及其记载内容安全,对使用人的健康无害,对应用环境安全。

 

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