纸张纤维素的降解反应是什么？

纤维素的分子式为(C6H10O5)n，由脱水D-吡喃式葡萄糖单元通过1-4-β-苷键连接而成的一种线性高分子聚合物，每个葡萄粮单元上有3个-OH，这些羟基直接影响到纤维素的物化性质，如润胀、酸化、水解、氧化等反应，从而影响到纸张的耐久性。纤维素降解会改变纤维的微晶结构，造成分子链断裂，聚合度降低，导致纤维承受能力变差，但分子量减小，又有利于短分子链之间氢键重组，纤维与纤维之间结合更紧密，曾有研究表明，纸张老化的早期，强度提高，缘于纤维间氢键的重组，扫描电子显微镜也不能清楚解释氢键重组现象，只能观察到纤维断裂。因此纸张机械强度降低是纤维聚合度下降、纤维之间结合力增加和纤维自身结合力减弱共同作用的结果。

1、纤维素的酸降解。空气中的CO2、SO2、CI2、H2S等，在微量重金属离子的催化下，它们与纸张中的水分反应生成硫酸、亚硫酸、碳酸、盐酸等，这些酸能使纤维素发生水解反应，造成苷键断裂，生成一系列短分子链的化合物，导致纤维素聚合度下降，还原性末端基增加，还原能力增加，机械强度下降，耐老化性能受损。酸在纤维素降解过程中只扮演催化剂的角度，不会消耗，所以纸张中的酸越积越多，pH值会越来越低，纸张酸化会越来越严重。

纤维素酸消解开始阶段，纤维素的吸湿能力显著降低，到了一定值后，微晶体纵向分裂为两个或两个以上的较小微晶体时，因聚合度不变而表面积增加，导致吸湿能力逐渐增加，纤维素吸湿润胀之后促进纤维素的水解反应。

2、纤维素的氧化降解。纤维素在发生水解的过程中还发生氧化反应。铁和镁等过渡金属元素是纤维素氧化反应的催化剂。同时，醛基和羧基能加速纤维素水解速度。

纤维素的氧化降解，主要发生在C2、C3、C6位的游离羟基上，同时也发生在C1位还原性末端基上，苷键断裂消除β-烷氧基从而形成羰基，纤维素氧化降解可能产生各种结构的羰基和羧基，甚至是生成不同结构的非末端羧酸或末端羧酸。羰基、羧基和酮基都是引起纸张返黄的基本基团。

3、纤维素的微生物降解。微生物里的纤维素酶也能使纤维素苷键断裂，聚合度降低。纤维素酶（cellulase）广泛存在于自然界的生物体中，细菌、真菌、动物体内等都能产生纤维素酶。

4、纤维素的光降解。在光照和氧存在的条件下，纤维素可降解产生各种游离基，加速纤维长链降解。

空气中的某些成分在紫外线照射下，能生成强氧化剂，从而对纸张造成危害，如紫外线下NO2反应生成O3，SO2生成SO3，SO3与水结合形成H2SO4，O3和H2SO4均能引起纤维素发生降解反应；另外，纸张经红外线照射后，产生热效应，纸张温度升高，也会加速纸张降解反应速度，从而加速纸张老化。

综上所述4点，才导致了纤维素的降解反应。以上内容摘自天一阁博物馆：李贤惠、贺宇红、王金玉，浙江大学文化遗产研究院：奚三彩、张溪文的《纤维组分对古籍纸质文献老化的影响》一文片段。