化学在纸质档案保护与修复技术中的应用

来源期刊：《陕西档案》2015年 第5期

作者：吴晶

 

　　摘　要：档案是直接形成于社会实践活动的原始的历史记录，有着凭证和参考作用。但体现档案内容的载体与记录材料会逐渐老化而毁损，严重的会失去利用价值，为使档案尽可能的长期或永久保存，档案保护技术应运而生。此技术涉及到许多学科领域，其中涉及到化学问题的比较多。

 

　　关键词：档案保护 记录材料 档案制成材料 原料质量 档案内容 指导原则 纤维素结构 内因和外因 光氧化作用 档案去酸

 

　　档案的原始性整档案的本质特征。所以我们贯彻“以防为主、防治结合”的原则强调以防为主，并不是排除治的重要性，如果对已遭破损的档案不及时的进行治，损坏程度就会加重。因而，治是保护工作中的一项重要内容。

 

　　一、档案的损毁原因及保护技术的指导原则

 

　　档案制成材料的损毁原因有内因和外因。决定内因的主要因素有：原料质量、材料的化学成分、物理和化学性质及材料的生产过程。决定外因的主要因素有高温高湿、光、空气污染及霉菌害虫等。档案制成材料的损毁是内外因素综合影响的结果。但一旦档案已经形成，即在内因既定情况下，外部条件就成为延长档案寿命的主要因素。

 

　　档案的原始性是档案的本质特征。所以。我们贯彻“以防为主、防治结合”的原则。强调以防为主，并不是排除治的重要性，如果对已遭破损的档案不及时的进行治，损坏程度就会加重。因而，治是保护工作中的一项重要内容。

 

　　二、纸质档案保护中出现的化学问题

 

　　造纸的原料主要是植物纤维，而无论何种造纸植物纤维，其主要化学成分都是纤维素、半纤维素和木素。因为纤维素的性质比其他两种成分稳定，所以，纤维素含量越高，纤维越长，纸张的耐破度、耐折度、抗张强度就越好，纸张的机械性能也就越好。

 

　　1、纤维素的化学结构与纸张耐久性的关系

 

　　纤维素是植物体发生光合作用生成的葡萄糖（C₆H₁₂O₆）分子脱水聚合而成的高分子化合物。它的分子式为(C₆H₁₀O₅)_n。纤维素的化学结构式如图1所示：

 

图1 纤维素分子结构式示意图

 

　　纤维素结构式中的n为聚合度，聚合度的大小表示纤维素的长度，聚合度越大，纤维素分子链越长，纸张的耐久性就越好。结构式中具有由许多葡萄糖基通过甙键即（-O-）相互联结在一起且大部分相邻的羟基（-OH）易于形成氢键使得纤维素分子链靠的更近，有害物质难以侵入，因此提高了纸张的耐久性。但当在酸性环境下、有催化剂酶或氧化剂存在下，纤维素的甙键会发生断裂生成水解纤维素，纤维素链变短，聚合度下降，档案纸张的强度就下降。

 

　　2、档案纸张中的纤维素水解

 

　　酸性环境下电离出的氢离子，使纤维素中的甙键（-O-）断裂所需的氢离子得到满足，从而加速纤维素的水解，酸是纤维素水解的催化剂，对纸张危害极大。档案纸张中酸主要来源于：纸张生产过程、酸性墨水、空气中的有害气体、灰尘微生物等。有资料显示，若纸的PH值小于5,保存期限在20到50年内，PH值在7.5到9.5范围内，则可以保存几百年。因此，呈中性或弱碱性的纸质档案耐久性好。

 

　　3、档案纸张中的纤维素酶降解

 

　　档案纸张中的霉菌能分泌出纤维素酶，加速了纤维素的水解，造成纸张发黄，纸张强度下降。有实验表明，长霉后的档案纸张的牢固性在5天内降低为原来的一半，足以可见，酶降解对纸张的破坏力极大。

 

　　4、档案纸张中的纤维素氧化

 

　　造纸生产过程中留下的一些微量金属离子和库房空气中大量的氧气为纤维素的氧化提供了氧化剂。微量的金属离子在空气湿度大、温度高或光照的条件下，纤维素分子中的羟基（一OH）发生氧化反应，结果羟基（一OH）变为醛基（一CHO）、羧基（一COOH）、酮基（一CO），成为了氧化纤维素，纤维素的聚合度下降，纸张的耐久性也会下降。

 

　　5、档案纸张中的纤维素光解

 

　　光，特别是紫外线光，对纤维素有破坏作用。当氧、光同时作用于纸张中的纤维素时，纤维素会同时发生氧化降解、光解、和光氧化作用，使得纤维素分子链断裂，纸张耐久性迅速下降，纸张发黄，耐折度和纸张强度都降低。

 

　　三、纸质档案的化学保护方法

 

　　1、库房防光及空气污染：

 

　　光可使纸张的耐久性降低及字迹退色，应减少光的照射。一般采取的防光措施是库房窗子要小而少，并注意窗户的朝向，库房的东西墙不易设窗。库房宜采用环形走廊，有效减少阳光的破坏。库房窗玻璃上应采取一定的防紫外线措施（例如，安装遮阳板、滤光的毛玻璃，在玻璃上涂刷紫外线吸收剂，目前较常用的有邻羟I基苯并三唑类，邻羟基二苯甲酮类等）。由于空气污染日益严重，空气中的有害气体如二氧化硫、氮氧化物等，可使纤维素酸性水解。防止空气污染和灰尘的措施是选择良好的环境条件建筑档案库房，加强库房周围的绿化，对环境的空气交流采取空气净化和过滤处理，对环境进行除尘和吸收有害气体的处理。

 

　　2、档案有害生物的防治

 

　　对于已经感染的害虫，可采用使害虫细胞和组织产生不可复原变化的低温冷冻杀虫，及远红外线辐照杀虫、微波辐照杀虫和y一射线辐照杀虫的方法。也可以利用真空泵抽真空，充氮气，直至害虫窒息而死的方法。或者化学杀虫剂熏蒸方法，目前使用的杀虫剂有无机杀虫剂（砷素剂、硫磺），有机杀虫剂（溴甲烷、I环氧乙烷、溴氰菊酯），植物杀虫剂（除虫菊酯、烟碱）等。

 

　　四、纸质档案的修复技术

 

　　1、纸质档案的去污技术

 

　　纸质档案在利用和保存过程中，由于环境及人为因素，往往会沾上泥斑、蜡斑、霉斑、水斑、墨水斑等，这些污斑即影响字迹的清晰度，还影响档案纸张的耐久性，需加以清除。档案去污技术，有机械去污、溶剂去污和氧化去污，常用的化学方法为氧化去污。

 

　　（1）过氧化氢去污

 

　　为了减弱对纸张强度的影响，可用将乙醚与等体积的过氧化氢在分液漏斗中充分混合，形成一种较温和的氧化剂溶液，乙醚还可溶解部分污斑，静置片刻后，用吸管吸出上层混合液，按照有机溶剂去污的方法去斑。过氧化氢在水溶液中电离出氢离子和过氧氢基，其离解式为：

 

　　H2O2 ⇔H⁺+HOO^-

 

　　过氧氢基（HOO^-）具有一定氧化性，也能使污斑中某些色素脱色。

 

　　（2）次氯酸钠去污

 

　　将污斑档案放进5％的次氯酸钠和浓盐酸混合的溶液约5分钟（其中HCl约占溶液的0.5％到3％），生成的次氯酸含有氧化很强的原子氧（O），原子氧极不稳定，很快与色素反应或自行结合生成氧气（O₂），使污斑氧化漂白，次氯酸也具有杀菌的作用。反应如下：

 

　　NaClO + HCl = NaCl + HClO

 

　　当污斑氧化后，把档案取出，为除去残留的次氯酸，把档案放入另一含有少量盐酸的水溶液中（0.5毫升浓盐酸溶于2700毫升水）约5分钟，发生如下反应：

 

　　HClO + HCl = Cl₂ + H₂O（赶氯反应）为进一步清除档案上残留的酸。再将档案放入稀氨水溶液中，使之进行中和反应。

 

　　2、纸质档案去酸技术

 

　　（1）液相去酸

 

　　常用的是氢氧化钙（Ca(OH)₂）去酸法，将需要去酸的档案在清水中浸透后，放入0.15％的Ca(OH)₂溶液中浸泡约10～20min，Ca(OH)溶液中的氢氧根（OH⁺）与纸张中的氢离子（H⁺）发生中和反应生成水。然后取出档案放在清水中冲洗，洗去纸张上大部分的Ca(OH)₂。最后把档案放入Ca(HCO₃)₂溶液（PH约为6.5）中10～15min，中和残留在档案上的Ca(OH)2。这是中和去碱其反应式为：

 

　　Ca(OH)₂ + Ca(HCO₃)₂ = 2CaCO₃ + 2H₂O

 

　　取出中和去碱后的档案，放在吸水纸中压干。残留在档案上的Ca(HCO₃)₂会慢慢分解成CaCO₃。，此法处理过的档案纸张呈中性或微碱性，有助于延长档案的保存年限。

 

　　（2）气相去酸

 

　　常用的方法为氨气去酸法。将盛有稀氨水（1:10）的容器放入处理罐内，使从氨水中挥发的氯气（NH₃）与氢离子（H⁺）作用。去酸时间为24h一36h，在熏蒸过程中，挥发出的NH₃。会将档案纸张中的酸完全中和，去酸后PH值可达6.8～7.2。

 

　　当今时代科学技术迅猛发展，不断出现各种新型载体与记录材料，如何以科学的方法加以保护，延长它们的寿命，需要我们深入探讨和研究，从而进一步提高我国档案保护技术的科学水平，为保护我们中华民族的文化遗产做出更大贡献。