传统氧化去污材料对纸张化学性能影响研究

纸张的化学性能决定着纸张的寿命,通过测试纸张的化学性能可以了解纸张的耐久性。为了解传统氧化去污材料对纸张化学性能影响,采用4种氧化去污材料H2O2、Na Cl O、KMn O4-H2C2O4、氯胺-T,分别处理纸张后,再进行干热老化,通过测定处理前后各纸张样品的纤维素含量、木素含量、铜价以及羧基含量,并与空白样品进行比较。结果表明,4种材料中,KMnO_4-H_2C_2O_4处理的纸张,化学性能变化较大,在字画清洗过程中尽量不采用;氯胺-T处理的纸张,化学性能变化较小。研究结果提示,清洗前后纸张的纤维素含量、木素含量、铜价、羧基含量等化学性质对纸张的长期保存具有重要意义,同时对于纸质文物污斑清洗材料的选择具有一定的借鉴作用。     

改良铜乙二胺法应用于手工纸特性黏度和聚合度测定的适用性探讨

纸张纤维素的聚合度是影响纸张寿命及其力学性能的关键因素之一。手工纸纤维素聚合度的研究对确定古籍纸张年代和衡量修复纸质量均有重要意义。为此,本研究以皮纸、麻纸、竹纸和草纸中的迎春纸、苎麻纸、元书纸和龙须草纸为对象,研究了铜乙二胺(CED)法在手工纸检测中的适用性,并探讨了木素含量、溶解时间和空气对手工纸特性黏度的影响。研究发现,纤维素特性黏度和聚合度可按扣去木素含量的实际纤维素浓度计算获得,并且改良的CED法可用于木素含量低于10%的手工纸测试。纤维溶解过程可先使纸张纤维经水浸润2h,从而缩短CED溶解时间。此外,为防止纤维素的降解,在测试过程中应排除空气,以提高测试结果的准确性。     

铁基与铜基颜料对纸质文物的化学腐蚀降解

古籍、档案、书画、碑帖等纸质文物记录了人类社会的历史发展,是不可再生的文化遗产。然而,大量纸质文物在长期保存过程中发生了老化劣化现象,甚至造成纸质文物的永久失传。值得注意的是,部分颜料与墨水中含有的铁铜金属物种会引起纸张较为严重的腐蚀降解,使得色块或墨迹周围的纸张明显泛黄,甚至在着墨位置形成空洞。铁铜颜料引起纸质文物损害的原因复杂且多样,在其作用下纤维素高分子的反应路径与降解机理值得深入研究。本研究介绍了纸质文物中常见的铁基与铜基颜料,包括铁盐墨水、普鲁士蓝、赭石、蓝铜矿、孔雀石、醋酸铜等。总结了纸张纤维素的酸性水解、碱性降解和氧化降解反应路线,探索了金属物种作用下纸张纤维素的酸碱反应与氧化还原反应机理。其中含铁颜料的纸张纤维素主要经历芬顿(Fenton)氧化降解和酸性水解,含铜颜料腐蚀纸张纤维素的主要途径为菲林(Fehling)氧化降解和碱性降解。 本研究聚焦于铁基与铜基颜料对纸质文物腐蚀降解的化学反应机理,总结出铁铜离子参与的氧化反应是纸张纤维素加速降解的主要因素。在此基础上,提出了添加抗氧化剂以减缓氧化反应发生的纸质文物保护策略,包括预防性抗氧化剂与断链性抗氧化剂。重点介绍了络合剂配位铁铜金属离子的预防性抗氧化保护法,如使用植酸/植酸盐、溴化铵、明胶蛋白等络合剂与铁铜离子络合,以减缓氧化降解反应的发生。同时也分析了络合剂方法存在的一些问题,如植酸只能在酸性条件下使用、苯并三唑会造成颜料变色、部分抗氧化剂具有毒性等。最后,本研究针对铁基与铜基颜料腐蚀降解纸张的机理研究与保护策略提出展望。在机理研究方面,过渡金属游离态与络合态的分布情况、过渡金属引发氧化反应的条件控制、氧化降解反应与纤维素超分子结构的相互关系等仍有待研究。在保护策略方面,所选择的保护方法应当不仅可以有效减缓过渡金属对纸张的降解,而且不会对纸张纤维与颜料墨迹造成损坏。本研究从化学角度对过渡金属颜料所导致的纤维素降解演化机理提出更深刻的认识,为含有过渡金属颜料纸质文物的多方位保护提供引导和借鉴。     

生物表面活性剂在纸张含铁墨渍清洗上的应用研究

生物表面活性剂是由生物代谢或从植物中提取的具有表面活性的天然产物,在纸张污渍的清洗方面,相比于温水,具有更强的清洗效果。相比于化学试剂,酸碱性较弱,可天然降解,残留不会对纸张产生破坏。为研究生物表面活性剂清洗纸张含铁墨渍的最佳效果,首先通过清洗实验对几种生物表面活性剂清洗纸张含铁墨渍的最佳条件进行探讨,得出槐糖脂在50℃,2.5%,40 min的条件下对纸张含铁墨渍的清洗效果最好,最大清洗率可达66%。再将槐糖脂与常用化学清洗剂KMnO_4-H_2C_2O_4清洗进行对比评估,得出其最大清洗率比该化学试剂低,但对纸张纤维基本没有破坏作用,而且其清洗对含碳墨水字迹无破坏作用。最后,通过XRF和ORP分析,推断槐糖脂的清洗是利用络合反应作用于含铁墨渍中的鞣酸铁及没食子酸铁,或利用表面活性作用于含铁墨渍中的阿拉伯树胶等添加剂。     

脆弱纸张加固材料研究

作为一种天然的有机材料,纸张在环境因素的影响下很容易老化。对于脆弱纸张,可通过加固来提高纸张的耐久性。本研究对羟丙基甲基纤维素、有机硅改性丙烯酸脂、有机氟树脂在加固脆弱纸张方面的应用进行了研究。结果表明,羟丙基甲基纤维素(HPMC)能有效改善纸张强度,不改变纸张的外表,不发粘不发黄,耐老化性好,不影响以后的再处理。     

新型丝织品文物清洗材料的研制

由于出土丝织品文物组成结构和老化程度都有差异,且其染料成分和植物来源也不尽相同,这就需要有针对性地选择清洗材料和清洗技术。为此,根据出土丝织品表面附着物成分(油污、脂肪酸固结物,泥土和血迹等),通过正交试验进行组分配比优化组合,配制了以烷基糖苷为表面活性剂的丝织品清洗材料。考察了清洗材料去污效果,对有色丝织品材质、颜色以及存放稳定性的影响。结果表明,所配制清洗材料对常见污物去污率达98%;对丝织品抗拉强度变化和表面颜色影响小,是一种高效清洗材料。研究结果为出土丝织品文物清洗保护提供了新的思路。     

纸质文物变色原因及脱色方法研究进展

本文针对纸质文物的载体——纸张的变色进行探讨。从纸张的原料组成如纤维素、半纤维素、木质素、树脂等方面分析了造成纸质文物变色的原因。为了恢复纸张原有的颜色,就必须破坏发色基团,包括将发色基团的共轭双键打开;将发色基团和助色基团分开;改变助色基团的化学结构;通过氧化破坏双键或侧链,减少发色物质;改变发色基团结构。目前常用的脱色方法有氧化法、还原法和液体光漂等。本文概述了常用的脱色方法的机理及用于纸质文物脱色的优缺点。各种方法对纸张都有一定的破坏作用。因此在决定进行脱色之前要根据实际情况选择合适的方法。选择脱色方法的原则是有效性和尽量小的危害,脱色后要进行彻底洗涤。     

出水海洋古沉船的保护

一、海洋古沉船的保护处理1,海洋古船木材的材质变化在海洋水底环境下,古船木材材质受埋藏环境的生物、物理和化学作用,发生了不同程度侵蚀变化。(1)古船木的化学成分发生变化:木材是由植物细胞所构成,细胞壁是木材的主体。其主要成分是纤维素(占45～50%)、半纤维素(占20～35%)、木素(占15～35%)。受埋藏环境的微生物和化学的分解作用,古船木材的纤维素和半纤维素不同程度下降。破坏较严重的船木纤维素甚至降到15%以下,即构成木材主要成分的纤维素已损失2/3以上。手按感觉较软,机械强度很弱,自然干后会萎缩变形。(2)古船木的细胞结构发生变化:从饱水古船切片的显微镜观察     

铜离子对纸张的腐蚀降解作用综述

绿色含铜颜料是书籍和艺术品中重要的着色物质,一些含铜化合物颜料例如铜绿,随着时间的推移,自身会发生明显褪色,随之引发载体纸张材料的损坏,腐蚀降解纸张。铜离子与纤维素间反应机理是氧化、催化、酸化水解和光化学作用等复杂反应机理的综合,对损伤后纸张的保护修复要在了解腐蚀机理的基础上运用去酸或者络合金属离子等缓蚀方法处理。结合国内外文献和现有研究工作对此进行了梳理和综述,提出了6点今后值得进一步研究的方向。希望该综述能为纸质文物保护工作者开展相关研究时提供思路和借鉴。     

文物修复用脱色剂对手工纸耐久性的影响

在文物保护与修复工作中,需要对纸张进行脱色处理以除去部分顽固污渍、霉斑。本研究选取了六种不同类型的脱色剂,探究脱色处理对宣纸、皮纸、竹纸等几类传统手工纸样老化后各项理化性能的影响,揭示了各类脱色剂对不同纸种耐久性影响存在较大差异。研究表明,氧化性脱色剂与还原性脱色剂均会使纸张各项理化性能出现一定程度的下降。整体上,使用的脱色剂氧化性越强,纸张微观纤维受损越严重,脱色前后宏观性能下降幅度越大,而还原性脱色处理对纸张各项理化性能影响较小。在纸质文物修复脱色时,选择合适的脱色剂,可以有效减小文物损伤。     

纸张理化指标与老化时间的统计学分析

为了探究纸张的保存寿命,本项目对竹纸、宣纸、新闻纸、字典纸和构皮纸等5种纸张进行了干热加速老化实验,并对老化前后纸张的主要理化指标(返黄值、抗张指数、撕裂指数、耐折指数、聚合度、铜价和冷抽提pH值)进行检测。最后通过Pearson等级相关系数研究了上述理化指标与老化时间的相关性,从而揭示出纸张保存寿命预测的方法。研究发现5种纸张的抗张指数、铜价和聚合度与老化时间的相关性都较好。分别各有4种纸张的返黄值、冷抽提pH值和撕裂指数与老化时间的相关系数都在0.9以上,相关性非常好。仅有一种纸张的耐折指数与老化时间的相关性较好。本研究的结果对于大多数纸张保存寿命的预测具有参考价值。     

西方现代保护修复方法在中国纸质文物中的应用

为了更好地对纸质文物进行保护,在系统学习布兰迪现代修复理论的基础上,尝试了用西方的保护方法（如毛细作用清洗、脱酸还原、采用纤维素作为粘结剂等）对中国的纸质文物进行保护和修复。经过保护修复后的作品污渍基本祛除,纸张载体得到了加固;修复材料的有效选择,保证了修复的可逆性。     

纤维素-壳聚糖共聚物对石材试样保护的探索研究

为研究纤维素-壳聚糖共聚产物对石质文物封护保护的可行性,采用自由基聚合法,以过硫酸钾为引发剂,将醋酸丁酸纤维素(CAB)与壳聚糖进行接枝共聚,制备了纤维素-壳聚糖接枝共聚物。同时研究了纤维素和壳聚糖接枝共聚反应的最佳条件:引发剂K2S2O8浓度1.5mmol/L,预处理温度40℃,时间2h,纤维素与壳聚糖的质量比为2:1,反应温度50℃,反应时间8h,交联剂0.12mL,总液体积100mL。分析了纤维素-壳聚糖用量对石质文物封护材料的性能影响,并且对石材试样进行模拟试验,测试分析了色差度、光泽度、接触角、附着力、透气性和耐老化等性能指标,并采用红外光谱、扫描电镜对试样进行表征。结果表明,经纤维素-壳聚糖接枝聚合物浓度为15%的封护材料保护后,石材试样保持了原有的质感、光泽、颜色,并且憎水性、耐老化性等性能得到了大幅提高,对石材试样具有良好的封护效果,为天然高分子在纸质文物保护中的应用开辟了广阔的前景。     

纸质文物油渍清洗材料的筛选及评估

清洗油渍污染是纸质文物修复的重要环节。本实验选取猪油、菜籽油、桐油和蜡油4种动植物或矿物质油,在宣纸上模拟形成油渍,通过分光测色仪、p H测定仪、耐折度仪、质构仪、扫描电子显微镜和便携红外光谱仪对比评估洗洁精、无水乙醇、高锰酸钾—草酸溶液、双氧水、皂角粉和丙酮6种清洗材料的去除效果。结果表明,皂角粉的清洗效果较好,且对宣纸的物化性能影响也较小,通过反复淋洗可减小对纸张颜色的影响。皂角粉作为一种植物源表面活性剂在油渍清洗中具有很好的应用前景。     

硼氢化钾对于氧化纸质文物的还原作用研究

纸质文物的病害主要来自纤维素的水解和氧化。对于纸质文物的保护通常采取脱酸处理,但对于纤维素的氧化病害并没有起到作用。本文提出在纸质文物的保护处理中加入硼氢化钾作为还原剂,重点作用于纤维素氧化造成的病害。通过还原作用使纤维素分子链上的氢键作用得以恢复,进而达到提高纤维自身强度的目的。本文开展一系列实验研究,通过pH值、色差的改变,以及羰基含量变化和纤维素结晶度对研究硼氢化钾的还原作用效果进行综合评价。     

Carbopol 934树脂作为清洗材料的应用研究

在对文物进行保护处理过程中,清洗是非常重要工作之一。新的清洗材料、清洗工艺的研究,对文物保护技术的发展具有重要价值。本研究对Carbopol 934树脂应用于纺织品清洗的清洗效果、清洗工艺进行了研究,并对其在纸张和砖石文物上应用的可能性进行了尝试。研究结果表明,Carbopol 934树脂应用在纺织品清洗中具有作用时间长、扩散小的优点;同时应用隔离层能减少残留,达到更好的清洗效果;可有效地用于砖石、纸张和织物上污垢的去除。     

碱性溶液对出水铁器中四方纤铁矿(βFeOOH)相中氯的脱除研究

铁质文物出水后进一步氧化形成的含氯的腐蚀产物主要为四方纤铁矿(β-FeOOH),为了保护铁质文物,必须去除其中的氯。为此,本研究以结晶不好的β-FeOOH和结晶完整的β-FeOOH为研究对象,分别采用去离子水和0.5mol/L NaOH溶液作为脱盐溶液,探讨碱液清洗法对β-FeOOH中氯的脱除效果,氯的脱除是否改变β-FeOOH晶型等。研究表明,0.5mol/L NaOH溶液脱除氯的效果要优于去离子水,对于结晶不好的β-FeOOH,0.5mol/L NaOH溶液能促使β-FeOOH相转化为α-FeOOH相;对于结晶完整的β-FeOOH,0.5mol/L NaOH溶液难以使β-FeOOH的晶型发生转变。该研究结果可为实际的铁质文物脱氯处理及选择适宜的脱氯时间提供一定的参考依据。     

豆浆水在中国书画修复中应用性能研究

书画文物由于材质脆弱,容易受修复材料的影响。为探讨豆浆水在书画文物修复中的应用性能, 采用宣纸为纸样通过模拟加速试验测试了豆浆水处理后纸张的物理性能、聚合度、表面形态和化学结构 的变化。结果表明,豆浆水处理后,纸张纤维表面和蛋白质形成更多的氢键,可以提高纸张的抗水性能, 对纸张聚合度影响低于胶矾水,扫描电镜结果表明豆浆水处理后纤维表面形成一层胶状物质。本研究 为豆浆水的应用提供了依据。     

西安碑林博物馆库房降尘的检测分析

本文利用了环境电子显微镜/能谱仪(SEM/EDAX),X-射线衍射仪(XRD)等方法对碑林博物馆新旧库房中的降尘进行了检测分析。结果发现:碑林新旧库房中的灰尘成分复杂,主要元素分布特征基本一致;老库房灰尘有机物含量显著下降,新灰尘中则存在着大量的有机物;灰尘中主要物质为石英(SiO_2),碳酸钙(CaCO_3),石膏(CaSO_4·2H_2O)和钠长石(NaAlSi_3O_8),具有一定的酸性。库房降尘的组成结构特点说明对其中保存的字画类文物需要开展必要的防尘处理,以避免灰尘中霉菌和酸性物质对纸张纤维结构的破坏作用。     

书画修复中可替代明矾的施胶沉淀剂筛选研究

明矾是我国传统书画修复装裱中一种极其重要的材料,但明矾水解析出酸,会促使纸张纤维素发生酸性水解。研究对比了明矾和水解后具有高阳离子电荷的6种沉淀剂对宣纸施胶前后的pH值、疏水性、色差、力学性能变化和对国画颜料的固色效果,利用扫描电镜(SEM)和衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)测试宣纸施胶后的化学键合状况(包括沉淀剂与胶料、纤维),结合高场~(27)Al核磁共振波谱(~(27)Al-NMR)测试了纸张施胶中铝盐沉淀剂的水解聚合形态,及其与胶料混合后对宣纸表面化学形态变化的影响。结果表明,白色聚合氯化铝(PAC)施胶宣纸pH值可达到7以上,作为沉淀剂的施胶液处理后的宣纸具有一定的疏水性,湿热老化过程中具有较高的耐折度和抗张强度,色差变化小,对颜料固色效果好。SEM分析表明,白色PAC可使胶料分布较均匀,能在一定程度上包覆、填充宣纸纤维和孔隙。~(27)Al-NMR、ATR-FTIR及固化性能分析表明,PAC多核铝[AlO_4Al_(12)(OH)_(24)(H_2O)_(12)]~(7+)(Al_(13))含量相对较高,对明胶也具有促干剂作用,可和胶料产生键合,形成网状络合物,适合替代明矾作为施胶沉淀剂。