纳米壳聚糖对纸质文物保护研究

发布时间：2020-07-15 08:04

【摘要】：目前考古发现最古老的纸张残片可以追溯到公元前2世纪的中国即公元105年。蔡伦成功改进造纸技术,后世如法炮制将其发扬推广,进而推动了中国乃至全世界书写材料的一次革命。从此以后,纸张顺理成章变为档案及各种信息记录的主要载体材料,现存的古籍更是浩如烟海。在科学技术发展迅猛的势头下,新型载体材料不断推陈出新,虽然纸张在大环境下的应用效果乏善可陈,但至今未被其他新型载体材料完全取代。大量的研究资料显示,由于纸张自身组成及保存环境等因素,出现了酸化、糟朽、滋生霉菌等多种病害,使大量珍贵纸质文物、档案、图书濒临自毁,急需保护。目前纸质文物保护的主要方法为脱酸与加固,虽然现有的脱酸、加固方法已有很多,但鲜有可以用一种与纸张结构相似的物质达到纸张脱酸、加固及抑菌目的。基于此,本文研究了纳米壳聚糖对酸性纸张的脱酸、加固及抑菌性能研究,期待能对该类纸质文物的保护提供新的经济、有效的方法。因此,本研究围绕以下几个方面开展工作:1.纳米壳聚糖的制备与表征采用化学交联法和物理球磨两种方法分别制备了纳米壳聚糖,并通过扫描电镜、原子力显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪、凝胶色谱等多种分析手段对实验所制备产物进行微观形貌观察及物化性能表征。结果表明,两种方法均可得到纳米级的壳聚糖,化学交联法得到的纳米壳聚糖颗粒更均匀,但产量很小,不能满足在纸张上应用的需求。球磨法虽然制备的壳聚糖颗粒不均匀,但有相当部分粒径可以达到纳米级,且未达到纳米级别的壳聚糖可以通过重复球磨,使其达到纳米级,因此其产量有了大幅提高,球磨后分子量有所降低,但未改变壳聚糖的基本分子结构,是本研究较为理想的制备纳米壳聚糖的方法。2.纳米壳聚糖对纸张脱酸加固研究将球磨制备的纳米壳聚糖用异丙醇分散后,对两种熟宣纸张进行处理,通过对处理后纸张酸度、机械强度等进行测试,并与文献中常用的纳米氢氧化钙处理纸张进行比较,结果表明,纳米壳聚糖可以有效针对酸性纸张起到脱酸作用,且脱酸后其机械强度得到明显提高,通过干热老化箱和湿热老化箱对处理前后纸张进行加速老化,测试老化前后纸张性能,结果表明,经纳米壳聚糖处理后纸张强度较未处理样品及纳米氢氧化钙处理样品强度保持率高,更加耐久。通过扫描电镜、红外光谱,多功能成像光电子能谱对纳米壳聚糖处理纸张的表面形貌、结构及N,O元素化学状态进行分析,结果表明,纳米壳聚糖处理后纸张表面形成了一层薄膜,壳聚糖N元素结合能发生了明显变化,这也是壳聚糖能起到脱酸加固作用的主要机理。3.纳米壳聚糖对纸张霉菌抑制作用研究微生物的降解同样不利于纸张长久保存,尤其是霉菌在纸张上的滋生繁衍。霉菌菌丝体对有文字记载的纸张破坏性极大,其代谢生长也是影响纸张保存的重要因素之一。为了探究纳米壳聚糖对纸张造成严重破坏的菌种的抑菌效果,进行了如下实验:①从发霉的纸张或档案书籍上挑取生长片区较大的菌种进行培养;②选取的长势旺盛的霉菌并分类,最后分离纯化;③培养霉菌观察生长情况,在培养基中添加不同物质模拟不同环境,设计对比实验;④从纯化过的霉菌菌落中挑取孢子接种在纸张上,一定时间后观察记录其生长情况。通过对比实验,观察记录纳米壳聚糖和其他保护剂在抑菌方面的效果。结果表明,纳米壳聚糖可以有效抑制酸性纸张上霉菌的生长,而纳米氢氧化钙未能起到抑制作用。4.纳米壳聚糖对酸性墨水字迹纸张加固保护研究研究了两种酸性墨水对纸张的腐蚀及纳米壳聚糖对其保护作用,通过对写有蓝黑墨水、纯蓝墨水字迹的纸张进行加速老化,其结果显示,在老化后的样品上,字迹笔划部位的纸张出现了不同程度的腐蚀、破损,字迹颜色出现了褪色现象。经纳米氢氧化钙处理后样品经老化后,字迹笔划部位保持完整,但字迹出现了褪色现象,纳米壳聚糖处理样品,经老化后,其字迹笔划部位的纸张未出现破损,字迹颜色变化很小。通过对老化前后纸张机械强度测试结果分析,纳米壳聚糖处理后纸张强度优于未处理及纳米氢氧化钙处理样品,耐久性得到了显著提高,对该类档案的耐久保存起到积极的作用。
【学位授予单位】：陕西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O636.1;K954
【图文】：

文书,民国,档案,地方政府

陕西师范大学硕士学位论文清晰，但是这种墨水对纸张却有很强的腐蚀断改革，晚清洋务运动的兴起，是近代军工大的钢铁联合企业“汉冶萍煤铁厂矿有限于光绪十五年（１８８９年），讫至１９４８年，间跨度达６０年之久［８，１４］。在这批汉冶萍公司从欧洲进口的铁胆墨水书写而成。长此以往，，极大地影响了纸质档案和历史信息的保存

纳米技术,纳米氢氧化镁,纸张纤维,纳米科技

第１章绪论，保护工作逐步进入科学领域，从一个统一的“试验和错学研究和应用。令人欣慰的是，纳米技术为这些研究提供了。在２０１０年，Ｇ．邋Ｐｏｇｇｉ发表并提出使用纳米氢氧化镁可防止纸张纤维的降解［６５］。这一发明为国内外档案纸张保了先河，从此纳米科技在文物保护方面的使用屡见不鲜。逡逑纳米壳聚糖的制备方法逡逑

粒径分布,甲壳素,壳聚糖,分子结构式

丁质（Ｃｈｉｔｉｎ）经过脱乙酰作用而成，是甲壳类动物的重要组成部分，如，螃蟹，龙虾逡逑等［＠。自然界中甲壳素产量巨大，是仅次于纤维素的第二大天然高分子，化学名称逡逑为聚葡萄糖胺（１－４）－２－氨基－Ｂ－Ｄ葡萄糖［６７％。从图１－２可知，壳聚糖的化学结构与逡逑纤维素极为相似，这一特点也为本实验的兼容性提供了可靠依据。逡逑纳米壳聚糖应用前景广泛，其制备方法大约分为两类：化学方法和物理方法。逡逑目前化学方法有：①１９８９年，Ｂｏｄｍｅｉｅｒ＾ｌ等在实验反应条件非常温和，不使用有逡逑机溶剂的条件下，用离子交联法首次制备出了纳米壳聚糖，结果表明该法易于得到逡逑均一、可调整粒径范围的纳米粒，故此法广泛应用于壳聚糖纳米粒制备；②共价交逡逑联法，采用水／油型乳化剂进行乳化，由Ｏｈｙａ［７１］等，在１９９４年首次对载药壳聚糖逡逑纳米粒子进行相关研宄，合成出了邋５－氟尿嘧啶壳聚糖纳米粒（总体粒径分布：逡逑０．８±０．１ｕｍ）

【参考文献】