CN105862513A - 一种纸张脱酸液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种纸张脱酸液及其制备方法，将氟代烷基醚羧酸酯缓慢加入到全氟烷烃溶剂中，搅拌均匀后，再加入碱性脱酸质，搅拌使各组分混合均匀，经超声波震荡后即可得到纸张脱酸液；在所述的纸张脱酸液中，碱性脱酸质的含量为0.01‑5wt％；氟代烷基醚羧酸酯的含量为0.01‑20wt％；余量为全氟烷烃溶剂。该纸张脱酸液对酸化纸张脱酸效果明显，分散性能好，可长时间保持稳定的分散状态，对传统墨水、钢笔水、油笔等字迹无影响，绿色环保，可重复回收利用，成本较低，可以广泛应用于古籍善本纸张、民国时期文献纸张以及现代文献纸张脱酸处理。

Description

一种纸张脱酸液及其制备方法

技术领域

本发明属于纸张脱酸领域，涉及一种纸张脱酸液及其制备方法，特别涉及以氟代烷基醚羧酸酯作为分散剂的包括碱性脱酸质、氟代烷基醚羧酸酯与全氟烷烃溶剂的纸张脱酸液。

背景技术

图书馆、档案馆以及博物馆中收藏着浩如烟海的纸质文献。提高纸张耐久性，从而延长纸质文献的存世寿命是业界关注的一个重要问题。纸张的主要成分为纤维素，决定纸张耐久性的因素有造纸原料的种类、纸张纤维的理化性质以及造纸工艺等。我国古代多采用手工造纸，手工造纸的原料以长纤维的麻、树皮等材料为主，纤维素含量高，耐久性好。生产过程中处理条件温和，不使用强碱、强酸、强氧化剂，对纤维损伤小，对纸张的耐久性有利。

18世纪末期出现了化学浆造纸。化学浆造纸是用化学的方法在高温高压下处理造纸原料，以除去木质素及其他杂质制成纸浆，再进行造纸的方法。造纸用的木材、竹子和稻草等原料纤维素含量较低，本身呈酸性或在氧化、水解时易产生酸性衍生物；化学浆造纸虽可以除去原料中的大部分木质素及其他杂质，但处理条件剧烈，对纤维损伤较大；而且大多使用明矾和松香进行施胶处理，引入了大量的酸性介质；除此之外，在制浆过程中残留的药剂、金属离子等都不利于纸张的耐久性。一般来说化学浆纸的预期寿命为200至500年，但是日益严重的环境污染等外来酸性物质加剧了纸张的酸化。纸张酸化已成为影响文献保存的世界性问题，全世界三分之二的珍贵图书都处于酸化的威胁中。文献酸化已成为全球问题，多国都在研究脱酸工艺、开展脱酸项目。

国内现有的纸张脱酸专利大多采用水相脱酸法。申请号为CN201510882352.9，专利名称为“一步纸张脱酸加固增强剂和方法”的专利，采用四硼酸盐对纸张进行脱酸。申请号为CN201410257846.3，专利名称为“甲基硅酸钾水溶液在纸张脱酸和加固中的应用”的专利，采用甲基硅酸钾(PMS)的水溶液或醇水混合溶液脱酸。该类方法在脱酸的过程中均需要纸张与水接触，纸张容易变形，脱酸后必须进行严格的干燥处理。还有一类专利采用特殊的装置如超微粒子发生器或者电弧等技术进行脱酸处理，如申请号为CN201410162299.0，专利名称为“一种简便高效的纸张脱酸方法”的专利，采用超微粒子发生器进行脱酸处理。申请号为CN201210112383.2，专利名称为“电弧放电纸张脱酸装置及方法”的专利，采用电弧技术进行脱酸。该类方法设备价格昂贵，单次批量处理的文献数量少。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种包括碱性脱酸质、氟代烷基醚羧酸酯和全氟烷烃溶剂的纸张脱酸液，本发明制备的纸张脱酸液成分均匀、性质稳定，既可以用于单页纸张脱酸，也可以用于整本书籍脱酸。

本发明的另一个目的是提供上述纸张脱酸液的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种纸张脱酸液，所述纸张脱酸液含有如下重量百分比的组分：

碱性脱酸质 0.01-5wt％

氟代烷基醚羧酸酯 0.01-20wt％

余量为全氟烷烃溶剂；

所述碱性脱酸质选自pH值为碱性的金属氧化物、金属氢氧化物、金属碳酸盐和金属碳酸氢盐中的一种或几种。

进一步的，所述纸张脱酸液含有如下重量百分比的组分：

碱性脱酸质 1wt％

氟代烷基醚羧酸酯 10wt％

余量为全氟烷烃溶剂；

所述碱性脱酸质选自pH值为碱性的金属氧化物、金属氢氧化物、金属碳酸盐和金属碳酸氢盐中的一种或几种。

由于实际生产工艺条件的原因，纸张中往往加入镁盐或者钙盐作为填料，本发明选取常见的镁元素或者钙元素的无机物为碱性脱酸质，既可以中和纸张中的酸性物质，又不会引入其他元素，避免可能存在的副反应风险。

以氟代烷基醚羧酸酯为表面活性剂，可以有效降低全氟烷烃溶剂的表面张力，增溶碱性脱酸质，形成稳定的分散液。

使用全氟烷烃为溶剂，解决了水相脱酸法易造成纸张起皱变形的问题；且由于全氟烷烃溶剂挥发性好，脱酸处理后纸张快速干燥，溶剂可以轻松回收再利用；全氟烷烃溶剂表面张力低、渗透能力强，碱性脱酸质粒径小、反应活性高，有利于纸张脱酸液深入纤维内部中和酸性物质，脱酸处理快速、彻底、均匀性好。

进一步的，所述金属氧化物选自氧化镁和氧化钙中的一种或两种；

所述金属氢氧化物选自氢氧化镁和氢氧化钙中的一种或两种；

所述金属碳酸盐选自碳酸镁和碳酸钙中的一种或两种；

所述金属碳酸氢盐选自碳酸氢镁、碳酸氢钙中的一种或两种。

进一步的，所述碱性脱酸质的粒径为10nm-10μm。

进一步的，所述氟代烷基醚羧酸酯具有式(1)所示的结构；

式中：R₁、R₂独立地为碳原子数为1-5的烷基或氟代烷基；n的值为1-5。

进一步的，所述氟代烷基醚羧酸酯具有式(2)所示的结构；

进一步的，所述氟代烷基醚羧酸酯具有式(3)所示的结构；

式中：R₃、R₄独立地为碳原子数为1-5的烷基或氟代烷基；n的值为1-3。

进一步的，所述氟代烷基醚羧酸酯具有式(4)所示的结构；

进一步的，所述的全氟烷烃溶剂选自全氟环己烷、全氟甲基环己烷、全氟甲苯、全氟辛烷或全氟壬烷。

一种制备上述纸张脱酸液的方法，该方法包括如下步骤：

将氟代烷基醚羧酸酯缓慢加入到全氟烷烃溶剂中，搅拌均匀后，再加入碱性脱酸质，搅拌使各组分混合均匀，得到所述纸张脱酸液；

所述纸张脱酸液中含有0.01-5wt％的碱性脱酸质，0.01-20wt％的氟代烷基醚羧酸酯，余量为全氟烷烃溶剂。

本发明的有益效果如下：

本发明技术方案中的碱性脱酸质为微纳米尺寸的碱性物质，易与纸张中的酸性物质发生酸碱中和反应，从而提升纸张的冷抽提pH值；氟代烷基醚羧酸酯作为表面活性剂，可以降低全氟烷烃溶剂的表面张力，有助于将碱性脱酸质分散于全氟烷烃溶剂中，并形成稳定的分散液。

本发明纸张脱酸液的制备简单，对碱性脱酸质的形态及制备过程要求低，不需要对碱性脱酸质进行改性，分散液可以采取蒸馏的方式回收再利用。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。

实施例1

纸张脱酸液的制备

在磁力搅拌下，将10g氟代壬基醚乙酸酯加入到89g全氟辛烷溶剂中，搅拌均匀后，再加入1g氧化镁，室温下以20kHz的超声波频率超声震荡10分钟，即可得到纸张脱酸液。

本实施例中所用的氧化镁粒径为90nm。

将上述纸张脱酸液装于喷壶内，在纸张表面均匀地喷两遍，在室温下将纸张自然晾干。

本实施例中所用的纸张是质量为2g的单宣，其定量为25g/m²。

实施例2

纸张脱酸液的制备

在磁力搅拌下，将1500g氟代癸基醚甲酯分三次加入到7500g全氟辛烷溶剂中，搅拌均匀后，再加入375g氧化钙，室温下以40kHz的超声波频率超声震荡30分钟，即可得到纸张脱酸液。

本实施例中所用的氧化钙粒径为200nm。

将上述纸张脱酸液装于喷壶内，在书籍内的每页纸张表面均匀地喷两遍，然后进行真空干燥。

本实施例中所用的书籍是质量为270g，页数为200页的阔叶木浆抄造的简装书，其纸张的定量为50g/m²。

实施例3

纸张脱酸液的制备

在磁力搅拌下，将20g氟代庚基醚乙酸酯加入到75g全氟辛烷溶剂中，搅拌均匀后，再加入5g氢氧化镁，室温下以30kHz的超声波频率超声震荡10分钟，即可得到纸张脱酸液。

本实施例中所用的氢氧化镁粒径为100nm。

将纸张浸泡于上述纸张脱酸液中，浸泡时间为30分钟，取出所述的纸张，室温下自然晾干。

本实施例中所用的纸张是质量为4g的竹纸，其定量为20g/m²。

实施例4

在磁力搅拌下，将350g氟代庚基醚甲酯分三次加入到7500g全氟辛烷溶剂中，搅拌均匀后，再加入10g氢氧化钙，室温下以20kHz的超声波频率超声震荡15分钟，即可得到纸张脱酸液。

本实施例中所用的氢氧化钙粒径为40nm。

将整本书籍浸泡于上述纸张脱酸液中，浸泡时间为1小时，取出所述的书籍，真空干燥。

本实施例中所用的书籍是：质量为200g，页数为118页的针叶木浆抄造的书籍，其纸张的定量为65g/m²。

对比例1

与实施例1相同，不同的是氟代壬基醚乙酸酯的用量为8g，氧化镁的用量为1g。

对比例2

与实施例1相同，不同的是氟代壬基醚乙酸酯的用量为5g，氧化镁的用量为1g。

对比例3

与实施例1相同，不同的是氟代壬基醚乙酸酯的用量为12g，氧化镁的用量为1g。

对比例4

与实施例1相同，不同的是氟代壬基醚乙酸酯的用量为18g，氧化镁的用量为1g。

对实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、对比例1、对比例2、对比例3和对比例4中经处理后的纸张的性能测试如下表1所示。

表1

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种纸张脱酸液，其特征在于，所述纸张脱酸液含有如下重量百分比的组分：

碱性脱酸质 0.01-5wt％

氟代烷基醚羧酸酯 0.01-20wt％

余量为全氟烷烃溶剂；

所述碱性脱酸质选自pH值为碱性的金属氧化物、金属氢氧化物、金属碳酸盐和金属碳酸氢盐中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的纸张脱酸液，其特征在于，所述纸张脱酸液含有如下重量百分比的组分：

碱性脱酸质 1wt％

氟代烷基醚羧酸酯 10wt％

余量为全氟烷烃溶剂；

所述碱性脱酸质选自pH值为碱性的金属氧化物、金属氢氧化物、金属碳酸盐和金属碳酸氢盐中的一种或几种。

3.根据权利要求1或2所述的纸张脱酸液，其特征在于：

所述金属氧化物选自氧化镁和氧化钙中的一种或两种；所述金属氢氧化物选自氢氧化镁和氢氧化钙中的一种或两种；

所述金属碳酸盐选自碳酸镁和碳酸钙中的一种或两种；

所述金属碳酸氢盐选自碳酸氢镁和碳酸氢钙中的一种或两种。

4.根据权利要求1或2所述的纸张脱酸液，其特征在于：所述碱性脱酸质的粒径为10nm-10μm。

5.根据权利要求1或2所述的纸张脱酸液，其特征在于：所述氟代烷基醚羧酸酯具有式(1)所示的结构；

式中：R₁、R₂独立地为碳原子数为1-5的烷基或氟代烷基；n的值为1-5。

6.根据权利要求1或2所述的纸张脱酸液，其特征在于：所述氟代烷基醚羧酸酯具有式(2)所示的结构；

7.根据权利要求1或2所述的纸张脱酸液，其特征在于：所述氟代烷基醚羧酸酯具有式(3)所示的结构；

其中：R₃、R₄独立地为碳原子数为1-5的烷基或氟代烷基；n的值为1-3。

8.根据权利要求1或2所述的纸张脱酸液，其特征在于：所述氟代烷基醚羧酸酯具有式(4)所示的结构；

9.根据权利要求1或2所述的纸张脱酸液，其特征在于：所述的全氟烷烃溶剂选自全氟环己烷、全氟甲基环己烷、全氟甲苯、全氟辛烷或全氟壬烷。

10.一种制备如权利要求1-9中任一项所述的纸张脱酸液的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

将氟代烷基醚羧酸酯缓慢加入到全氟烷烃溶剂中，搅拌均匀后，再加入碱性脱酸质，搅拌并超声波震荡使各组分混合均匀，得到所述纸张脱酸液；

所述纸张脱酸液中含有0.01-5wt％的碱性脱酸质，0.01-20wt％的氟代烷基醚羧酸酯，余量为全氟烷烃溶剂。