CN108221481A

CN108221481A - 一种聚丙烯酰胺/聚乙烯醇/硼砂复合溶液对纸质文献进行脱酸增强的方法

Info

Publication number: CN108221481A
Application number: CN201711321742.4A
Authority: CN
Inventors: 张宏伟; 李燕琴
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2017-12-12
Filing date: 2017-12-12
Publication date: 2018-06-29
Anticipated expiration: 2037-12-12
Also published as: CN108221481B

Abstract

本发明公开一种聚丙烯酰胺/聚乙烯醇/硼砂复合溶液对纸质文献进行脱酸增强的方法。该方法将弱酸强碱并具有缓冲性质的硼砂与聚丙烯酰胺和聚乙烯醇溶液以一定比例混合后均匀喷洒在酸化老化的纸质文献表面，至纸张完全湿润后自然晾干或低温烘干，即完成了纸质文献的脱酸增强处理。本发明将聚丙烯酰胺/聚乙烯醇/硼砂混合溶液作为纸张脱酸增强剂应用于纸质文献，实现了纸质文献纸张脱酸的同时，其强度等性能也得到了显著的改善。本发明操作简单，处理后纸质文献的表面pH值可达到7.0~8.5，且纸张的强度性能明显提高，同时纸张没有出现弯曲变形、脱墨、变色等现象，可有效延长纸质文献的保存期限。

Description

一种聚丙烯酰胺/聚乙烯醇/硼砂复合溶液对纸质文献进行脱酸增强的方法

技术领域

本发明涉及纸质文献脱酸增强的方法，具体涉及一种聚丙烯酰胺/聚乙烯醇/硼砂复合溶液对纸质文献进行脱酸增强的方法。

背景技术

纸质文献的酸化是导致纸张老化（发黄、变脆等）的最重要原因。对纸质文献进行脱酸处理成为保护纸质文献最常用的方法。在纸质文献的脱酸方法中，常用碳酸氢钙/碳酸氢镁水溶液脱酸法、氢氧化钙/氢氧化镁脱酸法、氨气脱酸法、吗啡脱酸法对纸质文献进行脱酸处理，虽然这些脱酸方法可以暂时满足纸张脱酸的目的，但是脱酸效率低，还会破坏纸张的油墨的字迹，且几乎没有提高纸张的强度，甚至还会降低纸张强度。脱酸同时提高酸化老化纸的强度，对于纸质文献保护至关重要。硼砂脱酸法是一种脱酸效果优良的纸质文献脱酸方法，不仅可以去除酸化老化纸张中的酸，而且硼酸根上的缺电子结构使得硼砂具有较强的吸电子能力，可与纤维结合提高纸张强度；甲基硅酸钾用于纸张脱酸增强时酸化纸张pH提高70%左右，且其硅酸结构与纤维素结合提高纸张的强度；氨基硅烷用作酸化老化纸张脱酸时，其氨基可以使纸张pH和碱保留量达到较高的水平，而硅烷结构可与纤维素形成交联网络，从而增强了纸张强度。上述几种方法虽然可以提高脱酸后纸张强度性能，但提高的幅度非常有限。

聚丙烯酰胺是一种水溶性高分子聚合物，是造纸中常用的纸张增干强剂；其主要通过分子链上的酰胺基与植物纤维表面的羟基形成氢键作用，增加纤维间结合，从而提高纸张强度。聚乙烯醇也是一种水溶性高分子聚合物，具有很好的粘性及成膜性；其分子中带有大量羟基可与植物纤维表面上的羟基形成氢键结合，同时其还可以黏附在纤维上，达到增加纸张强度的目的。硼砂是一种性能优良的脱酸剂，其水溶液具有缓冲性质，可维持体系的酸碱平衡，避免体系出现过酸或过碱的现象；硼酸根上的缺电子结构使得硼砂具有较强的吸电子能力，可与纤维结合提高纸张强度；硼砂还是聚丙烯酰胺和聚乙烯醇的交联剂，其可与这两种聚合物分子产生交联作用形成网状结构产物，该产物于纸张纤维中，进一步增加了纤维间的结合，提高纸张强度性能。因此，在本发明的纸质文献脱酸增强剂（聚丙烯酰胺/聚乙烯醇/硼砂复合溶液）中，硼砂在对纸质文献脱酸（提高纸张的pH值）的同时，其与聚丙烯酰胺/聚乙烯醇分子形成的网络结构产物进一步增强了聚丙烯酰胺/聚乙烯醇与纸张纤维间的作用，一步完成了对纸质文献的脱酸增强作用，且该方法对原本的油墨字迹不产生任何影响。

发明内容

本发明旨在解决常用脱酸剂只达到纸质文献脱酸的目的而不能有效提高纸质文献强度的问题，提供一种聚丙烯酰胺/聚乙烯醇/硼砂复合溶液对纸质文献进行脱酸增强的方法，本发明不仅对纸质文献的脱酸增强效果好，不会对原本油墨字迹产生影响，而且工艺方法简单。

本发明的技术方案是：

一种聚丙烯酰胺/聚乙烯醇/硼砂复合溶液对纸质文献进行脱酸增强的方法，纸质文献脱酸增强剂以硼砂为纸张脱酸组分，以硼砂/聚丙烯酰胺/聚乙烯醇为纸张增强组分；具体包括如下步骤：

（1）将聚丙烯酰胺、聚乙烯醇和硼砂配制成质量百分比浓度为0.5%~6%的混合溶液（磁力搅拌15~30min），制得稳定透明的纸质文献脱酸增强剂；所述聚丙烯酰胺：聚乙烯醇：硼砂的质量比为(0.5~5) : (0.5~5) : (1~15)；

（2）将所制备的脱酸增强剂以喷雾的方式均匀喷洒至纸质文献表面；

（3）将步骤（2）处理后的纸张在室温下自然晾干或低温烘干，即完成了纸质文献的脱酸增强处理。

优选地，聚丙烯酰胺包括非离子型聚丙烯酰胺、阳离子型聚丙烯酰胺、阴离子型聚丙烯酰胺和两性聚丙烯酰胺，相对分子质量为10~100万。

优选地，聚丙烯酰胺溶液以蒸馏水或去离子水为溶剂，其浓度为0.01~2.0wt%。

优选地，所述聚乙烯醇的类型包括PVA1788，PVA1799，PVA1750±50或PVA0588。

优选地，聚乙烯醇溶液以蒸馏水或去离子水为溶剂，其浓度为0.1~2.0wt%。

优选地，硼砂溶液以蒸馏水或去离子水为溶剂，其浓度为0.5~4wt%。

优选地，所配制的复合溶剂作为脱酸增强剂以喷雾形式均匀喷洒至纸质文献表面，以实现纸质文献的脱酸增强。

优选地，脱酸增强剂处理后的纸质文献干燥方式为自然晾干或低温烘干，所述烘干温度为30~50℃。所述纸质文献脱酸增强的方法，所处理的纸张可以是单页纸或多页纸。

本发明的基本原理如下：聚丙烯酰胺是一种水溶性高分子聚合物，也是常用的纸张增干强剂；其分子链上含有的大量酰胺基与纸张纤维表面的羟基通过氢键作用加强纤维间的结合，从而增强纸张强度。聚乙烯醇也是一种水溶性高分子聚合物，具有很好的粘性及成膜性，是一种性能优异的纸张表面施胶剂；其分子中带有大量羟基可与植物纤维表面上的羟基形成氢键作用，同时其还可以黏附在纤维上，起到增加纸张强度的作用。硼砂是一种性能优良的脱酸剂，其水溶液具有缓冲性质，可维持体系的酸碱平衡，避免体系出现过酸或过碱的现象。硼酸根上的缺电子结构使得硼砂具有较强的吸电子能力，可与纤维结合提高纸张强度；同时硼砂也是聚丙烯酰胺和聚乙烯醇的交联剂，其可与聚丙烯酰胺和聚乙烯醇分子发生交联作用使其分子间形成网状结构。交联后产物由于分子间的交联作用可进一步加强纤维间的结合，有效提高纸张的强度性能。聚丙烯酰胺/聚乙烯醇/硼砂复合溶液作为纸质文献的脱酸增强剂，硼砂不仅实现了纸质文献的脱酸，同时又能与聚丙烯酰胺和聚乙烯醇分子形成的交联网状结构并保留在纸质文献纤维间，进一步加强纸张纤维间的结合。与聚丙烯酰胺/硼砂和聚乙烯醇/硼砂复合溶液比较，聚丙烯酰胺/聚乙烯醇/硼砂复合溶液作为纸质文献的脱酸增强剂复合溶液对纸质文献脱酸增强效果更好，表现出明显的协同效应，其可使纸质文献的pH提升到7.0~8.5之间，同时纸张的抗张强度至少提高40%以上。

与现有脱酸增强剂相比，本发明具有如下优势：

聚丙烯酰胺/聚乙烯醇/硼砂复配溶液作为纸质文献的脱酸增强剂，硼砂不仅是纸质文献的脱酸剂，而且是聚丙烯酰胺和聚乙烯醇的交联剂。其在实现纸质文献脱酸的同时，又能与聚丙烯酰胺和聚乙烯醇分子形成交联结构并保留在纸质文献的纤维间，进一步加强了纸张纤维间的结合，有效提高纸质文献的pH值和强度性能。本发明对纸张文献脱酸增强效果好，且工艺简单，易于推广和使用。

具体实施方式

下面结合具体实例来进一步详细阐述本发明，但是本发明的具体实施方式并不限于此。

实施例1

使用去离子水分别将阴离子聚丙烯酰胺（APAM相对分子质量为50万，阴离子度8%）、聚乙烯醇（PVA1750±50）和硼砂溶解备用。将APAM：PVA：硼砂按1:1:3（有效物含量，质量比）配制成3%的混合溶液（磁力搅拌，15min）。将混合溶液置于喷壶中，均匀喷洒于酸化老化纸张（pH为3.97，纵向抗张指数为27.95N.m/g，白度为23.03）表面。经脱酸增强后的纸张与原纸相比：pH提高了80.10%，为7.15；纵向抗张指数提高了61.75%，为45.21 N.m/g；白度提高了3.82%，为23.91。

实施例2

使用去离子水分别将阳离子聚丙烯酰胺（CPAM相对分子质量为10万，阳离子度10%）、聚乙烯醇（PVA1750±50）和硼砂溶解备用。将CPAM：PVA：硼砂按1:1:3（有效物含量，质量比）配制成3%的混合溶液（磁力搅拌，15min）。将混合溶液置于喷壶中，均匀喷洒于酸化老化纸张（pH为3.97，纵向抗张指数为27.95N.m/g，白度为23.03）表面。经脱酸增强后的纸张与原纸相比：pH提高了86.40%，为7.40；纵向抗张指数提高了58.93%，为44.42N.m/g；白度提高了3.65%，为23.87。

实施例3

使用去离子水分别将非离子聚丙烯酰胺（NPAM相对分子质量为100万）、聚乙烯醇（PVA1750±50）和硼砂溶解备用。将NPAM：PVA：硼砂按1:1:3（有效物含量，质量比）配制成2%的混合溶液（磁力搅拌，15min）。将混合溶液置于喷壶中，均匀喷洒于酸化老化纸张（pH为3.97，纵向抗张指数为27.95N.m/g，白度为23.03）表面。经脱酸增强后的纸张与原纸相比：pH提高了77.58%，为7.05；纵向抗张指数提高了49.19%，为41.70N.m/g；白度提高了3.34%，为23.80。

实施例4

使用去离子水分别将阴离子聚丙烯酰胺（APAM相对分子质量为50万，阴离子度8%）、聚乙烯醇（PVA1788）和硼砂溶解备用。将APAM：PVA：硼砂按1:1:3（有效物含量，质量比）配制成3%的混合溶液（磁力搅拌，15min）。将混合溶液置于喷壶中，均匀喷洒于酸化老化纸张（pH为3.97，纵向抗张指数为27.95N.m/g，白度为23.03）表面。经脱酸增强后的纸张与原纸相比：pH提高了87.15%，为7.43；纵向抗张指数提高了63.83%，为45.79N.m/g；白度几乎无变化，为23.25。

实施例5

使用去离子水分别将阴离子聚丙烯酰胺（APAM相对分子质量为50万，阴离子度8%）、聚乙烯醇（PVA1799）和硼砂溶解备用。将APAM：PVA：硼砂按1:1:3（有效物含量，质量比）配制成3%的混合溶液（磁力搅拌，15min）。将混合溶液置于喷壶中，均匀喷洒于酸化老化纸张（pH为3.97，纵向抗张指数为27.95N.m/g，白度为23.03）表面。经脱酸增强后的纸张与原纸相比：pH提高了86.90%，为7.42；纵向抗张指数提高了62.43%，为45.40N.m/g；白度几乎无变化，为22.95。

实施例6

使用去离子水分别将阴离子聚丙烯酰胺（APAM相对分子质量为50万，阴离子度8%）、聚乙烯醇（PVA0588）和硼砂溶解备用。将APAM：PVA：硼砂按1:1:3（有效物含量，质量比）配制成3%的混合溶液（磁力搅拌，15min）。将混合溶液置于喷壶中，均匀喷洒于酸化老化纸张（pH为3.97，纵向抗张指数为27.95N.m/g，白度为23.03）表面。经脱酸增强后的纸张与原纸相比：pH提高了83.12%，为7.27，纵向抗张指数提高了52.34%，为42.58N.m/g；白度提高了7.73%，为24.81。

实施例7

使用去离子水分别将阴离子聚丙烯酰胺（APAM相对分子质量为50万，阴离子度8%）、聚乙烯醇（PVA0588）和硼砂溶解备用。将APAM：PVA：硼砂按1:1:3（有效物含量，质量比）配制成4%的混合溶液（磁力搅拌，15min）。将混合溶液置于喷壶中，均匀喷洒于酸化老化纸张（pH为4.35，纵向抗张指数为31.27N.m/g，白度为37.50）表面。经脱酸增强后的纸张与原纸相比：pH提高了89.43%，为8.24；纵向抗张指数提高了59.74%，为49.95N.m/g；白度提高了7.52%，为40.32。

实施例8

使用去离子水分别将阳离子聚丙烯酰胺（CPAM相对分子质量为10万，阳离子度10%）、聚乙烯醇（PVA0588）和硼砂溶解备用。将CPAM：PVA：硼砂按1:1:3（有效物含量，质量比）配制成5%的混合溶液（磁力搅拌，15min）。将混合溶液置于喷壶中，均匀喷洒于酸化老化纸张（pH为4.08，纵向抗张指数为35.13N.m/g，白度为30.74）表面。经脱酸增强后的纸张与原纸相比：pH提高了99.75%，为8.15；纵向抗张指数提高了71.22%，为60.15N.m/g；白度提高了6.96%，为32.88。

实施例9

使用去离子水分别将阴离子聚丙烯酰胺（APAM相对分子质量为50万，阴离子度8%）、聚乙烯醇（PVA0588）和硼砂溶解备用。将APAM：PVA：硼砂按1:2:6（有效物含量，质量比）配制成4%的混合溶液（磁力搅拌，15min）。将混合溶液置于喷壶中，均匀喷洒于酸化老化纸张（pH为3.97，纵向抗张指数为27.95N.m/g，白度为23.03）表面。经脱酸增强后的纸张与原纸相比：pH提高了99.24%，为7.91；纵向抗张指数提高了67.73%，为46.88N.m/g；白度提高了5.82%，为24.37。

实施例10

使用去离子水分别将阴离子聚丙烯酰胺（APAM相对分子质量为50万，阴离子度8%）、聚乙烯醇（PVA0588）和硼砂溶解备用。将APAM：PVA：硼砂按1:3:9（有效物含量，质量比）配制成3%的混合溶液（磁力搅拌，15min）。将混合溶液置于喷壶中，均匀喷洒于酸化老化纸张（pH为3.97，纵向抗张指数为27.95N.m/g，白度为23.03）表面。经脱酸增强后的纸张与原纸相比：pH提高了96.98%，为7.82；纵向抗张指数提高了44.79%，为40.47N.m/g；白度提高了10.68%，为25.49。

实施例11

使用去离子水分别将阴离子聚丙烯酰胺（APAM相对分子质量为50万，阴离子度8%）、聚乙烯醇（PVA0588）和硼砂溶解备用。将APAM：PVA：硼砂按2:1:6（有效物含量，质量比）配制成3%的混合溶液（磁力搅拌，15min）。将混合溶液置于喷壶中，均匀喷洒于酸化老化纸张（pH为3.97，纵向抗张指数为27.95N.m/g，白度为23.03）表面。经脱酸增强后的纸张与原纸相比：经脱酸增强后的纸张与原纸相比：pH提高了91.44%，为7.60；纵向抗张指数提高了61.54%，为45.15N.m/g；白度提高了5.43%，为24.28。

实施例12

使用去离子水分别将阴离子聚丙烯酰胺（APAM相对分子质量为50万，阴离子度8%）、聚乙烯醇（PVA0588）和硼砂溶解备用。将APAM：PVA：硼砂按2:1:10（有效物含量，质量比）配制成2%的混合溶液（磁力搅拌，15min）。将混合溶液置于喷壶中，均匀喷洒于酸化老化纸张（pH为3.97，纵向抗张指数为27.95N.m/g，白度为23.03）表面。经脱酸增强后的纸张与原纸相比：经脱酸增强后的纸张与原纸相比：纵向抗张指数提高了40.89%，为39.38N.m/g；白度提高了6.95%，为24.63；pH提高了90.43%，为7.56。

实施例13

使用去离子水分别将阴离子聚丙烯酰胺（APAM相对分子质量为50万，阴离子度8%）、聚乙烯醇（PVA0588）和硼砂溶解备用。将APAM：PVA：硼砂按3:1:9（有效物含量，质量比）配制成2%的混合溶液（磁力搅拌，15min）。将混合溶液置于喷壶中，均匀喷洒于酸化老化纸张（pH为3.97，纵向抗张指数为27.95N.m/g，白度为23.03）表面。经脱酸增强后的纸张与原纸相比：pH提高了85.64%，为7.37；纵向抗张指数提高了40.89%，为39.38N.m/g；白度提高了8.12%，为24.90。

实施例14

使用去离子水分别将阴离子聚丙烯酰胺（APAM相对分子质量为50万，阴离子度8%）、聚乙烯醇（PVA0588）和硼砂溶解备用。将APAM：PVA：硼砂按3:1:12（有效物含量，质量比）配制成2%的混合溶液（磁力搅拌，15min）。将混合溶液置于喷壶中，均匀喷洒于酸化老化纸张（pH为3.97，纵向抗张指数为27.95N.m/g，白度为23.03）表面。经脱酸增强后的纸张与原纸相比：pH提高了87.41%，为7.44；纵向抗张指数提高了42.68%，为39.88N.m/g；白度提高了5.86%，为24.38。

实施例15

使用去离子水分别将阴离子聚丙烯酰胺（APAM相对分子质量为50万，阴离子度为8%）和硼砂溶解备用。将APAM：硼砂按1:2（有效物含量，质量比）配制成3%的混合溶液（磁力搅拌，15min）。将混合溶液置于喷壶中，均匀喷洒于酸化老化纸张（pH为3.97，纵向抗张指数为27.95N.m/g，白度为23.03）表面。经脱酸增强后的纸张与原纸相比：pH提高了93.20%，为7.67；纵向抗张指数提高了35.10%，为37.76N.m/g，白度提高了7.34%，为24.72。

实施例16

使用去离子水分别将聚乙烯醇和硼砂溶解备用。将PVA0588：硼砂按1:2（有效物含量，质量比）配制成3%的混合溶液（磁力搅拌，15min）。将混合溶液置于喷壶中，均匀喷洒于酸化老化纸张（pH为3.97，纵向抗张指数为27.95N.m/g，白度为23.03）表面。经脱酸增强后的纸张与原纸相比：pH提高了98.74%，为7.89；纵向抗张指数提高了33.27%，为37.25N.m/g；白度提高了5.73%，为24.35。

实施例17

将硼砂配制成3%的溶液，置于喷壶中，均匀喷洒于酸化老化纸张（pH为3.97，纵向抗张指数为27.95N.m/g，白度为23.03）表面。经脱酸增强后的纸张与原纸相比：pH提高了108.56%，为8.28；纵向抗张指数提高了4.90%，为29.32N.m/g；白度提高了14.63%，为26.40。

应当理解，以上借助优化实施例对本发明的技术方案进行的详细说明是示意性的而非限制性的，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，对各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，都应当视为属于本发明提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims

1.一种聚丙烯酰胺/聚乙烯醇/硼砂复合溶液对纸质文献进行脱酸增强的方法，其特征在于：纸质文献脱酸增强剂以硼砂为纸张脱酸组分，以硼砂/聚丙烯酰胺/聚乙烯醇为纸张增强组分；具体包括如下步骤：

（1）将聚丙烯酰胺、聚乙烯醇和硼砂配制成质量百分比浓度为0.5%~6%的混合溶液，制得稳定透明的纸质文献脱酸增强剂；所述聚丙烯酰胺：聚乙烯醇：硼砂的质量比为(0.5~5): (0.5~5) : (1~15)；

2.根据权利要求1所述的纸质文献脱酸增强的方法，其特征在于：聚丙烯酰胺包括非离子型聚丙烯酰胺、阳离子型聚丙烯酰胺、阴离子型聚丙烯酰胺和两性聚丙烯酰胺，相对分子质量为10~100万。

3.根据权利要求1所述的纸质文献脱酸增强的方法，其特征在于：聚丙烯酰胺溶液以蒸馏水或去离子水为溶剂，其浓度为0.01~2.0wt%。

4.根据权利要求1所述的纸质文献脱酸增强的方法，其特征在于：所述聚乙烯醇的类型包括PVA1788，PVA1799，PVA1750±50或PVA0588。

5.根据权利要求1所述的纸质文献脱酸增强的方法，其特征在于：聚乙烯醇溶液以蒸馏水或去离子水为溶剂，其浓度为0.1~2.0wt%。

6.根据权利要求1所述的纸质文献脱酸增强的方法，其特征在于：硼砂溶液以蒸馏水或去离子水为溶剂，其浓度为0.5~4wt%。

7.根据权利要求1所述的纸质文献脱酸增强的方法，其特征在于：所配制的复合溶剂作为脱酸增强剂以喷雾形式均匀喷洒至纸质文献表面，以实现纸质文献的脱酸增强。

8.根据权利要求1所述的纸质文献脱酸增强的方法，其特征在于：脱酸增强剂处理后的纸质文献干燥方式为自然晾干或低温烘干，所述烘干温度为30~50℃。