一种直接利用环氧乙烷对整卷档案和整本书脱酸的方法

技术领域

本发明属于文物保护技术领域，具体涉及一种直接利用环氧乙烷对整卷档案和 整本书脱酸的方法。

背景技术

酸性的存在或积累是纸质文物保存的大敌。纸张本身的主要组成纤维素性质 是很稳定的，但在酸的催化下容易发生水解，而使连接葡萄糖单体的1,4-β键断裂， 纤维素聚合度下降，从而使纸张强度下降，发黄、变脆、变质而韧性减小。而纸 质档案是人类最珍贵的文化遗产，由于纸张酸化而引起的“自毁”现象已成为世 界面临的共同问题。目前，对整卷档案、整本图书进行脱酸加固处理，通常都先 要将书拆分成单页进行处理，如果整卷档案纸张类型不一样，还得用不同的方法 进行脱酸处理，处理完成后再重新装订，因此处理速度缓慢、周期长、费时费力、 同时损害了图书档案的原貌以及原始的装帧方式，对于脱酸保护的巨大需求而言， 杯水车薪。

目前，我国几乎没有单位具备进行整本图书脱酸的技术条件，虽然有相关文献 报道水溶液脱酸法对整本书进行脱酸处理，此法对环境安全、便于操作、经济、脱 酸效果好，但也存在着处理后图书皱缩、变形、对水溶性字迹造成扩散，不易大规 模处理、渗透不够彻底等缺点。

国内外现有的脱酸方法有液相脱酸法和气相脱酸法。液相脱酸是用碱性水溶液 或碱性有机溶液，如碳酸氢镁溶液、碳酸氢钙溶液、氢氧化钡—甲醇溶液、甲氧基 甲基碳酸镁溶液、甲醇镁的甲醇溶液等进行液相脱酸，碱性有机溶液具有脱酸后纸 张干燥迅速、不易起皱的优点，但有机溶剂易燃、且不适用于圆珠笔、复写纸等油 溶性字迹，且脱酸处理后的纸张失水较快，抗老化能力降低；碱性水溶液脱酸具有 对环境安全、脱酸效果好的优点，但是也存在着处理后图书皱缩、变形、对某些水 溶性字迹有影响，不易规模化处理的缺点。气相脱酸是使用碱性物质如环己胺碳酸 盐、吗啉、二乙基锌等进行脱酸，其中环己胺碳酸盐脱酸周期较长，一般需要两周 左右；吗啉脱酸虽然有一定作用，但能否持久有待进一步研究；二乙基锌不易制备， 在水中容易爆炸，且采用其对整本书进行脱酸处理真空度要求比较高，已出现过爆 炸事故，被停止使用。至今对于整本图书进行脱酸处理，通常都要先将书拆分成单 页进行处理，处理完成后重新装订，破坏了原始的装帧方式。

最新的对于整本图书进行脱酸的研究是酸化纸张水溶液真空脱酸和冷冻干 燥，目前南京博物院研究出此处理方法，研制出了一种集真空脱酸、低温预冷和 真空干燥于一体的试验装置，真空脱酸试验后纸质文物的酸性被完全去除，脱酸 速率较传统方法有很大提高；并且真空冷冻干燥后的纸质文物未出现皱缩、粘连、 变形等现象。此法的缺点在于不能够处理水溶性字迹的纸质文物。此装置对真空 的要求较高，需达到8Pa。处理后纸张的物理性能以及化学性质是否提高还需进一 步实验验证。

另外，我国档案以及图书纸张组成非常复杂，建国前至60年代的案卷中，一 个案卷中碱性、酸性纸张混杂，如果利用上述碱性物质对整个案卷进行脱酸处理， 会使碱性纸张严重泛黄，对其耐久性造成伤害。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有纸张脱酸方法存在的缺点，提供一种 操作安全、成本较低、在常压条件下直接利用环氧乙烷对整卷档案和整本书脱酸的 方法。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：将需要脱酸处理的整卷档案和/或整 本书除尘后置于真空密闭装置中，加热至20～55℃，在相对湿度为30％～60％条 件下静置10～30分钟，然后按照真空密闭装置的容积每立方分米加入0.8～1.5g液 态环氧乙烷，20～55℃脱酸处理5～20小时，抽出装置内的环氧乙烷，再反复抽 真空、充氮气排环氧乙烷1～3次，取出整卷档案和/或整本书在通风橱中晾2～3 小时。

本发明优选将需要脱酸处理的整卷档案和/或整本书除尘后置于真空密闭装置 中，加热至35℃，在相对湿度为50％条件下静置10～30分钟，然后按照真空密闭 装置的容积每立方分米加入1.0g液态环氧乙烷，35℃脱酸处理10小时，抽出装 置内的环氧乙烷，再反复抽真空、充氮气排环氧乙烷1～3次，取出整卷档案和/或 整本书在通风橱中晾2～3小时。

上述的真空密闭装置中需要脱酸处理的整卷档案和/或整本书最多占其容积的 80％。

本发明采用液态环氧乙烷气化产生的强大蒸气压使环氧乙烷气体完全渗透整 卷档案或整本书，环氧乙烷气体与档案或书本纸张中的游离和非游离氢离子发生开 环反应生成中性的酯类化合物和醇类化合物，这些化合物在真空条件下极易挥发， 可以有效的消耗纸张中的各类酸性物质，从而达到脱酸的目的。

本发明的优点如下：

1、本发明可实现对整卷档案和整本书直接脱酸，不需要将档案和书拆分成单 页进行处理，脱酸处理后的纸张pH值能够达到中性偏碱性，且不会对纸张上的字 迹造成任何影响，不会改变纸张的颜色，不会改变图书的形貌，不会对档案和书本 造成变形。

2、本发明不但对于酸性纸张能够脱酸，而且对于碱性纸张而言，不会造成整 卷档案和整本书中的碱性纸张发黄，也同时还能增加碱性纸张的耐折度和抗张强 度，这是其他脱酸处理方法所不能达到的，并且热重结果表明处理后的纸张不易失 水，能够保持很长时间，使脱酸后的纸张抗老化能力增强。

3、本发明整个脱酸过程基本在常压条件下进行(加入的液态环氧乙烷气化后 即可使真空密闭装置基本达到常压状态)，操作安全，对真空度要求不高，成本比 较低，且只需要留出20％的空间就可以达到完全脱酸的目的，且经顶空气相色谱测 试处理完后纸张上无环氧乙烷残留，满足大规模批量处理。

4、本发明除了能够达到脱酸的效果外，同时环氧乙烷还能够杀虫灭菌，解决 了档案以及书本脱酸无公害杀虫灭菌的瓶颈性难题。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围不仅限于这些 实施例。

实施例1

将需要脱酸处理的整本书除尘后放在不锈钢的车架上，推入容积为300立方 分米的真空处理箱内，需要脱酸处理的整本书占真空处理箱容积的70％，关闭箱 门，抽真空后开始加热，温度控制在35℃，湿度设定为50％，开启抽真空装置， 使得真空处理箱内真空度达到7mm汞柱(大气压为726mm汞柱)，静置20分 钟，待压力不再变化后，然后按照真空密闭装置的容积每立方分米加入1.0g液 态环氧乙烷，即加入300g液态环氧乙烷，液态环氧乙烷迅速气化为环氧乙烷气 体，35℃脱酸处理10小时，抽出真空处理箱内的环氧乙烷并对环氧乙烷进行紫 外降解处理，再反复抽真空、充氮气排环氧乙烷2次，取出整本书在通风橱中晾 3小时。

实施例2

将需要脱酸处理的整本书除尘后放在不锈钢的车架上，推入容积为300立方 分米的真空处理箱内，需要脱酸处理的整本书占真空处理箱容积的70％，关闭箱 门，抽真空后开始加热，温度控制在20℃，湿度设定为30％，开启抽真空装置， 使得真空处理箱内真空度达到7mm汞柱(大气压为726mm汞柱)，静置30分 钟，待压力不再变化后，然后按照真空密闭装置的容积每立方分米加入1.5g液 态环氧乙烷，即加入450g液态环氧乙烷，液态环氧乙烷迅速气化为环氧乙烷气 体，20℃脱酸处理20小时，抽出真空处理箱内的环氧乙烷并对环氧乙烷进行紫 外降解处理，再反复抽真空、充氮气排环氧乙烷3次，取出整本书在通风橱中晾 3小时。

实施例3

将需要脱酸处理的整卷档案除尘后放在不锈钢的车架上，推入容积为300立 方分米的真空处理箱内，需要脱酸处理的整卷档案占真空处理箱容积的80％，关 闭箱门，抽真空后开始加热，温度控制在55℃，湿度设定为60％，开启抽真空 装置，使得真空处理箱内真空度达到7mm汞柱(大气压为726mm汞柱)，静置 10分钟，待压力不再变化后，然后按照真空密闭装置的容积每立方分米加入0.8g 液态环氧乙烷，即加入240g液态环氧乙烷，液态环氧乙烷迅速气化为环氧乙烷气 体，55℃脱酸处理5小时，抽出真空处理箱内的环氧乙烷并对环氧乙烷进行紫外 降解处理，再反复抽真空、充氮气排环氧乙烷1次，取出整卷档案在通风橱中晾2 小时。

为了证明本发明的有益效果，发明人选取了一批酸性的图书、报纸、杂志、生 宣纸、熟宣纸、毛边纸作为脱酸处理的对象，先对其进行除尘处理，并按照一定的 堆放形式(预留出20％的空间)放在容积为300立方分米的真空处理箱中，按照实 施例1的方法进行脱酸处理，然后对脱酸处理前后的试样进行性能测试，具有试验 如下：

1、pH值测定

根据GB1516—79测试方法，用PHS—3型酸度计进行pH值测定，测试结果 见表1。

表1pH值测定结果

注：表中测试数据为10组测试结果的平均值。

2、机械性能测试

采用J-KZ1000型摆锤式抗张试样机(长江造纸仪器有限公司)按国标 GB/T453～2002进行纸样的抗张强度测定(恒速加荷法)，具体测试方法为：将 纸样按纵横向裁剪成长250mm，宽15±0.1mm的足够数量的纸条，以保证纵向 和横向各有10个有效的数据(如距夹头10mm以内断裂者，应除去不记)。纸 样不允许有任何纸病，纸样的两个边应是平直的，切口应整齐无任何损伤。采用 DC-MIT135B型电脑测控耐折度仪(长江造纸仪器有限公司)按国标 GB/T2679.5～1995进行试样的耐折度测定(MIT耐折度仪法)，具体测试方法为： 将纸样按纵横向裁剪成长250mm、宽15±0.1mm的足够数量的纸条，以保证纵 向和横向各有10个有效的数据(如距夹头10mm以内断裂者，应除去不记)。 纸样不允许有任何纸病，纸样的两个边应是平直的，切口应整齐无任何损伤。测 试结果见表2。

表2机械性能测试结果

注：表中测试数据为10组测试结果的平均值。

3、色差测试

采用X-RiteVS-450分光光度计分别测试不同样品的色差值，处理前后的色差值 ΔE均小于0.3，符合美国材料实验协会标准ASTME308-2008《用CIE体系估计物 体颜色的标准实施规程》的标准，说明环氧乙烷处理后的各种纸颜色都不会发生变 化，能够达到脱酸的要求。

4、老化试验

对未处理以及脱酸处理后的试样分别进行老化处理，然后测试老化前后其pH 值，具体老化方法分别是：在105℃的温度下，干热老化72h；在温度为80℃、湿 度为65％的条件下，湿热老化72h。测试结果见表3。

表3老化前后试样pH值测试结果

注：表中测试数据为10组测试结果的平均值。

从上述测试结果可以看出，环氧乙烷实现了对整本书以及各种类型纸张的直接 脱酸，脱酸处理后的纸张pH值能够达到中性偏碱性，不会对纸张上的字迹造成任 何影响，不会改变图书的形貌，且处理后不会影响纸张的机械性能，达到了脱酸的 要求，并且通过对比发现，采用本发明方法处理后还能够提高纸张的抗老化性能。