[发明专利]一种抑制含铝离子纸张中铝离子对纸张酸化老化作用的方法

说明书

本发明公开一种抑制含铝离子纸张中铝离子对纸张酸化老化作用的方法。该方法将硅酸钠溶液均匀地喷涂在含铝离子的纸张表面，至纸张完全湿润后自然晾干或不高于50℃下烘干，即完成了对铝离子的抑制处理。本发明将硅酸钠应用于含铝离子的酸性抄造的纸或纸质文献中，硅酸钠抑制铝离子的活性，降低纸张老化的速度，提高纸张的耐久性。本发明操作简单，硅酸钠处理后的纸张pH提高到7.0~9.0之间；经加速老化实验后，纸张pH值和强度性能得到提高，同时纸张没有出现明显褶皱变形现象，即硅酸钠可有效地抑制铝离子对纤维素的催化降解作用，提高纸质文献的保存寿命。

技术领域

本发明涉及抑制含铝离子纸张的酸化老化方法，具体涉及一种抑制含铝离子纸张中铝离子对纸张酸化老化作用的方法。

背景技术

纸张中残留的金属离子(Fe³⁺/Fe²⁺，Cu⁺/Cu²⁺，Mn²⁺，Al³⁺，Na⁺，Mg²⁺等)易催化纤维素发生降解，导致其纸张性能变差，纸张的可阅读寿命降低。其中过渡金属离子如Fe³⁺/Fe²⁺，Cu⁺/Cu²⁺，Mn²⁺都会通过自由基机制催化纤维素产生羰基或醛基，从而发生氧化反应。并且酸性越高，金属离子催化反应越激烈，当pH处于4.5时，金属离子催化反应最剧烈，而pH处于5.5～6.5之间时，金属离子催化活性有所降低。此外铁和铜等过渡金属离子与过氧化氢会发生芬顿反应产生羟基自由基，在pH为8.0～8.5的范围内反应最剧烈，从而使纤维素发生氧化降解。纸张中的Fe³⁺和Fe²⁺主要是来源于鞣酸铁盐墨水，Cu⁺/Cu²⁺主要来源于铜颜料。

自1807年Illing发明松香胶后，硫酸铝作为松香胶的固着剂大量用于浆内施胶，开启了大规模的酸性纸张抄造。直至20世纪90年代，中碱性施胶工艺的出现才逐步取代了酸性造纸(施胶)工艺。但在此年代前有大量珍贵的纸质文献采用的纸张为酸性抄造的纸，随着时间的推移，这些纸质文献都出现不同程度的酸化、脆化、破损、黄化和机械强度减弱等现象。硫酸铝的使用导致纸张中含有了Al³⁺，其对纸张纤维素纤维有催化降解的作用。Baty等以1,5-酐基二糖醇为动力模型来验证Al³⁺的质子催化水解和亲电催化水解作用。Chamberlain分析了铝盐在水中释放氢离子的过程以及通过浸渍不同浓度的硫酸铝溶液的纸样在高温处理下的纸张强度和聚合度的变化来验证Al³⁺对纤维素的催化降解作用。由于金属Al³⁺的存在会催化纤维素的降解，进而加速纸张的酸化老化。为了抑制Al³⁺对纸张纤维素纤维的破坏作用，需选用适宜的螯合剂来抑制Al³⁺的活性，同时提高纸张的pH纸和纸张强度性能，达到保护含铝离子纸质文献的目的。

硅酸钠是一种金属螯合剂，其水溶液呈碱性。硅酸钠中的硅酸聚合时所形成笼状或者环状聚合物可以将重金属阳离子包裹在环中，生成能量低、稳定性高的配位化合物，从而钝化金属离子。将其应用于纸张中不仅可以抑制Al³⁺对纸张纤维素纤维的催化降解，还可以提高纸张pH和纸张的强度性能。

发明内容

本发明旨在解决纸张中的金属铝离子对纤维素纤维的催化降解、进而加速纸张酸化老化的问题，提供一种硅酸钠溶液对含铝离子的纸张中铝离子的抑制方法，本发明不仅可以抑制纸质文献中铝离子对纤维素纤维加速降解，同时提高纸质文献的pH和强度性能，还不会对文献的油墨字迹产生影响，而且实施工艺简单方便。

本发明的技术方案是：

一种抑制含铝离子纸张中铝离子对纸张酸化老化作用的方法，以硅酸钠作为螯合剂或抑制剂，具体包含以下步骤：