[发明专利]一种薄层纳米氢氧化物多功能保护剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于纸质文物保护技术领域，具体为一种薄层二维纳米氢氧化物多功能保护剂及其制备方法和应用。本发明采用表面活性剂辅助的水热合成法，得到薄层状形貌纳米氢氧化物均相分散液，并将其应用于纸张纤维的脱酸与阻燃保护。本发明制备的纳米氢氧化物多功能保护剂片层薄、产物尺寸分布均匀、分散性能好，比表面积大，碱性适中。以该材料为活性成分制备的纸保护剂协同解决了纸张脱酸所需要的高分散或高溶解性等问题，同时具有良好的纸张脱酸与阻燃效果，且对纸张色差及字墨无明显影响。本发明合成方法易于调控，材料结构与性能可调变性强，安全无毒，环境友好；对纸张的保护操作简单，适合于批量制备及批量纸张的脱酸与阻燃多功能保护。

技术领域

本发明属于纸质文物保护技术领域，具体涉及一种薄层纳米氢氧化物多功能保护剂及其制备方法和应用。

背景技术

纸质文物作为信息的载体将人类文明薪火相传，具有极高的学术价值和历史意义，对其的科学保护在国际上受到了极为广泛的关注。但随着时间的推移，纸质文物面临着包括老化酸化、脆化、烧毁等严重的损坏问题，极大程度地降低了其使用性能与保存寿命。因此，多功能一体化的纸张纤维保护材料的开发极具价值。纸张损坏的主要原因在于纸张制造以及存储、写印等过程中产生的酸化老化，使得纤维素高分子链中葡萄糖单元之间的糖苷键水解和断裂，进而导致聚合度的降低。

根据文献报道，目前用于纸张脱酸的方法主要包括采用碱性物质作为功能组分的气相法和液相法。气相脱酸法处理速度快，但是碱保留量低，脱酸效果较差且操作过程不安全易引起爆炸。液相脱酸法主要采用水或有机溶剂分散的氧化物、氢氧化物等碱性物质作为脱酸剂，主要存在脱酸液中碱性物质颗粒尺寸大、分布宽，易于沉降、团聚，脱酸液分散不均等导致的对纸张脱酸保护不均匀、抗老化能力差等问题。同时部分有机溶剂具有一定的环境污染，对纸质文物产生新的损害等。纸张的保护亟需在均匀合理脱酸的同时兼具有阻燃等其他功能的一体化保护。

因此，利用安全有效的方法制备均相且具有适中碱性及碱量的脱酸保护剂；并集脱酸、阻燃等多功能于一体化的保护，是目前该领域的主要发展方向之一。本发明制备的二维氢氧化物纳米材料具有厚度薄、尺寸分布均一、比表面积大，且直接制备为胶体溶液，溶液稳定性好，同时兼具良好的脱酸效果并很好的提升了纸张的阻燃性能，具有良好的应用前景。然而，目前尚无这方面的报道。

发明内容

本发明的目的是提出一种操作简便安全、成本合理、性能优良的薄层纳米二维氢氧化物多功能保护剂及其制备方法和应用。

本发明提出的薄层纳米氢氧化物多功能保护剂，是由薄层氢氧化镁胶体溶液与去离子水均匀混合而得到；薄层氢氧化镁胶体溶液通过离子表面活性剂辅助的水热合成法制备获得；离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠、聚丙烯酰胺、乙氧基化脂肪酸甲酯磺酸钠中的一种。

本发明提出的薄层纳米二维氢氧化物多功能保护剂的制备方法，采用表面活性剂辅助的水热合成法制备得到纳米氢氧化镁薄层胶体溶液，具体步骤如下：

（1）将2wt% ~ 10wt%碱土金属盐I、2wt% ~10wt% 碱土金属盐II、0.2wt% ~ 5wt% 碱土金属盐III与1wt% ~ 10wt%阴离子表面活性剂加入去离子水中，超声混合5~60 分钟；

（2）向步骤（1）获得的溶液中加入1wt%-70wt%氨水和0.2wt%-10wt%碱土金属氢氧化物IV，进一步超声混合1~60分钟；

（3）将步骤（2）获得的溶液加入不锈钢反应釜中，在100~200 ℃温度下，反应时间为2~60小时，将反应得到的产物洗涤分散，得到薄层纳米氢氧化镁胶体溶液；

其中，氢氧化镁为六方晶系，二维薄片状，片层直径在0.1~0.5 μm，片层厚度在3~30 nm范围内；