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纸质文物酸化泛黄,是什么原因造成的 [复制链接]

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对于档案馆、图书馆、博物馆,又或者是个人藏家都有遇到过纸张酸化、泛黄这些问题,那究竟是什么原因造成了这些古籍文献纸张的劣化呢?

纸质文物包括古籍、历史文献、档案等,主要由纸张构成。其主要成分是纤维素,其中还含有少量的半纤维素和木质素。此外,它一般包括颜料、涂料、粘合剂、油墨等成分。历史文献损坏的主要原因是纸张老化、虫蛀和霉变侵蚀。其中,纸张老化是造成纸质文物损坏的主要原因。纸张老化主要表现为纸张酸化、物理强度降低和纸张泛黄。(老化机理如图1所示)

纸张酸化的原因和机理

纸张酸化主要表现在pH值降低。造成纸张酸化的因素很多,主要分为外部原因和内部原因。其内在原因是纸中残留的木质素易被氧化水解形成酸性物质和显色基团;酸性制浆和漂白过程之中残留的微量氯化物加速了明矾在纸张之上的劣化,导致纸张酸化;造纸过程之中添加的酸性化学品,如酸性明矾和酸性松香,水解生成酸性物质;印刷过程之中使用酸性或含氧化物的油墨和颜料。内部原因是指储存前夕外部环境的影响,如小动物的啃咬、有害气体(如SO2、NOx等)和微生物(新陈代谢产生的有机酸)的侵蚀。总之,纸张酸化的原因很多,各种因素相互作用、相互促进。酸化的纸纤维容易水解,如图2所示。纸中纤维无定形区的1,4-β-在H的作用之下,糖苷键的断开导致纤维素聚合度(DP)降低,纤维缩短,纸的机械强度降低;由于纤维无定形面积的减少和纤维结晶度的增加,纤维柔韧性降低,纸张变脆。

纸张泛黄的原因和机理

纸张泛黄是老化过程之中各种物质共同作用的结果,但一般认为木质素是导致纸张变黄的主要因素,如图3所示。木质素本身含有发色基团,如羰基和共轭双键。木质素酚类结构单元在紫外光照射之下发生光氧化反应,生成羰基自由基和苯氧基,再氧化成酮和醌。醌和酮是显色基团;在氧气存在之下,酮和醌进一步氧化生成芳香酮、酚基和甲氧基苯酚结构。这些产物在紫外线照射之下产生自由基,进一步促进木质素的降解并产生更多的显色基团。此外,在潮湿和氧气条件之下,纸纤维会发生氧化反应,将纤维素葡萄糖环C2和C3之上的羟基氧化成酮或醛。半纤维素比纤维素更容易氧化成醛基。醛基不仅是显色基团,而且是羧酸。过渡金属离子(Cu2、Fe3等)和空气污染物(SO2、NOx等)的存在将进一步促进纸张的氧化和颜色改变。

参考文献及素材:《古籍脱酸增强研究进展》,何贝、许桂彬、樊慧明、任俊莉,华南理工大学轻工科学与工程学院,制浆造纸工程国家重点实验室。

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