摘 要

造纸术从发明至今，纸张对人类文明的传承传播与发展起着巨大的作用，即使是在计算机、互联网等电子信息技术已经高速发展的今天，纸张依然是人们的日常生活学习中不可或缺的工具之一。纸张与数字信息相比有一个致命的缺陷，那就是纸张的老化，影响纸张老化的因素众多，本文以素描纸为研究对象，通过实验寻找酸对素描纸的耐久性的影响规律，通过控制变量法，分别讨论温度、酸的浓度、酸的种类等因素分别对素描纸的机械强度的影响。最终发现，随着酸的浓度的不断增加，素描纸的机械强度下降越明显，耐久性也不断降低，而且温度的升高，加速了酸化老化过程，耐久性下降得越快。

关键字：纸张、耐久性、酸化、机械强度

Abstract

Since the invention of papermaking, paper has played a great role in the inheritance, transmission and development of human civilization. Even today, with the rapid development of computer, Internet and other electronic information technology, paper is still one of the indispensable tools in People's Daily life and learning.Paper compared with the digital information has a fatal flaw, that is the aging of paper, the factors influencing paper aging is numerous, in this paper, drawing paper as the research object, looking for acid through the experiment on the influence law of the sketch of the durability of the paper, through the control variable method, respectively, to discuss, such as temperature, concentration of acid, acid type factors impact on the sketch of the mechanical strength of paper, respectively.Finally, it was found that as the acid concentration increased, the mechanical strength of the sketch paper decreased significantly, and the durability decreased continuously. Moreover, the temperature increased, which accelerated the acidification aging process, and the durability decreased faster.

Key words: Paper Durability Acidification Mechanical Strength

目录

摘要 II

Abstract III

第一章 绪论 2

1.1前言 2

1.2纸张老化的原因 2

1.2.1酸的影响 2

1.2.2温度和湿度的影响 3

1.2.3污染气体的影响 4

1.2.4光照的影响 6

1.2.5霉菌的影响 6

1.3纸质文物保护措施 6

1.3.1脱酸处理 6

1.3.2调节温湿度 7

1.3.3改善环境 7

1.3.4杀虫消毒 7

1.3.5其他 8

第二章 实验部分 9

2.1实验思路 9

2.1.1实验目的 9

2.1.2实验内容 9

2.1.3主要测量数据 9

2.2实验原料及试剂 10

2.3实验设备 10

2.4实验方法 11

2.4.1硝酸酸化 11

2.4.2碳酸酸化 12

2.4.3纸张物理化学性能的测试 13

第三章 实验结果及讨论 14

3.1空白组实验 14

3.2蒸馏水处理 15

3.3硝酸酸化处理 15

3.4不同温度下的对比 19

3.5硝酸酸化处理与碳酸酸化处理对比 21

第四章 结论与展望 23

4.1结论 23

4.2展望 23

参考文献 25

致谢 28

第一章 绪论

1.1前言

自东汉蔡伦发明造纸术以来，纸张扮演着传递信息、记载和传承历史、延续文化精髓的重要媒介，中华民族几千年的内涵和精髓都被缩影在纸质文物中，为我们追寻历史发展提供了大量的资料^[1]。纸质文献有一个致命的缺陷就是纸张老化问题，纸张老化是一个非常复杂的过程，伴随着物理变化、化学变化以及物理化学变化，其表现为纸张颜色变化（如变黄）、纸张强度变化（变脆易碎）、化学性质变化(如pH值降低)等，是多种因素共同作用的结果。我们没有办法阻止这一自发过程的发生，但是我们可以想办法减慢老化过程的发生，以达到延长纸质文献的寿命的目的。

1.2纸张老化的原因

影响纸张老化的因素众多，按其来源可分为内因和外因，内因主要与纸张的原料、配方、工艺等因素有关，外因主要与纸张所保存的环境（温度、湿度、气氛、微生物等）以及纸张所经历的历史有关。

1.2.1酸的影响

2004年国家图书馆对其馆藏的纸质图书进行了纸张酸碱度检测，结果显示善本特藏图书大多数都偏酸性，但是让人意外的是，纸张酸化和老化情况最严重的并不是年代最久远的老文献，而是年代最近的近代文献，纸张的pH值均低于4.5，而通常纸张的pH值低于5.0时就会被认为已经严重酸化了^[2]。国外也有类似的现象发生^[3]，上世纪六十年代，美国的国会图书馆就有600万册左右的图书由于酸化老化的原因不能继续流通，与此同时，每年还有七万册左右的图书将会报废。

纸张由纤维素组成，纤维素是葡萄糖基通过β－1，4－糖苷键连接而成的高分子聚合物,纸张的机械强度与纤维自身强度和纤维之间的结合力密切相关^[4],也就是说纤维素的强度和纤维素之间的作用力任何一个发生改变或者两者同时发生改变，都将使纸张的强度发生改变。天然的纤维素分子大约由10000个葡萄糖分子组成，即平均聚合度为10000。用木材所制的化学浆，在蒸煮过程中以及漂白处理时，纤维素分子都要进行不同程度的降解，平均聚合度降至1000左右。从纤维素分子结构可知，两个葡萄糖分子由一个氧原子相连，因为这个氧原子上有一对P电子，所以纸张中的氢离子可与之反应，使得糖苷键断裂。由于氢离子与糖苷键的作用是随机的，所以一个较大的纤维素分子可被氢离子水解成许多小段。当这些小段的纤维素的聚合度降低到700~800以前，其的裂断强度、裂断时的伸长和抗曲强度下降很小。但是当聚合度下降到700以下，尤其是下降到500以下时，这时纤维素的断裂强度、断裂时的伸长和抗曲强度就会迅速下降。如果聚合度在200以下，那就不再具有纤维素的特征了^[3],此时的纸张已经粉末化了，一触即碎，完全丧失了机械强度。

上面提到的年龄最小的图书反而酸化老化最严重，就是因为生产工艺的改变，使得纸张中产生了或者参入了更多的酸，如为了使纸张变白而使用氯漂、为了提升纸张的印刷性和降低纸张透水性而加入的明矾、松香等胶料等^[5]，从而使得最新生产的纸比老旧的纸酸含量更高机械强度更低，老化也更明显。