【摘 要】
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纸质文物是人类文明传播的主要载体,见证并记录了人类文明的发展。在五千年的中华历史中,保存下来的纸质文物记录了我国古代的历史、文化、经济和科学技术等,具有极高的研究价值。但是,折痕、变形、断裂、霉变、纸张酸化、老化等因素都会使纸质文物在保存过程中遭到不同程度的破坏,严重影响了纸质文物的寿命。所以,急需对纸质文物进行保护。纳米纤维素是天然的高分子材料,具有良好的理化性质。细菌纤维素作为纳米纤维素的一种
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纸质文物是人类文明传播的主要载体,见证并记录了人类文明的发展。在五千年的中华历史中,保存下来的纸质文物记录了我国古代的历史、文化、经济和科学技术等,具有极高的研究价值。但是,折痕、变形、断裂、霉变、纸张酸化、老化等因素都会使纸质文物在保存过程中遭到不同程度的破坏,严重影响了纸质文物的寿命。所以,急需对纸质文物进行保护。纳米纤维素是天然的高分子材料,具有良好的理化性质。细菌纤维素作为纳米纤维素的一种,除具有良好的机械性能和生物相容性外,还具有高结晶度、比表面积大、低热膨胀系数、三维多孔结构和各向异性。因此,本文以细菌纤维素作为加固剂对纸张进行加固保护以及复合纳米氧化锌对纸张进行脱酸和防霉,希望能为纸质文物保护提供新的方法。本研究围绕以下四个方面展开:1.三种纳米纤维素对纸张加固性能的比较研究对纳米纤维素晶须(CNC)、纳米纤维素纤丝(CNF)、细菌纤维素(BC)三种纳米纤维素的微观形貌和结晶性进行表征,结果表明细菌纤维素为网络结构,其结晶度可以达到68.29%。对三种纳米纤维素膜的亲水性、热稳定性、透光性和力学性能进行测试,发现三种纳米纤维素膜均具有亲水性,细菌纤维素膜相比于其它两种纤维素膜具有热稳定性高、力学性能好的优点,且透光率可以达到90%。通过对三种纳米纤维素处理纸张老化前后的抗张强度、耐折度、色差、白度等进行测试分析,结果表明经BC加固后的纸张机械强度提高幅度最大,色差值变化较小,且对纸张上原有字迹的清晰度没有影响。2.细菌纤维素对纸张的加固研究将不同质量分数的细菌纤维素水分散液均匀喷涂在纸张上,测试纸张处理前后及老化前后的机械强度、光泽度、柔软度、厚度、色差和pH,结果表明当细菌纤维素质量分数为0.3%时,纸张横纵向的抗张强度分别为1.3655 kN/m和2.6950 kN/m,耐折度分别为20双折次和28双折次,提高幅度最大,色差和pH分别为0.41、6.15与未处理纸张相比的变化不大。对细菌纤维素处理前后纸张的FTIR和TG进行测试分析,发现细菌纤维素处理后纸张的特征峰有所加强,且纸张的热稳定性有所提高。将质量分数为0.3%的细菌纤维素喷涂在其他类型的纸张上,对加固前后的纸张机械强度、pH和色差进行测试,发现细菌纤维素对其他类型的纸张均有加固作用,且纸张的pH和色差变化都很小。3.细菌纤维素复合纳米氧化锌对酸性纸张的脱酸加固研究首先配制不同质量分数的纳米氧化锌异丙醇分散液均匀喷涂到酸性纸张,对纸张的pH、抗张强度、耐折度以及色差进行测试。发现当纳米氧化锌的质量分数大于1.0%时,纸张老化前后的pH均达到7.7以上,对纸张进行了有效脱酸;当纳米氧化锌质量分数为1.0%时纸张机械强度最好,且纸张色差值是2.5,属于微小色变。将细菌纤维素水分散液与纳米氧化锌复合后对酸性纸张进行脱酸加固,通过测试纸张的机械性能、微观形貌、接触角、pH以及色差,发现BZ方式处理的纸张机械性最好,且保持了纸张的亲水性,不仅起到了脱酸的作用也达到了加固纸张的目的。对细菌纤维素与纳米氧化锌复合物的稳定性、微观形貌、XPS、FTIR以及热稳定性进行测试,发现细菌纤维素与纳米氧化锌复合后有较好的稳定性,纳米氧化锌与细菌纤维素发生相互作用,提高了细菌纤维素的热稳定性,从而达到提高纸张性能的目的。4.细菌纤维素复合纳米氧化锌对纸张抑菌性的研究为了探究细菌纤维素和纳米氧化锌对纸张霉菌的抑制作用,将分离纯化后的四种纸张上常见的霉菌接种到培养基上,将不同物质添加到培养基中模拟霉菌生长的不同环境,观察并记录一定时间段内霉菌的生长情况。通过实验发现,黑曲霉、黄曲霉、青霉和烟曲霉在相同的培养基生长速度不同,7天后BC培养基中霉菌的生长面积分别为100、90、90、75,在BZ培养基中的生长面积分别为2、2、1.5、0;BC膜覆盖下的霉菌7天后生长面积均达到了 90%以上,而BZ膜覆盖下的霉菌生长面积均为0。将处理前后的纸张放入已经接种后的培养基中,发现BZ方式处理后纸张上的霉菌得到了有效抑制,说明细菌纤维素复合纳米氧化锌对霉菌有较好的抑制作用。
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