氨基硅烷原位接枝用于纸质文献增强修复研究

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chen_gm
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纸质文献,作为文化和历史的载体,由于储存环境复杂遭受到不同程度的损坏,其损伤和老化主要与纤维素的降解有关。现阶段,纸质文献增强修复研究已经有了一定的发展。常见的纸质文献加固主要是通过氢键结合的方式,然而通过化学键与纸张中的纤维素结合比通过氢键结合的增强效果更好。基于此,本文以三官能团3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)和二官能团3-(2-氨基乙基氨基)丙基甲基二甲氧基硅烷(AEAPMDMS)为增强剂,分别将两者单独和复配后,与纸张的纤维素原位接枝研究其对纸质文献的增强修复效果。此外,与原纸对比,研究最佳条件得到的APTES、AEAPMDMS、APTES/AEAPMDMS增强样在干热老化和湿热老化下的老化行为和耐老化稳定性。主要得出以下结论:将APTES、AEAPMDMS分别对纸质文献原位化学接枝增强,探究溶剂配比、烷氧基氨基硅烷(AAAS)浓度、预水解自聚时间、反应温度和反应时间对增强纸质文献效果的影响。通过SEM、FT-IR、XPS证明APTES、AEAPMDMS在纸张纤维内渗透性良好,在纤维之间形成了粘接和堆积,并成功对纸张纤维素进行原位接枝。其中,APTES增强样的最佳工艺条件为体积分数为10%,醇水溶剂比例为3:2,APTES吸收量为3 g/m~2,预水解自聚时间为1.5 h,于120℃反应0.75 h。接枝率和接枝效率分别为4.29%、78.93%,抗张指数、零距抗张强度分别提升了96.41%、38.05%,耐折度轻微下降,白度下降2.61%,色差为1.56。AEAPMDMS增强样的最佳工艺条件为体积分数为10%,醇水溶剂比例为3:2,AEAPMDMS吸收量为3 g/m~2,预水解自聚时间为1 h,于120℃反应0.75 h。接枝率和接枝效率分别为3.59%、71.93%,抗张指数、零距抗张强度、耐折度分别提升了47.15%、21.64%、140%,白度下降5.01%,色差为1.95。将APTES和AEAPMDMS复配对纸质文献原位接枝增强,探究APTES/AEAPMDMS配比、预水解自聚时间、反应时间对增强纸质文献效果的影响。结果表明,APTES/AEAPMDMS渗透性良好,成功对纸张纤维素进行原位接枝。增强样的最佳工艺条件为体积分数为10%,APTES/AEAPMDMS配比为2:3,醇水比为3:2,APTES/AEAPMDMS吸收量为3 g/m~2,预水解自聚时间为1 h,于120℃下反应0.75 h。此时APTES/AEAPMDMS增强样的抗张指数、零距抗张强度、耐折度分别提升75.82%、37.35%、100%,白度下降2.35%,色差为1.42,发挥了APTES、AEAPMDMS的优势协同作用。研究了干热老化和湿热老化后,原纸,APTES、AEAPMDMS、APTES/AEAPMDMS增强样的耐老化性能。结果表明,各类纸样在老化前期主要是纤维的无定形区逐步降解,随着时间的推移,纤维素的结晶区也不断降解,其中湿热老化时纤维素的结晶区降解相对更显著。与原纸相比,AAAS增强纸样可以显著减缓纸样的老化和降解,抗老化稳定性更好。综合看来,APTES/AEAPMDMS增强样分别发挥了APTES和AEAPMDMS的优势,规避了两者的缺点,更有利于纸质文献长久的保存。
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