古籍图书、纸质档案、古旧字画等在长时间的保存过程中容易损毁,大大降低其寿命,成为纸质文物存储面临的一个巨大挑战。纤维素作为纸张中的主要成分,在酸性条件下极易水解而变脆裂,一直是纸张保存过程中的关键因素,因而国内外纸质文物脱酸任务在现阶段依旧迫在眉睫。目前国内外报道的液相、气相脱酸法等虽能起到一定的脱酸效果,但是不宜整体脱酸与大规模处理且渗透不够彻底等缺点也尤为突出。作者所在陕西师范大学历史文化遗产保护工程研究中心首次提出了用环氧乙烷-氩气气相体系在酸性纸张中气相沉积“缚酸”法脱酸,创建了气相、整卷、大规模脱酸与加固创新技术,在工程应用上取得了显著的效果,但是其脱酸机制不甚明晰。为了深化对环氧乙烷脱酸的理解,本研究以能够引起纸张酸化的几种典型有机酸与纳米纤维素相互作用为研究模型,以期揭示环氧乙烷脱酸的分子作用机制、环氧乙烷辅助加固纸张纤维作用机制,以及着力解析氩气气相体系脱酸较氮气气相体系脱酸效果优异的原因所在。围绕以上研究目标,本论文从三个方面进行了研究,获得了以下相关的研究结果及结论。第一,以纸张酸化所含的典型有机酸对羟基苯甲酸为例,对环氧乙烷与吸附芳香基有机酸纸质纤维的相互作用进行了研究,揭示了环氧乙烷的脱酸及对纸质纤维的加固作用机制。首先对纳米纤维素负载对羟基苯甲酸及对羟基苯甲酸溶液与环氧乙烷在室温下反应产物采用核磁共振氢谱（~1HNMR）、核磁共振碳谱(13CNMR)、红外光谱（IR）等手段对形成产物进行了表征。结果表明,环氧乙烷主要与对羟基苯甲酸中的羧基发生反应生成对羟基苯甲酸乙二醇酯,与水反应生成乙二醇及缩聚物等。其次,环氧乙烷与润湿纳米纤维素反应后冷冻干燥样及其与对羟基苯甲酸反应进行了研究,采用FTIR、钨灯丝扫描电镜（SEM）对相应产物进行了表征。结果表明,环氧乙烷不仅与对羟基苯甲酸溶液反应、而且能与纤维素中的羟基发生反应,且随引入环氧乙烷增加,纤维素表面会出现一层类似胶状的涂层。产物丙酮萃取液的~1HNMR、13CNMR表征结果表明,产物中含有对羟基苯甲酸乙二醇酯、乙二醇、二乙二醇。证明环氧乙烷不会使对羟基苯甲酸交联于纤维素上,而是形成游离的对羟基苯甲酸乙二醇酯。萃取残留物的FTIR及SEM表征结果表明,环氧乙烷与纳米纤维素反应产物不能被丙酮洗掉,且随着环氧乙烷量引入量增多,产物对纤维间孔隙填充越明显,表明环氧乙烷可与纤维素表面羟基反应,并在纤维素表面形成聚乙二醇。最后,就环氧乙烷对模拟酸化纸张的脱酸与加固作用进行了研究。测定了模拟样经环氧乙烷脱酸前后的pH、最大拉伸强度、耐折度。结果表明,经环氧乙烷处理的模拟纸张,其pH、力学性能均明显提升。说明环氧乙烷不仅对纸张具有脱酸作用,而且具有一定的加固作用。以对羟基肉桂酸、香草酸及丁香酸等纸质降解所含有机酸代替对羟基苯甲酸进行类似脱酸处理,也得到上述类似结论。第二,对环氧乙烷与含烷基及取代有机酸、酸化纤维素及纸张的相互作用进行了研究。以纸张劣化分解的典型含烷基及其取代有机酸、纳米纤维素、纸张为研究对象,按照与前述对羟基苯甲酸与环氧乙烷、纤维素及纸张相互作用研究类似,用~1HNMR、13CNMR、FTIR、SEM、pH计、万能材料试验机、电脑测控耐折度仪等表征手段,对相关产物进行表征。结果表明,再次证明环氧乙烷可与这些有机酸反应,生成相应酸的乙二醇酯,表现出脱酸特性。即环氧乙烷具有脱除有机酸的普适性。并且这种作用适于含有机酸的纸张,使酸性纸张的pH升高,同时由于环氧乙烷自缩合形成聚乙二醇而表现出与纸张的加固作用。特别值得说明的是,所形成的游离酯易于在真空作用下逸出纸张。第三,探究了氩气和氮气分别作为环氧乙烷稀释介质对脱酸性能的影响差异及其机制。将浸渍过有机酸的宣纸经冷冻干燥处理后分别置于氩气和氮气载有环氧乙烷的脱酸箱体中处理,对所得产物的pH及BET微孔进行测试分析。结果表明,经环氧乙烷-氩气处理后的微孔几乎完全消失,而经环氧乙烷-氮气处理后的宣纸仍存在一定程度的微孔。前者纸张pH升高比后者明显。这一结果暗示,在氩气介质中,环氧乙烷更易于进入纤维素孔隙与纤维素及其有机酸作用,从而在纸张纤维微孔中形成更多聚乙二醇,更易与有机酸作用。即氩气比氮气具有更强携带环氧乙烷在纸张纤维中扩散的作用。氩气比氮气具有更强携带环氧乙烷在纸张纤维中的扩散作用也被荧光光谱检测方法所证实。用对羟基苯甲酸溶液浸渍宣纸,再置于环氧乙烷-氩气和氮气脱酸箱体中处理,对其羟基苯甲酸及羟基苯甲酸乙二醇酯的荧光光谱进行了检测。结果表明,两种气氛下脱酸处理前后荧光光谱存在明显差异。在氩气气氛中脱酸处理样,其脱酸产物对羟基苯甲酸乙二醇酯的荧光强度比在氮气气氛中强。这些结果暗示,在氩气气氛中,更易于环氧乙烷与纸张中所含有机酸作用。这与前述两种气体对环氧乙烷扩散作用的差异性的结论一致。为了证明惰性气体氩气比氮气在纸张纤维中更具扩散能力,设计了以两种载气下硝基苯对吸附荧光探针芘磺酸钠纸张荧光淬灭作用的差异性实验。结果表明,相较于无荧光淬灭剂,氩气载气下荧光淬灭剂使纸张荧光探针芘磺酸钠荧光淬灭比氮气载气下较强。该结果说明,氩气作为载气比氮气更易于使淬灭剂在纸张纤维中扩散。本论文从分子水平揭示了环氧乙烷气相纸张脱酸及其加固纸张作用机理,阐释了脱酸载气氩气与氮气对环氧乙烷气相纸张脱酸的差异性根源。这些研究结果对于深化环氧乙烷气相纸质文物脱酸及加固作用提供理论基础,对优化环氧乙烷气相纸张脱酸工艺具有重要应用价值。