一種紙張脫酸液及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種紙張脫酸液及其制備方法，將氟代烷基醚羧酸酯緩慢加入到全氟烷烴溶劑中，攪拌均勻后，再加入堿性脫酸質(zhì)，攪拌使各組分混合均勻，經(jīng)超聲波震蕩后即可得到紙張脫酸液；在所述的紙張脫酸液中，堿性脫酸質(zhì)的含量為0.01?5wt％；氟代烷基醚羧酸酯的含量為0.01?20wt％；余量為全氟烷烴溶劑。該紙張脫酸液對酸化紙張脫酸效果明顯，分散性能好，可長時(shí)間保持穩(wěn)定的分散狀態(tài)，對傳統(tǒng)墨水、鋼筆水、油筆等字跡無影響，綠色環(huán)保，可重復(fù)回收利用，成本較低，可以廣泛應(yīng)用于古籍善本紙張、民國時(shí)期文獻(xiàn)紙張以及現(xiàn)代文獻(xiàn)紙張脫酸處理。
【專利說明】
一種紙張脫酸液及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于紙張脫酸領(lǐng)域，涉及一種紙張脫酸液及其制備方法，特別涉及以氟代 烷基醚羧酸酯作為分散劑的包括堿性脫酸質(zhì)、氟代烷基醚羧酸酯與全氟烷烴溶劑的紙張脫 酸液。
【背景技術(shù)】
[0002] 圖書館、檔案館以及博物館中收藏著浩如煙海的紙質(zhì)文獻(xiàn)。提高紙張耐久性，從而 延長紙質(zhì)文獻(xiàn)的存世壽命是業(yè)界關(guān)注的一個(gè)重要問題。紙張的主要成分為纖維素，決定紙 張耐久性的因素有造紙?jiān)系姆N類、紙張纖維的理化性質(zhì)以及造紙工藝等。我國古代多采 用手工造紙，手工造紙的原料以長纖維的麻、樹皮等材料為主，纖維素含量高，耐久性好。生 產(chǎn)過程中處理?xiàng)l件溫和，不使用強(qiáng)堿、強(qiáng)酸、強(qiáng)氧化劑，對纖維損傷小，對紙張的耐久性有 利。
[0003] 18世紀(jì)末期出現(xiàn)了化學(xué)漿造紙?；瘜W(xué)漿造紙是用化學(xué)的方法在高溫高壓下處理造 紙?jiān)希猿ツ举|(zhì)素及其他雜質(zhì)制成紙漿，再進(jìn)行造紙的方法。造紙用的木材、竹子和稻 草等原料纖維素含量較低，本身呈酸性或在氧化、水解時(shí)易產(chǎn)生酸性衍生物;化學(xué)漿造紙雖 可以除去原料中的大部分木質(zhì)素及其他雜質(zhì)，但處理?xiàng)l件劇烈，對纖維損傷較大;而且大多 使用明礬和松香進(jìn)行施膠處理，引入了大量的酸性介質(zhì);除此之外，在制漿過程中殘留的藥 劑、金屬離子等都不利于紙張的耐久性。一般來說化學(xué)漿紙的預(yù)期壽命為200至500年，但是 日益嚴(yán)重的環(huán)境污染等外來酸性物質(zhì)加劇了紙張的酸化。紙張酸化已成為影響文獻(xiàn)保存的 世界性問題，全世界三分之二的珍貴圖書都處于酸化的威脅中。文獻(xiàn)酸化已成為全球問題， 多國都在研究脫酸工藝、開展脫酸項(xiàng)目。
[0004] 國內(nèi)現(xiàn)有的紙張脫酸專利大多采用水相脫酸法。申請?zhí)枮镃N201510882352.9,專 利名稱為"一步紙張脫酸加固增強(qiáng)劑和方法"的專利，采用四硼酸鹽對紙張進(jìn)行脫酸。申請 號為CN201410257846.3，專利名稱為"甲基硅酸鉀水溶液在紙張脫酸和加固中的應(yīng)用"的專 利，采用甲基硅酸鉀(PMS)的水溶液或醇水混合溶液脫酸。該類方法在脫酸的過程中均需要 紙張與水接觸，紙張容易變形，脫酸后必須進(jìn)行嚴(yán)格的干燥處理。還有一類專利采用特殊的 裝置如超微粒子發(fā)生器或者電弧等技術(shù)進(jìn)行脫酸處理，如申請?zhí)枮镃N201410162299.0,專 利名稱為"一種簡便高效的紙張脫酸方法"的專利，采用超微粒子發(fā)生器進(jìn)行脫酸處理。申 請?zhí)枮镃N201210112383.2，專利名稱為"電弧放電紙張脫酸裝置及方法"的專利，采用電弧 技術(shù)進(jìn)行脫酸。該類方法設(shè)備價(jià)格昂貴，單次批量處理的文獻(xiàn)數(shù)量少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種包括堿性脫酸質(zhì)、氟代烷基醚羧酸酯和全氟烷烴溶 劑的紙張脫酸液，本發(fā)明制備的紙張脫酸液成分均勻、性質(zhì)穩(wěn)定，既可以用于單頁紙張脫 酸，也可以用于整本書籍脫酸。
[0006] 本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供上述紙張脫酸液的制備方法。
[0007] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：
[0008] 一種紙張脫酸液，所述紙張脫酸液含有如下重量百分比的組分：
[0009] 堿性脫酸質(zhì) 0.01-5wt%
[0010] 氟代烷基醚羧酸酯 0.01_20wt%
[0011] 余量為全氟烷烴溶劑；
[0012] 所述堿性脫酸質(zhì)選自pH值為堿性的金屬氧化物、金屬氫氧化物、金屬碳酸鹽和金 屬碳酸氫鹽中的一種或幾種。
[0013] 進(jìn)一步的，所述紙張脫酸液含有如下重量百分比的組分：
[0014] 堿性脫酸質(zhì) lwt%
[0015] 氟代烷基醚羧酸酯 10wt%
[0016] 余量為全氟烷烴溶劑；
[0017] 所述堿性脫酸質(zhì)選自pH值為堿性的金屬氧化物、金屬氫氧化物、金屬碳酸鹽和金 屬碳酸氫鹽中的一種或幾種。
[0018] 由于實(shí)際生產(chǎn)工藝條件的原因，紙張中往往加入鎂鹽或者鈣鹽作為填料，本發(fā)明 選取常見的鎂元素或者鈣元素的無機(jī)物為堿性脫酸質(zhì)，既可以中和紙張中的酸性物質(zhì)，又 不會引入其他元素，避免可能存在的副反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)。
[0019] 以氟代烷基醚羧酸酯為表面活性劑，可以有效降低全氟烷烴溶劑的表面張力，增 溶堿性脫酸質(zhì)，形成穩(wěn)定的分散液。
[0020] 使用全氟烷烴為溶劑，解決了水相脫酸法易造成紙張起皺變形的問題;且由于全 氟烷烴溶劑揮發(fā)性好，脫酸處理后紙張快速干燥，溶劑可以輕松回收再利用;全氟烷烴溶劑 表面張力低、滲透能力強(qiáng)，堿性脫酸質(zhì)粒徑小、反應(yīng)活性高，有利于紙張脫酸液深入纖維內(nèi) 部中和酸性物質(zhì)，脫酸處理快速、徹底、均勻性好。
[0021 ]進(jìn)一步的，所述金屬氧化物選自氧化鎂和氧化鈣中的一種或兩種；
[0022] 所述金屬氫氧化物選自氫氧化鎂和氫氧化鈣中的一種或兩種；
[0023] 所述金屬碳酸鹽選自碳酸鎂和碳酸鈣中的一種或兩種；
[0024] 所述金屬碳酸氫鹽選自碳酸氫鎂、碳酸氫鈣中的一種或兩種。
[0025] 進(jìn)一步的，所述堿性脫酸質(zhì)的粒徑為lOnm-lOym。
[0026] 進(jìn)一步的，所述氟代烷基醚羧酸酯具有式(1)所示的結(jié)構(gòu)；
[0027] (1)
[0028] 式中也士獨(dú)立地為碳原子數(shù)為1-5的烷基或氟代烷基;η的值為1-5。
[0029] 進(jìn)一步的，所述氟代烷基醚羧酸酯具有式(2)所示的結(jié)構(gòu)；
(2)[0031 ]進(jìn)一步的，所述氟代烷基醚羧酸酯具有式(3)所示的結(jié)構(gòu)；
[0030]
[0032]
(3)
[0033] 式中：R3、R4獨(dú)立地為碳原子數(shù)為1-5的烷基或氟代烷基;η的值為1-3。
[0034] 進(jìn)一步的，所述氟代烷基醚羧酸酯具有式(4)所示的結(jié)構(gòu)；
[0035]
[0036] 進(jìn)一步的，所述的全氟烷烴溶劑選自全氟環(huán)己烷、全氟甲基環(huán)己烷、全氟甲苯、全 氟辛烷或全氟壬烷。
[0037] -種制備上述紙張脫酸液的方法，該方法包括如下步驟：
[0038] 將氟代烷基醚羧酸酯緩慢加入到全氟烷烴溶劑中，攪拌均勻后，再加入堿性脫酸 質(zhì)，攪拌使各組分混合均勻，得到所述紙張脫酸液；
[0039] 所述紙張脫酸液中含有0.01_5wt%的堿性脫酸質(zhì)，0.01_20wt%的氟代烷基醚羧 酸酯，余量為全氟烷烴溶劑。
[0040]本發(fā)明的有益效果如下：
[0041 ]本發(fā)明技術(shù)方案中的堿性脫酸質(zhì)為微納米尺寸的堿性物質(zhì)，易與紙張中的酸性物 質(zhì)發(fā)生酸堿中和反應(yīng)，從而提升紙張的冷抽提pH值;氟代烷基醚羧酸酯作為表面活性劑，可 以降低全氟烷烴溶劑的表面張力，有助于將堿性脫酸質(zhì)分散于全氟烷烴溶劑中，并形成穩(wěn) 定的分散液。
[0042] 本發(fā)明紙張脫酸液的制備簡單，對堿性脫酸質(zhì)的形態(tài)及制備過程要求低，不需要 對堿性脫酸質(zhì)進(jìn)行改性，分散液可以采取蒸餾的方式回收再利用。
【具體實(shí)施方式】
[0043] 為了更清楚地說明本發(fā)明，下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。
[0044] 實(shí)施例1
[0045] 紙張脫酸液的制備
[0046]在磁力攪拌下，將10g氟代壬基醚乙酸酯加入到89g全氟辛烷溶劑中，攪拌均勻后， 再加入lg氧化鎂，室溫下以20kHz的超聲波頻率超聲震蕩10分鐘，即可得到紙張脫酸液。
[0047] 本實(shí)施例中所用的氧化鎂粒徑為90nm。
[0048] 將上述紙張脫酸液裝于噴壺內(nèi)，在紙張表面均勻地噴兩遍，在室溫下將紙張自然 晾干。
[0049]本實(shí)施例中所用的紙張是質(zhì)量為2g的單宣，其定量為25g/m2。
[0050] 實(shí)施例2 [0051]紙張脫酸液的制備
[0052]在磁力攪拌下，將1500g氟代癸基醚甲酯分三次加入到7500g全氟辛烷溶劑中，攪 拌均勻后，再加入375g氧化鈣，室溫下以40kHz的超聲波頻率超聲震蕩30分鐘，即可得到紙 張脫酸液。
[0053] 本實(shí)施例中所用的氧化媽粒徑為200nm。
[0054] 將上述紙張脫酸液裝于噴壺內(nèi)，在書籍內(nèi)的每頁紙張表面均勻地噴兩遍，然后進(jìn) 行真空干燥。
[0055]本實(shí)施例中所用的書籍是質(zhì)量為270g，頁數(shù)為200頁的闊葉木漿抄造的簡裝書，其 紙張的定量為50g/m2。
[0056] 實(shí)施例3 [0057]紙張脫酸液的制備
[0058]在磁力攪拌下，將20g氟代庚基醚乙酸酯加入到75g全氟辛烷溶劑中，攪拌均勻后， 再加入5g氫氧化鎂，室溫下以30kHz的超聲波頻率超聲震蕩10分鐘，即可得到紙張脫酸液。 [0059]本實(shí)施例中所用的氫氧化鎂粒徑為1 OOnm。
[0060] 將紙張浸泡于上述紙張脫酸液中，浸泡時(shí)間為30分鐘，取出所述的紙張，室溫下自 然晾干。
[0061] 本實(shí)施例中所用的紙張是質(zhì)量為4g的竹紙，其定量為20g/m2。
[0062] 實(shí)施例4
[0063]在磁力攪拌下，將350g氟代庚基醚甲酯分三次加入到7500g全氟辛烷溶劑中，攪拌 均勻后，再加入l〇g氫氧化鈣，室溫下以20kHz的超聲波頻率超聲震蕩15分鐘，即可得到紙張 脫酸液。
[0064] 本實(shí)施例中所用的氫氧化|丐粒徑為40nm。
[0065] 將整本書籍浸泡于上述紙張脫酸液中，浸泡時(shí)間為1小時(shí)，取出所述的書籍，真空 干燥。
[0066]本實(shí)施例中所用的書籍是：質(zhì)量為200g，頁數(shù)為118頁的針葉木漿抄造的書籍，其 紙張的定量為65g/m2。
[0067] 對比例1
[0068]與實(shí)施例1相同，不同的是氟代壬基醚乙酸酯的用量為8g，氧化鎂的用量為lg。
[0069] 對比例2
[0070] 與實(shí)施例1相同，不同的是氟代壬基醚乙酸酯的用量為5g，氧化鎂的用量為lg。
[0071] 對比例3
[0072] 與實(shí)施例1相同，不同的是氟代壬基醚乙酸酯的用量為12g，氧化鎂的用量為lg。
[0073] 對比例4
[0074] 與實(shí)施例1相同，不同的是氟代壬基醚乙酸酯的用量為18g，氧化鎂的用量為lg。
[0075] 對實(shí)施例1、實(shí)施例2、實(shí)施例3、實(shí)施例4、對比例1、對比例2、對比例3和對比例4中 經(jīng)處理后的紙張的性能測試如下表1所示。
[0076] 表 1
[0077]
[0079]顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對 本發(fā)明的實(shí)施方式的限定，對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可 以做出其它不同形式的變化或變動，這里無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉，凡是屬于本發(fā) 明的技術(shù)方案所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種紙張脫酸液，其特征在于，所述紙張脫酸液含有如下重量百分比的組分： 堿性脫酸質(zhì) 0.01-5wt% 氟代烷基醚羧酸酯 0.01-20wt % 余量為全氟烷烴溶劑； 所述堿性脫酸質(zhì)選自pH值為堿性的金屬氧化物、金屬氫氧化物、金屬碳酸鹽和金屬碳 酸氫鹽中的一種或幾種。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的紙張脫酸液，其特征在于，所述紙張脫酸液含有如下重量百分 比的組分： 堿性脫酸質(zhì) lwt% 氟代烷基醚羧酸酯 l〇wt% 余量為全氟烷烴溶劑； 所述堿性脫酸質(zhì)選自pH值為堿性的金屬氧化物、金屬氫氧化物、金屬碳酸鹽和金屬碳 酸氫鹽中的一種或幾種。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的紙張脫酸液，其特征在于： 所述金屬氧化物選自氧化鎂和氧化鈣中的一種或兩種;所述金屬氫氧化物選自氫氧化 鎂和氫氧化鈣中的一種或兩種； 所述金屬碳酸鹽選自碳酸鎂和碳酸鈣中的一種或兩種； 所述金屬碳酸氫鹽選自碳酸氫鎂和碳酸氫鈣中的一種或兩種。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的紙張脫酸液，其特征在于:所述堿性脫酸質(zhì)的粒徑為10nm-ΙΟμπ?ο5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的紙張脫酸液，其特征在于:所述氟代烷基醚羧酸酯具有式 (1) 所示的結(jié)構(gòu)；式中:Ri、R2獨(dú)立地為碳原子數(shù)為1-5的烷基或氟代烷基;η的值為1-5。6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的紙張脫酸液，其特征在于:所述氟代烷基醚羧酸酯具有式 (2) 所示的結(jié)構(gòu)；7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的紙張脫酸液，其特征在于:所述氟代烷基醚羧酸酯具有式 (3) 所示的結(jié)構(gòu)；其中:R3、R4獨(dú)立地為碳原子數(shù)為1-5的烷基或氟代烷基;η的值為1-3。8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的紙張脫酸液，其特征在于:所述氟代烷基醚羧酸酯具有式 (4)所示的結(jié)構(gòu)；9. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的紙張脫酸液，其特征在于:所述的全氟烷烴溶劑選自全氟 環(huán)己烷、全氟甲基環(huán)己烷、全氟甲苯、全氟辛烷或全氟壬烷。10. -種制備如權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的紙張脫酸液的方法，其特征在于，該方法 包括如下步驟： 將氟代烷基醚羧酸酯緩慢加入到全氟烷烴溶劑中，攪拌均勻后，再加入堿性脫酸質(zhì)，攪 拌并超聲波震蕩使各組分混合均勻，得到所述紙張脫酸液； 所述紙張脫酸液中含有〇. 〇l_5wt %的堿性脫酸質(zhì)，0.01-20wt %的氟代烷基醚羧酸酯， 余量為全氟烷烴溶劑。
【文檔編號】D21H25/18GK105862513SQ201610257571
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月22日
【發(fā)明人】田周玲, 陳紅彥, 張銘, 任珊珊, 易曉輝, 龍堃, 閆智培
【申請人】國家圖書館