纸张是档案等信息资源的重要载体。处于开发和存贮信息资源的需要,人们总是希望那些存有信息的纸张能长期或永久保存下去。但随着时间的推移,纸张由于内外部因素的作用会逐渐发黄变脆,甚至成为不堪入目的碎片,严重制约着档案等信息材料的长久保存和使用。纸张的这种发黄变脆现象,就是人们常说的纸张老化问题。实践证明,能够引起纸张老化的原因既多又复杂,但其中最重要的因素是其制成材料——纤维素在外界条件作用下所发生的氧化、水解角度谈一下纸张的老化过程及应采取的预防措施。
纤维素是纸张的主要组成成分。其分子式为(C6H10O5)n(其中括号内的C6H10O5为葡萄糖基,括号外右下角的n为聚合度),结构式为:
1、每个葡萄糖基中含一个侧链羟基(-OH)和两个环中羟基;
2、纤维素分子是一个相当长的链状大分子结构;
3、每个葡萄糖基之间都是用β——苷键(或氧桥—O—)连接起来的。纤维素分子之间的羟基能够形成具备一定结合能力的氢键,并且聚合度n值越大,分子中所含的羟基数目越多,形成氢键也就越多,纤维素分子间的结合力也就越大,纸张的机械强度和耐老化性能也就越好。
纤维素分子中羟基的存在,一方面对纸张的机械强度起加强作用,另一方面由于这些羟基极易被氧化,生成氧化纤维素削弱分子间的作用力,是引起纸张老化是内在因素之一。在光照条件下,由于氧化剂的介入,纤维素发生氧化反应,生成结构不同于纤维素的一系列氧化纤维素。众所周知,物质的结构决定物质的性质。由于氧化纤维素的结构中已不再含有羟基,所以分子间不能再形成氢键,分子间的结合力减弱了,纤维素的机械强度随之下降,使纸张颜色泛黄,纸张干燥以至脆裂。由些看出,纤维素的氧化反应是引起纸张老化的一个重要原因。
另外,纤维素分子中的羟基由于H和O原子的电负性不同,而使O原子一端带负电,H原子一端带正电,所以当纤维素分子与极性很强的水分子相遇时,按照同性相斥、异性相吸的原理,纤维素分子中的极性氢氧键吸引水分子形成氢键,当吸水量达7%(纸张含水量)时,这部分水叫做纤维素的结合水(也叫安全水分),结合水分子排列具有一定的方向性,能使纤维素润胀,并赋予纸张塑性、柔韧性和好的机械强度。但当纤维素分子中的结合水超过7%(相对温度为60%)时,纤维素发生水解反应,导致苷键(或氧桥)断裂,使纤维素聚合度下降,分子间的作用力降低,链变短,生成小分子易碎的水解纤维素,最终生成葡萄糖分子,使纸张支离破碎失去充当载体的价值。在室温下(15~20℃),纤维素的水解反应速度很慢。但在有酸存在或较高的温度条件下,水解反应速度能够大大加快,促使纸张老化和缩短使用寿命。因此说,纤维素的水解反应也是纸张老化的一个重要原因。
从分析纸张纤维素氧化、水解反应的过程中,我们可以看出:在光照条件下,氧化剂的引入是引起纤维素分子中羟基被氧化的必要条件;酸性物质的存在对纤维素的水解反应具有催化作用;较高的温度使氧化、水解反应速度得以加快。引起氧化反应的氧化剂主要来源于空气中的O2和由空气带来的其它有害气体O3、NO2、CL2等。加速水解反应的酸性物质一是来源于纸张本身(造成工艺中的施胶过程带入),二是来源于空气中的SO2、NO2等有害气体。针对这些情况,为了防止或延缓纸张的老化,延长档案的使用寿命,我们可采取如下措施:
1、贮存档案的库房应采取严格的防光措施;库房内安装空气过滤装置;库温尽量控制在16~20℃之间,相对湿度控制在45~60%之内。
2、采用适当的去酸方法,对现存档案资料进行去酸,使其pH值保持在6.5~8.5之间。
3、对一些特别珍贵的档案原件建议采用真空保存。
以上内容摘自邱玉娥《从纤维素的氧化、水解谈纸张的老化和预防》,发布于《山东档案》1997/3,转载出于分享目的,如有侵权联系删除!
联系客服