文档介绍：第一章纸质档案耐久性——纸张
这一章通过学习要求掌握造纸植物纤维原料的质量、化学成分及造纸生产过程与纸张耐久性关系。
第一节造纸植物纤维原料的质量与纸张耐久性关系
一、造纸植物纤维原料的种类
木材纤维原料:针叶木、阔叶木
非木材纤维原料:种毛纤维(棉花)、韧皮纤维(麻类、树皮)、禾本科纤维(草类)
二、植物纤维细胞的结构
(一)植物纤维细胞
“细长的、两头尖、中间空、皮儿厚”的厚壁细胞称为纤维细胞。
(二)植物纤维细胞壁的结构
胞间层
复合胞间层
初生壁木素化学成分
细胞壁
外层
次生壁中层
纤维素、半纤维素化学成分
内层
(三)细胞壁的化学成分
纤维素、半纤维素、木素等
分布状况:(同上)
三、造纸植物纤维原料的质量
(一)纤维形态
与纤维的长度,长宽比及均一性有关。
(二)化学成分的含量
与纤、半纤、木素含量有关
(三)杂细胞含量
与杂细胞含量有关,杂细胞含量少有利于提高纸张强度。
第二节造纸植物纤维化学成分与纸张耐久性
一、纤维素
纤维素是由碳、氢、氧三种元素组成的高分子化合物。
(一)纤维素的结构
第一步:生成葡萄糖
二氧化碳+水葡萄糖+氧气
6CO2+6H2O= C6H12O6+6O2
第二步:生成纤维素
许多葡萄糖纤维素+水
n(C6H12O6) (C6H10O5)n+n(H2O)
纤维素的基本概念:
葡萄糖基(C6H10O5):葡萄糖脱掉一分子(H2O)后的物质。纤维素分子的结构单元,葡萄糖基通过氧桥相互联接在一起。
聚合度(n):表示纤维素分子中葡萄糖基的个数。聚合度的大小表示纤维素分子链的长度,纤维素的聚合度为200~10000,聚合度越大,纸张耐久性越好。
氧桥(—O—):相邻β—葡萄糖分子中C1、C4上的氢氧基脱去一分子水后形成的化学键。氧桥断裂,纤维素聚合度下降,纤维素分子链变短,纸张耐久性下降。
(1)纤维素的直链型结构有利于纸张耐久性
链状结构的化学物链越长,化学稳定性越好;分子间的吸引力越大,强度越大;聚合度越大,分子间的作用力大。
(2) 纤维素分子之间形成的氢键,有利于纸张的耐久性。
一个纤维素分子健上氢氧基中的氢原子与另一个纤分子中的氧原子互相吸引,形成了氢键。
氢键越多,纸张强度越大。
纤维素的结构决定了纤维素具有不溶于水和一般有机溶剂的特点。纸张含纤维素成分越多,质量越好,其耐久性也越好。
(二)纤维素的性质
1、溶解性
常温下,纤维素不溶于水,不溶于有机溶剂和稀碱的溶液中,比较稳定,纤维素不溶于水的性质,有利于纸张的长期保存。
2、水解性(纤维素水解)
(1) 纤维素和水发生化学反应。反应时,氧桥断裂,水分子加入。纤维素由长链的分子变成了短链的分子。这个过程就叫做纤维素的水解。
纤维素部分水解的产物叫水解纤维素,完全水解的产物是葡萄糖。
纤维素水解过程用下列式子表示:
纤维素+水部分水解水解纤维素完全水解葡萄糖
(2) 影响纤维素水解的因素
水分:是纤维素水解的首要条件。库房湿度大,纸张的含水量增加,为纤维素水解提供了条件。
酸:在纤维素水解中起到催化剂的作用。容易电离出带正电的氢离子,吸引氧桥带负电的氧原子,使氧桥结合力减弱,便于水分子加入而发生水解。
酶:是霉菌的分泌物,生物催化剂。
温度:温度越高,水解反应越快。温度升高10倍,纤维素水解反应加快1~2倍。
纤维的种类:不同种类的纤维原料具有不同的水解性。
为了减少纤维素水解反应对档案纸张的破坏,延长档案的寿命,就必须严格控制与调节库房的温湿度、防霉、防酸性有害气体和灰尘。
3、氧化性(纤维素氧化)
(1)纤维素可以与氧化剂发生氧化反应。生成一系列与原来纤维素不同的物质。纤维素水解反应发生在纤维素的氧桥处,而纤维素的氧化反应则发生在纤维素分子的氢氧基上。有的氢氧基变为醛基,有的变为酮基或羧基。纸张中纤维素发生氧化反应后,使氧桥连接减弱,发生断裂,聚合度下降,纸张耐久性受到影响。
(2)影响纤维素氧化的因素
氧与氧化剂:是纤维素氧化的必需因素。氧化剂主要有二氧化氮,臭氧,氯气,二氧化氯,过氧化氢等有害气体。它们都会使纤维素分子发生氧化。
光:光能和空气中的氧气产生光氧化作用,从而加快纤维素的氧化速度,加速对纸张的破坏。
湿度:空气湿度越大,纸张含水量越高,氧化降解速度越快,对纸张的破坏作用越大。
温度:温度升高,纤维度氧化速度加快。
4、光解性(纤维素的光解)
光,特别是紫外线,对纤维素有破坏作用。在无氧情况下,光对纤维素的破坏作用叫光解作用。
从纤维素性质中,可以看出纤维素会受到三大化学反应的破坏,其结果使纤维素变成易碎的水解纤维素和氧化纤维素。
提示:当水、氧、光同时作用于纤维