含硅化合物的聚氨酯加固液对纸张加固保护的研究

摘要

纸质文物作为我国重要的历史文化遗产，记录着大量的历史信息。然而随着时间的推移，纸质文物受到多种因素的侵蚀和损害，而发生霉变、脆化和损毁。因此开展关于纸质文物的保护工作具有十分重要的意义。本文以聚氨酯为主要原料，分别用无机硅和有机硅、环氧环己烷-环氧氯丙烷对聚氨酯材料进行改性，研制出复合加固液的配方，并对其进行纸张性能的测定，主要研究内容与研究结论如下： 以纳米SiO2基聚氨酯为研究对象，研究了纳米SiO2、HDI含量、纳米SiO2基聚氨酯质量分数对纸张抗张强度、耐折度、撕裂度、白度和光泽度的影响，找到了纳米SiO2基聚氨酯用于纸张加固的适合条件。进行了抗老化实验，耐酸碱实验，防霉抗菌实验和字迹油墨实验；通过光学显微镜、原子力显微镜、扫描电子显微镜观察了纸张纤维的形貌；通过FT-IR和紫外分光光度计测定了纸张的红外吸收光谱和紫外吸收光谱。结果表明，纳米SiO2基聚氨酯能在保持纸张原貌的前提下，有效提高纸张的力学性能，耐酸、耐碱性能，并能有效延缓纸张的老化降解和微生物侵蚀，同时，加固后的纸张仍然保持原有的红外特征吸收峰，并具有很好的抗紫外辐射性能，是一种比较理想的纸质文物加固液。 以有机硅基聚氨酯为研究对象，研究了有机硅基聚氨酯质量分数对纸张性能和外观的影响，找到了有机硅基聚氨酯用于纸张加固的适合条件。 以环氧环己烷-环氧氯丙烷基聚氨酯为研究对象，研究了环氧环己烷-环氧氯丙烷基聚氨酯质量分数对纸张性能和外观的影响，找到了环氧环己烷-环氧氯丙烷基聚氨酯用于纸张加固的适合条件。 通过单因素和正交试验，得到了聚氨酯复合加固液的配方为：纳米SiO2基聚氨酯15%，有机硅基聚氨酯15%，环氧环己烷-环氧氯丙烷基聚氨酯10%。复合加固液涂覆于纸张后，纸张抗张强度、耐折度和撕裂度均有大幅度提高，尤其耐折度增强最为显著。 表面张力、密度、黏度及电导率是化工设计和过程优化中必不可少的基础物性，并且与溶液的热力学性质存在内在联系，因此，对复合加固液的物性进行了测定。结论如下：①表面张力的测定：在283.15K~313.15K，测定了10%~50%不同质量分数的复合加固液的表面张力。用最小二乘法对所研究体系的表面张力进行了关联，确定了模型的参数；实验的平均相对偏差小于0.99%。②密度的测定：在283.15K~313.15K，测定了10%~50%不同质量分数的复合加固液的密度。对所研究体系的密度与温度进行了关联，确定了方程的参数，每个体系的平均相对偏差均小于0.063%。③黏度的测定：在283.15K~313.15K，测定了10%~50%不同质量分数的复合加固液的黏度。用最小二乘法，对所研究体系的黏度与温度的关系进行了关联，确定了方程的参数，平均相对偏差均小于6.3%。④电导率的测定：在283.15K~313.15K，测定了10%~50%不同质量分数的复合加固液的电导率，并且计算出了其相应的摩尔电导率。用Arrhenius方程对所研究的体系的摩尔电导率与温度的关系进行了关联，确定了方程的参数。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景

1.2 纸张损毁的因素分析

1.2.1 内在因素

1.2.2 外在因素

1.3 纸张保护的方法

1.3.1 控制保存环境

1.3.2 除虫

1.3.3 脱酸

1.3.4 加固

1.4 聚氨酯材料的国内外研究现状及其在纸张加固中的应用

1.5 本课题的研究意义和主要内容

2 纳米SiO2基聚氨酯材料对纸张加固保护的研究

2.1 概述

2.2 实验部分

2.2.1 试剂与仪器

2.2.2 合成步骤

2.2.3 纸张涂覆

2.2.4 性能测定

2.4.5 老化实验

2.4.6 耐酸碱实验

2.4.7 防霉抗菌实验

2.4.8 字迹油墨实验

2.4.9 微观形貌测定

2.4.10 外观、质感分析

2.4.11 红外光谱

2.4.12 紫外光谱

2.3 结果与讨论

2.3.1 反应原理

2.3.2 纳米SiO2含量对纸张性能的影响

2.3.3 HDI三聚体含量对纸张性能的影响

2.3.4 纳米SiO2基聚氨酯质量分数对纸张性能的影响

2.3.5 抗老化实验

2.3.6 耐酸碱实验

2.3.7 防霉抗菌实验

2.3.8 字迹油墨实验

2.3.9 微观形貌测定

2.3.10 外观、质感分析

2.3.11 红外光谱

2.3.12 紫外光谱

2.4 小结

3 有机硅基聚氨酯材料对纸张加固保护的研究

3.1 概述

3.2 实验部分

3.2.1 试剂与仪器

3.2.2 合成步骤

3.2.3 纸张涂覆

3.2.4 性能测定

3.3 结果与讨论

3.3.1 反应原理

3.3.2 有机硅基聚氨酯质量分数对纸张性能的影响

3.3.3 字迹油墨实验

3.3.4 外观、质感分析

3.4 小结

4 环氧环己烷-环氧氯丙烷基聚氨酯材料对纸张加固保护的研究

4.1 概述

4.2 实验部分

4.2.1 试剂与仪器

4.2.2 合成步骤

4.2.3 纸张涂覆

4.2.4 性能测定

4.3 结果与讨论

4.3.1 反应原理

4.3.2 环氧环己烷-环氧氯丙烷基聚氨酯质量分数对纸张性能的影响

4.3.3 字迹、油墨实验

4.3.4 外观、质感分析

4.4 小结

5 复合加固液的研制及其对纸张加固保护的研究

5.1 概述

5.2 实验部分

5.2.1 试剂与仪器

5.2.2 正交实验

5.3 结果与讨论

5.3.1 正交实验结果

5.3.2 字迹油墨实验

5.3.3 外观、质感分析

5.4 小结

6 复合加固液的物性测定

6.1 复合加固液表面张力的测定

6.1.1 概述

6.1.2 实验部分

6.1.3 结果与讨论

6.1.4 小结

6.2 复合加固液密度的测定

6.2.1 概述

6.2.2 实验部分

6.2.3 结果与讨论

6.2.4 小结

6.3 复合加固液黏度的测定

6.3.1 概述

3.3.2 实验部分

3.3.3 结果与讨论

6.3.4 小结

6.4 复合加固液电导率的测定

6.4.1 概述

6.4.2 实验部分

6.4.3 结果与讨论

6.4.4 小结

7 结论

参考文献

个人简历及硕士期间发表论文情况

致谢