我国及世界各地的图书、纸质档案和资料浩如烟海,它们在保存的过程中由于纸张纤维的水解而酸化,酸化纸张中的质子自催化降解纸张纤维素,加速破坏纸张。脱酸处理是纸质书籍在储存和修复过程中的最重要环节。目前,常规的纸张脱酸工艺需要将书籍或档案拆开成单页在脱酸溶剂中进行,处理完后需重新装订。这种方法处理周期长、费时费力、破坏了原始的装帧方式;容易使图书皱缩、变形并且会对水溶性字迹容易造成扩散。书籍档案批量整体脱酸是该领域亟待解决的瓶颈性难题,一直是一个挑战。针对我国纸质档案,如建国前后重点整卷档案中碱性、酸性纸张混杂的情况,我国明清古籍善本严重酸化的严峻现实以及纸质档案环保型无公害杀虫灭菌的重大社会需求,本研究设计了环氧乙烷无公害整卷档案批量脱酸与杀虫灭菌的创新工艺,可望解决档案批量整体脱酸和无公害杀虫灭菌的瓶颈性难题。本论文主要包括环氧乙烷批量脱酸工艺的优化,环氧乙烷批量脱酸对纸张的影响,脱酸后书本中的残留量检测以及脱酸后整本图书的保存。通过研究得到以下几点结论:1.针对古旧图书以及档案纸张的类型复杂性,本章选取具有典型代表性的四种纸张模拟样(生宣纸、毛边纸、木浆打印纸以及信纸)进行胶矾水酸化,对这些酸化纸张以及未酸化纸张同时进行环氧乙烷批量脱酸处理。以纸张的颜色变化、pH变化和机械性能变化为评价指标,优化了环氧乙烷整体批量脱酸的工艺。结果表明在温度为30℃,相对湿度为40%,环氧乙烷浓度为l.Og/L,真空度为1kPa,处理时间为lOh的条件下,本脱酸工艺可对酸性纸张进行整体批量脱酸,对碱性纸张不会造成影响;经过环氧乙烷脱酸处理后,纸张的pH显著提高至中性甚至弱碱性;纸张的颜色未发生变化,纸张上各种字迹不受环氧乙烷脱酸处理的影响;纸张的机械性能少许提高,主要因为环氧乙烷在纸张上形成聚合物在纸张纤维间起搭桥作用,同时这些聚合物在表面能够形成疏水性保护膜,提高纸张表面的疏水性,防止水对纸张的溶胀和腐蚀,从而改善纸张的耐老化性,在不同的人工老化条件下均能良好地保持其pH、颜色与机械性能。2.通过测试纸张纤维素的聚合度研究纸张老化的本质,借助FTIR、XRD、TG、SEM、13CNMR和XPS的测试研究了环氧乙烷脱酸处理对纸张纤维的主要官能团,晶型结构,热稳定性以及微观形貌的影响。从微观角度分析环氧乙烷脱酸处理对纸张纤维素的影响。结果表明:经过环氧乙烷整体脱酸处理后的纸张纤维的整体结构并没有发生变化,脱酸处理后的纸张纤维素聚合度在不同的老化条件下的保持率明显高于未处理纸张纤维素的聚合度,相比未处理纸张,环氧乙烷处理纸张具有更好的耐老化性;FTIR分析表明环氧乙烷脱酸处理未对纸张引入新的官能团;XRD及固体13C NMR分析表明环氧乙烷未破坏纸张纤维的结晶结构,而且还减缓老化过程对纸张结晶结构的破坏;环氧乙烷不仅与纸张上的游离质子发生开环反应还与纸张上的酸性基团羧基等发生酯化反应,并形成聚合高分子粘附于纸张纤维上,在纸张纤维间形成搭桥连接,形成疏水性保护膜,提高了纸张纤维间的相互作用力。热分析表明,脱酸处理的纸张含水量更低。XPS分析表明,环氧乙烷脱酸处理并未引起纸张表面组成的变化,但可明显减缓纸张在老化过程中的氧化。3.通过对档案和图书进行整体批量脱酸实际工程应用可以看出,对于不同酸化程度的书籍,经过脱酸处理,纸张的pH均能达到7.5左右,脱酸效果明显。脱酸后的书本上纸张颜色基本无明显变化,纸张上的字迹也没有出现扩散或者褪色的现象,符合文物修复“修旧如旧”的原则。本工艺不需要将书本进行拆分,没有破坏原始的装帧方式,处理后的图书也未出现皱缩变形的情况,而且脱酸效果均匀。此外,脱酸处理后的书本纸张上并未检测出环氧乙烷残留,在排放的尾气中亦未检测出环氧乙烷的成分,说明本工艺是安全的。经过环氧乙烷整体脱酸后的古籍以及书本,需要进行有效的保存,以免这些重要的纸质历史文化遗产在长久保存过程中经常面临一些霉变、虫蛀、酸化脆化、火灾、污染等问题而导致纸质文献濒临毁灭,为防止脱酸后的一些珍贵的纸质文献由于保存不当造成二次酸化,采用四防特藏装俱对脱酸后的纸质文献进行有效保存。环氧乙烷整体批量脱酸工艺可使酸化纸张提高其pH至中性或者弱碱性,对于碱性纸张不会对其有影响,具有良好的脱酸效果,此技术避免了传统脱酸中对纸张浸泡,因此不会引起纸张发皱变形,不会对纸张上的字迹造成影响,处理后无色差,并且提高纸张的耐老化性,为大批量的纸质文献脱酸起到一定的借鉴作用。