纸质档案保护加固研究,是跨越了材料学、环境科学、历史、化学、档案学等学科的综合性交叉学科,由于在造纸过程中使用的原料、添加物、保存环境的多样性和不确定性以及各类字迹油墨组成成分的复杂性造成了这一课题的研究具有较大的难度,尤其是油溶性染料字迹极易发生褪色、扩散,倘若不及时加以保护,此类档案则会失去其承载的历史信息。我们以自己研制设计的油溶性染料字迹加固剂和不同的纸张类型作为研究对象,通过对加固前后纸张和圆珠笔字迹的物理性能和化学性能表征对比,来揭示此方法对字迹和纸张的作用机制,为此类纸张档案的加固保护提供理论支持。针对这个问题,开展了以下研究:1.我们研制出的油溶性染料字迹加固剂可以对圆珠笔、复写纸类字迹档案进行固色,包括两种组分,A组分主要成分为磷钨酸、磷酸、乙醇、蒸馏水按一定质量比混合而成,B组分是氢氧化钡的甲醇溶液。采用大分子杂多酸和碱土金属氢氧化物与油溶性染料共沉,形成色淀,可以有效解决用圆珠笔和复写纸书写的档案字迹易淡色、褪色、渗化等问题,提高字迹和纸张耐久性。2.使用紫外光照老化、干热加速老化、湿热加速老化对五种不同类型的纸张和圆珠笔油墨进行耐老化性测试,测定制备的模拟样品在加固前后的抗张强度、伸长率、耐折度和撕裂度来对纸张的物理性能比较,使用色差探究紫外光照前后加固剂对纸张和油墨的色泽保护,测量pH来判定纸张加固后的碱残留。实验证明:经加固过的纸张样品老化前后在各个物理性能指标上均表现出具有较高的保持率,且呈弱碱性;紫外光照后,已加固油墨样品经过紫外光照后色差值均小于未加固样品。3.利用UV-vis光谱对加固后紫外光照前后的圆珠笔油墨和纸张进行检测比较,验证光致变色效应在纸张上的应用和油墨的固色效果;加固剂中的磷钨酸钡作为杂多酸盐也在紫外光照下能够形成杂多蓝,这一结论与XPS测试结果一致,从而很好保护纸张纤维素不受到外界光的侵害。进一步探究加固剂对纸张的作用,继续以五种不同类型的纸张作为研究对象,采用ATR-FTIR比较加固前后纸张官能团得出加固剂对纸张并无破坏作用,SEM拍照观察比较纤维形貌,接触角测试表明纸张的疏水性增强,对此类档案在潮湿环境中的保存具有积极意义。TG曲线进一步说明了已加固的纸张的抗热老化性增强。4.基于对不同类型纸张在加固前后的宏观和微观层面的观察比较,结合UV-vis光谱图,可得出加固剂对纸张和油墨的加固机理:油溶性染料字迹加固剂能使各种油溶性染料质子化,再与氢氧化钡的甲醇饱和溶液作用形成磷钨酸钡与染料的复合色淀,该色淀附着于纸张纤维之上,实现油溶性染料在纸张纤维上的固化,不发生油渗、扩散,也不受紫外光照的影响来达到对圆珠笔字迹的固色,保持原貌;众所周知,纸张的主要成分是纤维素,其中含有大量的O-H,而加固剂中磷酸钡和磷钨酸钡其中的氧原子与纤维素中的羟基形成大量氢键,并且中和纸张中的酸性物质,既起到了加固作用,也有一定的脱酸作用,氢键将纤维素大分子紧紧地的连接在一起,在这种连接力下纤维素结合更加稳固,宏观上表现出力学性质增强的效果。