水性氟碳乳液加固保護紙質檔案的可行性研究

歐秀花

摘 要：為探討水性氟碳乳液加固保護紙質檔案的可行性，選取HT型水性氟碳乳液作為加固材料，分別從模擬試樣——宣紙和紅、藍墨水等字跡經水性氟碳乳液加固后的外觀變化、耐酸堿性等方面進行研究。結果表明，濃度為5%～7%的HT型水性氟碳乳液可使加固的紙張保持原有質感，耐折強度、耐熱、耐酸堿等性能均有所改善，并且對紅墨水、藍黑墨水等字跡具有一定的保護作用。

關鍵詞：水性氟碳乳液；紙質檔案；紙張；字跡

Abstract： Aiming to research the feasibility for conservation and reinforcement of paper archives by Fluorine polymer， simulated specimens such as rice paper and writing materials（red ink，blue-black ink etc.） reinforced by Fluorine polymer are studied from appearance changes，acid and alkali resistance and so on. The results show that simulated specimens reinforced could contain its origin feeling and strength， improving its anti-heating， acid and alkali resistance. Meanwhile， protective effect of writing materials（red ink，blue-black ink etc.） is improved significantly when the concentration of Fluorine polymer is 5～7%.

Key words： Fluorine polymer；Paper archives；Paper；Writing materials

1 引言

高分子材料加固法作為紙質檔案加固保護處理的有效方法之一，是近年來紙質檔案保護領域研究的熱點之一[1]。該法將材料噴涂在紙質檔案表面，可抑制或減緩外界不良因素對紙質檔案造成潛在的破壞作用。然而，普通高分子老化性能不盡如人意，對紙質檔案不能進行長期有效的加固保護。此外，目前許多專家和學者對紙質檔案加固材料的研究多數只是單純地考慮對載體紙張的影響，而忽略了對記錄材料字跡耐久性影響的研究。

HT型水性氟碳乳液是特種丙烯酸酯類和特種氟樹脂共聚物陰離子型乳液，該種材料具有優異的耐候性、耐腐蝕性、耐酸堿、無有機溶劑，無毒無害，是一種綠色環保型的高分子材料。本文從紙質檔案的載體材料和記錄材料兩方面著手，試探討HT型水性氟碳乳液作為紙質檔案加固材料的可行性。

2 實驗部分

2.1 儀器與材料。WSD-ⅢA白度色度儀（北京康光儀器有限公司）；ZZD-135MIT耐折度儀（長春市永新試驗儀器有限公司）；宣紙（安徽涇縣雙龍宣紙廠）；NaOH（AR，開封市芳晶化學試劑有限公司）；HCl（AR，洛陽昊華化學試劑有限公司）；無水乙醇（AR，天津市河東區紅巖試劑廠）；HT型水性氟碳乳液（北京潤博恒通科技有限公司）；純藍墨水、紅墨水（英雄牌，上海墨水廠）；碳素墨水（皇冠牌，桂林福玄化工制品有限公司）；墨汁（一得閣，北京一得閣墨業有限責任公司）；印泥（工字牌，682型，上海氣槍廠）；藍黑墨水（鴕鳥牌，313型，天津市鴕鳥墨水有限公司）。

2.2 實驗方法

2.2.1 試樣制備。選用宣紙作為模擬紙張，將實驗用宣紙置于相對濕度50±2%、溫度23±1℃的恒溫恒濕箱中，24小時后取出，裁成規格為15mm×150mm和50mm×50mm大小，備用。選取紅墨水、純藍墨水、藍黑墨水、碳素墨水、墨汁和印泥作為字跡材料，分別將各字跡涂刷在規格50mm×50mm大小宣紙上，備用。

2.2.2 加固液的準備?？紤]到紙張遇水之后纖維素會吸水潤漲，紙張會出現皺褶、強度下降以及字跡出現洇散、褪色現象。加之，有機溶劑易揮發，可減少揮發過程中紙張和字跡產生的應力，丙酮毒性較無水乙醇大。故本實驗選取無水乙醇作為水性氟碳乳液的稀釋劑。用無水乙醇作稀釋劑，分別配制成濃度為0%、2%、5%、7%和10%的水性氟碳乳液，備用。

2.2.3 試樣加固方法。在平滑的桌面上，放一張油紙，將已準備好的試樣平鋪在油紙上，用毛筆蘸取加固液，均勻地涂在試樣正面，晾干，揭下再涂反面，整個操作過程要涂均勻。

2.2.4 老化方法[2][3]。若采用自然老化的方式來衡量加固材料的加固效果，耗費時間長，故本實驗采用人工加速老化方法。將試樣置于溫度105±5℃恒溫恒濕箱中，加熱72h后，取出，冷卻至室溫，避光保存，備用。

2.2.5 加固效果評價方法[4][5][6]

3 結果與討論

3.1 加固材料對紙張保護效果

3.1.1 加固后外觀變化。不同濃度的水性氟碳乳液加固后，紙張外觀變化情況如表1所示。

表1 加固后紙張外觀變化

由表1可知，經不同濃度的水性氟碳乳液加固紙張后，紙張顏色變化和質感有所不同。其中，濃度為2%的水性氟碳乳液加固后紙張色差變化最小，其值為0.37NBS。當水性氟碳乳液濃度低于7%時，紙張顏色和質感變化不明顯，隨著濃度的增加，水性氟碳乳液加固后紙張外觀變化也越大。當濃度大于10%時，水性氟碳乳液加固后紙張的色差變化最大，高達1.77NBS，紙張外觀和質感均發生明顯變化。這與水性氟碳乳液的成膜性以及水性氟碳乳液自身所呈現乳白色有關。濃度較大時，水性氟碳乳液在紙張表面形成的膜層較厚，因而紙張外觀變化明顯。

3.1.2 加固后紙張強度變化。耐折度是衡量紙張機械強度的重要指標之一。耐折度大小反映了加固保護材料后紙張柔韌性的變化情況。不同濃度的水性氟碳乳液加固保護后，紙張耐折度變化如圖1所示。

由圖1可知，濃度為2%、5%、7%和10%的水性氟碳乳液加固后，紙張的橫向強度和縱向強度均比對照組有所提高。紙張的橫向強度由對照組的13次，提高到33、45、70和100；縱向強度也分別提高到35、56、71和138。隨水性氟碳乳液濃度的增加，紙張的耐折度也隨之增加。這是由于水性氟碳乳液填充到纖維之間，黏合了斷裂纖維，從而增強了紙張的強度?？紤]到水性氟碳乳液濃度過大，會造成纖維之間產生顯著的應力，因而實際操作過程中，水性氟碳乳液的使用濃度應小于10%。

圖1 加固后紙張強度變化 圖2 加固后紙張耐酸、耐堿性

3.1.3 耐干熱老化。紙張的熱老化是衡量加固保護材料性能的重要依據之一。不同濃度的水性氟碳乳液加固干熱老化后，紙張的外觀變化及耐折度如表2所示。

表2 耐干熱老化后紙張外觀變化及耐折度變化

由表2可知，濃度大于7%的水性氟碳乳液加固后，紙張出現了變硬現象，顏色也發生了變化，即△E>1.87NBS。根據色度學原理，當△E>1.5NBS時，紙張出現可見變化，這不符合檔案保護中“修舊如舊，保持原貌”原則。由表2也可得知，當水性氟碳乳液濃度在2%～7%時，干熱老化后，紙張的耐折強度均比對照組有所增強，但當水性氟碳乳液濃度大于10%時，紙張強度出現了明顯降低現象。

3.1.4 耐酸耐堿性。酸性水解和堿性水解均會使紙張纖維斷裂，導致紙張強度降低。通過測試加固后紙張的耐酸堿性腐蝕性能，可衡量加固材料的加固效果。經不同濃度水性氟碳乳液加固后，紙張耐酸、堿性情況，見圖2。

由圖2可知，隨著水性氟碳乳液濃度的增加，紙張的耐酸堿性能呈增強趨勢。空白試樣浸泡酸堿后均出現明顯褶皺，強度較水性氟碳乳液加固組顯著下降，經濃度為5%～7%的水性氟碳乳液加固，紙張外觀無明顯變化，且強度較空白紙張有所增強。這是由于空白試樣纖維親水性能強，易被酸堿侵蝕。被水性氟碳乳液加固后，紙纖維之間被覆蓋或包覆一層保護膜，可阻止或降低酸堿對紙纖維的侵蝕作用。

3.2 加固材料對字跡保護效果。字跡作為紙質檔案的記錄材料，是紙質檔案的重要組成部分。因而，對紙質檔案的加固保護時，不僅要考慮加固材料對紙張的影響，還要慎重考慮對字跡耐久性的影響。由上述實驗得知，濃度5%～7%的水性氟碳乳液對紙張的加固效果良好，故以下實驗選取濃度為6%水性氟碳乳液作為加固材料，考察對加固后字跡耐久性的影響。

3.2.1 加固后外觀變化。加固后字跡的外觀變化情況，如表3所示。

表3 加固后字跡的變化情況

（注：“++++”表示字跡嚴重洇散、褪色；“+++”表示字跡洇散、褪色；“++”表示字跡輕微洇散、褪色；“+”表示字跡輕微洇散；“-”表示字跡不洇散。下文標識均同此。 ）

由表3可知，濃度6%水性氟碳乳液加固后，紅墨水、純藍墨水等字跡的外觀變化均小于無水乙醇、蒸餾水加固組。水性氟碳乳液加固組中，紅墨水、純藍墨水、碳素墨水出現了輕微洇散、褪色現象。碳素墨水含有的油性成分因遇有機溶劑乙醇出現明顯擴散現象。墨汁和印泥因其字跡色素成分穩定，因而肉眼觀察外觀無明顯變化。

表5 各字跡耐堿情況

由表4和表5可知，經水性氟碳乳液加固后，字跡的耐酸、耐堿性均比無水乙醇和蒸餾水加固組強。濃度6%水性氟碳乳液加固后，各字跡對酸堿有一定的抵制作用。其中，以墨汁字跡的效果最好。這與水性氟碳乳液在字跡表面形成一層薄膜有關，該膜在一定程度上阻止了外界酸堿對字跡的破壞作用。

表6 各字跡的耐氧化性

由表6可知，經水性氟碳乳液加固后，各種字跡的耐氧化性有所提高，其中以墨汁和印泥的耐氧化能力最強。水性氟碳乳液獨特的C-F結構阻止氧化劑H2O2對字跡色素的氧化作用，因而，在一定程度上可避免字跡被氧化褪色。

4 結論

通過不同濃度水性氟碳乳液加固紙張的外觀變化、強度變化、耐酸堿等方面的研究，得出以下結論：

1.水性氟碳乳液可增強紙張的機械強度，當濃度為5%～7%時，對紙張有較好的加固效果；加固后紙張的耐酸堿、耐干熱老化等性能有所增強。同時，紙張外觀無明顯變化，遵循紙質檔案保護的“修舊如舊，保持原貌”原則。

2.加固后的字跡未出現明顯的擴散現象，并且字跡的耐酸堿性、耐氧化能力有所增強。

3.水性氟碳乳液綠色環保、耐候性好、耐酸堿腐蝕性好，可考慮用于紙質檔案加固保護中。

參考文獻：

[1]徐方圓，邱建輝，孫振乾等.含氟聚合物加固保護紙質檔案研究[J].文物保護與考古科學，2004（4）：1～5.

[2]郭莉珠.檔案保護技術學教程[M].北京：中國人民大學出版社，2008.

[3]王蕙貞.文物保護學[M].北京：文物出版社，2009.

[4]國家檔案局檔案科學技術研究所，檔案保護技術實用手冊編委會.檔案保護技術實用手冊[M].北京：中國檔案出版社，1994：369.

[5]孫秀如.中國人肉眼對表色色差鑒別的實驗研究[J].心理學報，1996，28（1）.

[6]何韻旺.色彩基礎[M].北京：北京理工大學出版社，2009.

（作者單位：天水師范學院 來稿日期：2014-02-18）

3.1.2 加固后紙張強度變化。耐折度是衡量紙張機械強度的重要指標之一。耐折度大小反映了加固保護材料后紙張柔韌性的變化情況。不同濃度的水性氟碳乳液加固保護后，紙張耐折度變化如圖1所示。

由圖1可知，濃度為2%、5%、7%和10%的水性氟碳乳液加固后，紙張的橫向強度和縱向強度均比對照組有所提高。紙張的橫向強度由對照組的13次，提高到33、45、70和100；縱向強度也分別提高到35、56、71和138。隨水性氟碳乳液濃度的增加，紙張的耐折度也隨之增加。這是由于水性氟碳乳液填充到纖維之間，黏合了斷裂纖維，從而增強了紙張的強度。考慮到水性氟碳乳液濃度過大，會造成纖維之間產生顯著的應力，因而實際操作過程中，水性氟碳乳液的使用濃度應小于10%。

圖1 加固后紙張強度變化 圖2 加固后紙張耐酸、耐堿性

3.1.3 耐干熱老化。紙張的熱老化是衡量加固保護材料性能的重要依據之一。不同濃度的水性氟碳乳液加固干熱老化后，紙張的外觀變化及耐折度如表2所示。

表2 耐干熱老化后紙張外觀變化及耐折度變化

由表2可知，濃度大于7%的水性氟碳乳液加固后，紙張出現了變硬現象，顏色也發生了變化，即△E>1.87NBS。根據色度學原理，當△E>1.5NBS時，紙張出現可見變化，這不符合檔案保護中“修舊如舊，保持原貌”原則。由表2也可得知，當水性氟碳乳液濃度在2%～7%時，干熱老化后，紙張的耐折強度均比對照組有所增強，但當水性氟碳乳液濃度大于10%時，紙張強度出現了明顯降低現象。

3.1.4 耐酸耐堿性。酸性水解和堿性水解均會使紙張纖維斷裂，導致紙張強度降低。通過測試加固后紙張的耐酸堿性腐蝕性能，可衡量加固材料的加固效果。經不同濃度水性氟碳乳液加固后，紙張耐酸、堿性情況，見圖2。

由圖2可知，隨著水性氟碳乳液濃度的增加，紙張的耐酸堿性能呈增強趨勢?？瞻自嚇咏菟釅A后均出現明顯褶皺，強度較水性氟碳乳液加固組顯著下降，經濃度為5%～7%的水性氟碳乳液加固，紙張外觀無明顯變化，且強度較空白紙張有所增強。這是由于空白試樣纖維親水性能強，易被酸堿侵蝕。被水性氟碳乳液加固后，紙纖維之間被覆蓋或包覆一層保護膜，可阻止或降低酸堿對紙纖維的侵蝕作用。

3.2 加固材料對字跡保護效果。字跡作為紙質檔案的記錄材料，是紙質檔案的重要組成部分。因而，對紙質檔案的加固保護時，不僅要考慮加固材料對紙張的影響，還要慎重考慮對字跡耐久性的影響。由上述實驗得知，濃度5%～7%的水性氟碳乳液對紙張的加固效果良好，故以下實驗選取濃度為6%水性氟碳乳液作為加固材料，考察對加固后字跡耐久性的影響。

3.2.1 加固后外觀變化。加固后字跡的外觀變化情況，如表3所示。

表3 加固后字跡的變化情況

（注：“++++”表示字跡嚴重洇散、褪色；“+++”表示字跡洇散、褪色；“++”表示字跡輕微洇散、褪色；“+”表示字跡輕微洇散；“-”表示字跡不洇散。下文標識均同此。 ）

由表3可知，濃度6%水性氟碳乳液加固后，紅墨水、純藍墨水等字跡的外觀變化均小于無水乙醇、蒸餾水加固組。水性氟碳乳液加固組中，紅墨水、純藍墨水、碳素墨水出現了輕微洇散、褪色現象。碳素墨水含有的油性成分因遇有機溶劑乙醇出現明顯擴散現象。墨汁和印泥因其字跡色素成分穩定，因而肉眼觀察外觀無明顯變化。

表5 各字跡耐堿情況

由表4和表5可知，經水性氟碳乳液加固后，字跡的耐酸、耐堿性均比無水乙醇和蒸餾水加固組強。濃度6%水性氟碳乳液加固后，各字跡對酸堿有一定的抵制作用。其中，以墨汁字跡的效果最好。這與水性氟碳乳液在字跡表面形成一層薄膜有關，該膜在一定程度上阻止了外界酸堿對字跡的破壞作用。

表6 各字跡的耐氧化性

由表6可知，經水性氟碳乳液加固后，各種字跡的耐氧化性有所提高，其中以墨汁和印泥的耐氧化能力最強。水性氟碳乳液獨特的C-F結構阻止氧化劑H2O2對字跡色素的氧化作用，因而，在一定程度上可避免字跡被氧化褪色。

4 結論

通過不同濃度水性氟碳乳液加固紙張的外觀變化、強度變化、耐酸堿等方面的研究，得出以下結論：

1.水性氟碳乳液可增強紙張的機械強度，當濃度為5%～7%時，對紙張有較好的加固效果；加固后紙張的耐酸堿、耐干熱老化等性能有所增強。同時，紙張外觀無明顯變化，遵循紙質檔案保護的“修舊如舊，保持原貌”原則。

2.加固后的字跡未出現明顯的擴散現象，并且字跡的耐酸堿性、耐氧化能力有所增強。

3.水性氟碳乳液綠色環保、耐候性好、耐酸堿腐蝕性好，可考慮用于紙質檔案加固保護中。

參考文獻：

[1]徐方圓，邱建輝，孫振乾等.含氟聚合物加固保護紙質檔案研究[J].文物保護與考古科學，2004（4）：1～5.

[2]郭莉珠.檔案保護技術學教程[M].北京：中國人民大學出版社，2008.

[3]王蕙貞.文物保護學[M].北京：文物出版社，2009.

[4]國家檔案局檔案科學技術研究所，檔案保護技術實用手冊編委會.檔案保護技術實用手冊[M].北京：中國檔案出版社，1994：369.

[5]孫秀如.中國人肉眼對表色色差鑒別的實驗研究[J].心理學報，1996，28（1）.

[6]何韻旺.色彩基礎[M].北京：北京理工大學出版社，2009.

（作者單位：天水師范學院 來稿日期：2014-02-18）

3.1.2 加固后紙張強度變化。耐折度是衡量紙張機械強度的重要指標之一。耐折度大小反映了加固保護材料后紙張柔韌性的變化情況。不同濃度的水性氟碳乳液加固保護后，紙張耐折度變化如圖1所示。

由圖1可知，濃度為2%、5%、7%和10%的水性氟碳乳液加固后，紙張的橫向強度和縱向強度均比對照組有所提高。紙張的橫向強度由對照組的13次，提高到33、45、70和100；縱向強度也分別提高到35、56、71和138。隨水性氟碳乳液濃度的增加，紙張的耐折度也隨之增加。這是由于水性氟碳乳液填充到纖維之間，黏合了斷裂纖維，從而增強了紙張的強度?？紤]到水性氟碳乳液濃度過大，會造成纖維之間產生顯著的應力，因而實際操作過程中，水性氟碳乳液的使用濃度應小于10%。

圖1 加固后紙張強度變化 圖2 加固后紙張耐酸、耐堿性

3.1.3 耐干熱老化。紙張的熱老化是衡量加固保護材料性能的重要依據之一。不同濃度的水性氟碳乳液加固干熱老化后，紙張的外觀變化及耐折度如表2所示。

表2 耐干熱老化后紙張外觀變化及耐折度變化

由表2可知，濃度大于7%的水性氟碳乳液加固后，紙張出現了變硬現象，顏色也發生了變化，即△E>1.87NBS。根據色度學原理，當△E>1.5NBS時，紙張出現可見變化，這不符合檔案保護中“修舊如舊，保持原貌”原則。由表2也可得知，當水性氟碳乳液濃度在2%～7%時，干熱老化后，紙張的耐折強度均比對照組有所增強，但當水性氟碳乳液濃度大于10%時，紙張強度出現了明顯降低現象。

3.1.4 耐酸耐堿性。酸性水解和堿性水解均會使紙張纖維斷裂，導致紙張強度降低。通過測試加固后紙張的耐酸堿性腐蝕性能，可衡量加固材料的加固效果。經不同濃度水性氟碳乳液加固后，紙張耐酸、堿性情況，見圖2。

由圖2可知，隨著水性氟碳乳液濃度的增加，紙張的耐酸堿性能呈增強趨勢?？瞻自嚇咏菟釅A后均出現明顯褶皺，強度較水性氟碳乳液加固組顯著下降，經濃度為5%～7%的水性氟碳乳液加固，紙張外觀無明顯變化，且強度較空白紙張有所增強。這是由于空白試樣纖維親水性能強，易被酸堿侵蝕。被水性氟碳乳液加固后，紙纖維之間被覆蓋或包覆一層保護膜，可阻止或降低酸堿對紙纖維的侵蝕作用。

3.2 加固材料對字跡保護效果。字跡作為紙質檔案的記錄材料，是紙質檔案的重要組成部分。因而，對紙質檔案的加固保護時，不僅要考慮加固材料對紙張的影響，還要慎重考慮對字跡耐久性的影響。由上述實驗得知，濃度5%～7%的水性氟碳乳液對紙張的加固效果良好，故以下實驗選取濃度為6%水性氟碳乳液作為加固材料，考察對加固后字跡耐久性的影響。

3.2.1 加固后外觀變化。加固后字跡的外觀變化情況，如表3所示。

表3 加固后字跡的變化情況

（注：“++++”表示字跡嚴重洇散、褪色；“+++”表示字跡洇散、褪色；“++”表示字跡輕微洇散、褪色；“+”表示字跡輕微洇散；“-”表示字跡不洇散。下文標識均同此。 ）

由表3可知，濃度6%水性氟碳乳液加固后，紅墨水、純藍墨水等字跡的外觀變化均小于無水乙醇、蒸餾水加固組。水性氟碳乳液加固組中，紅墨水、純藍墨水、碳素墨水出現了輕微洇散、褪色現象。碳素墨水含有的油性成分因遇有機溶劑乙醇出現明顯擴散現象。墨汁和印泥因其字跡色素成分穩定，因而肉眼觀察外觀無明顯變化。

表5 各字跡耐堿情況

由表4和表5可知，經水性氟碳乳液加固后，字跡的耐酸、耐堿性均比無水乙醇和蒸餾水加固組強。濃度6%水性氟碳乳液加固后，各字跡對酸堿有一定的抵制作用。其中，以墨汁字跡的效果最好。這與水性氟碳乳液在字跡表面形成一層薄膜有關，該膜在一定程度上阻止了外界酸堿對字跡的破壞作用。

表6 各字跡的耐氧化性

由表6可知，經水性氟碳乳液加固后，各種字跡的耐氧化性有所提高，其中以墨汁和印泥的耐氧化能力最強。水性氟碳乳液獨特的C-F結構阻止氧化劑H2O2對字跡色素的氧化作用，因而，在一定程度上可避免字跡被氧化褪色。

4 結論

通過不同濃度水性氟碳乳液加固紙張的外觀變化、強度變化、耐酸堿等方面的研究，得出以下結論：

1.水性氟碳乳液可增強紙張的機械強度，當濃度為5%～7%時，對紙張有較好的加固效果；加固后紙張的耐酸堿、耐干熱老化等性能有所增強。同時，紙張外觀無明顯變化，遵循紙質檔案保護的“修舊如舊，保持原貌”原則。

2.加固后的字跡未出現明顯的擴散現象，并且字跡的耐酸堿性、耐氧化能力有所增強。

3.水性氟碳乳液綠色環保、耐候性好、耐酸堿腐蝕性好，可考慮用于紙質檔案加固保護中。

參考文獻：

[1]徐方圓，邱建輝，孫振乾等.含氟聚合物加固保護紙質檔案研究[J].文物保護與考古科學，2004（4）：1～5.

[2]郭莉珠.檔案保護技術學教程[M].北京：中國人民大學出版社，2008.

[3]王蕙貞.文物保護學[M].北京：文物出版社，2009.

[4]國家檔案局檔案科學技術研究所，檔案保護技術實用手冊編委會.檔案保護技術實用手冊[M].北京：中國檔案出版社，1994：369.

[5]孫秀如.中國人肉眼對表色色差鑒別的實驗研究[J].心理學報，1996，28（1）.

[6]何韻旺.色彩基礎[M].北京：北京理工大學出版社，2009.

（作者單位：天水師范學院 來稿日期：2014-02-18）