細菌纖維素在紙質檔案修復中的應用研究

文/山東李樓煤業有限公司 張燕娣

細菌纖維素是一種重要的天然多聚物，具有優異的穩定性和功能性，在文物保護和紙質檔案修復方面具有重要意義。細菌纖維素具有抗水分膨脹、抗微生物污染以及抗酸堿損壞等特性，可有效提高紙質檔案的修復率，并且可以在不影響文檔原有特性的情況下進行修復。由于現有的修復技術在紙張黏合效果方面存在較大問題，因此尋找一種適合于紙質文物保護的修復技術是當前亟待解決的問題。近年來，細菌纖維素作為一種新型生物材料，因其具有高強度、高韌性、抗老化和耐腐蝕等特性，已被廣泛應用于生物醫藥、食品、化學化工、環境保護等領域。利用細菌纖維素材料進行紙張修復是一種新型的紙質文物保護修復技術?；诖?，有必要討論細菌纖維素在紙質檔案修復中的應用要點，以便為紙質檔案修復提供參考和指導。

一、細菌纖維素結構及特性研究

細菌纖維素（Bacterial Cellulose，BC）是一種具有抗菌特性的纖維素，它是由許多細菌分泌的多糖類物質構成的結構緊密的復合物。它的主要結構成分是由單糖單元鏈組成的細胞壁結構，可以抵抗化學腐蝕，抗濕度，并具有優異的機械性能。細菌纖維素的結構是由多種不同類型的多糖單元鏈組成的，它們形成了一個由多種多糖類物質構成的網絡結構。它具有高度結構性，可以抵抗破壞，并具有高度的彈性，可以很好地調節紙質檔案的修復。細菌纖維素還具有優異的保護性能，可以有效防止紙質檔案的污染和腐蝕。它具有良好的附著性，能夠有效地減少檔案的損壞，并保護它們的機械性能。此外，它還具有優異的可塑性，可以有效地改變檔案的外觀和結構。細菌纖維素作為一種新型生物材料，在一定條件下可形成三維網狀結構并具有高強度和高韌性。它具有優良的生物相容性和生物可降解性，不會對環境產生污染。同時它具有良好的耐酸、耐堿、耐候性、耐污性和耐濕性等性能，可用于制備具有生物相容性和生物可降解性的紙張保護材料。因此，將細菌纖維素應用于紙質文物保護領域具有廣闊的前景。

細菌纖維素是一種可以用于修復紙質檔案的可靠材料，它能夠提供長期的保護，防止文件因潮濕、污染等情況受到損害。細菌纖維素的另一個優勢是它的耐磨性，它可以在文件的表面形成一層保護膜，從而有效防止文件表面的磨損和老化。細菌纖維素的應用還可以幫助修復檔案文件中的殘缺，例如缺失的文字或損壞的圖片，以及防止未來的損壞。此外，它還可以防止文件中潛在的有害物質，通過提供一層有效的保護膜而對文件造成損害。細菌纖維素在紙質檔案修復中的應用非常多樣，從簡單的護理，到修復缺失的文字和圖像，以及抗紫外線和耐腐蝕等功能。然而，它也有一些不足之處，比如昂貴的成本和易受潮濕影響等。

二、紙質檔案損壞原因分析

紙質檔案的損壞有多種原因，其中最常見的原因是機械性的損壞，如撕裂、折疊、破損等。這些機械性的損壞可能是由于檔案的物理性質和物理環境的不穩定性造成的。另一種常見的原因是化學性的損壞，這是由于檔案受到有害物質的影響，如氧化劑、濕度、酸性和溫度等，造成檔案顏色變暗、變脆、模糊等情況[1]。

有些檔案還受到生物性損壞的影響，這是由于檔案暴露在細菌、真菌等微生物的環境中，造成的檔案變質、腐爛、發霉等情況。其中最嚴重的是細菌纖維素的污染，它會對檔案的結構和性能造成嚴重損害。不僅如此，檔案還容易受到由于人為因素而引起的損壞，如破壞、拆卸、偷盜、破壞等，這些都會直接導致檔案的不完整。此外，還有一些不可控制的因素，如火災、水災等，也會對檔案造成損壞。

三、細菌纖維素修復紙質檔案的可行性

當前，細菌纖維素的制備技術已較為成熟，可采用現代化工業化技術實現規?；：谔疾牧嫌捎谄涮厥獾睦砘匦?，如高結晶度、超細納米網狀結構、高拉伸強度、高彈性模量等，在紙質檔案的增強防護方面極具潛力。利用組合式碾磨機、標準稀釋器和高壓微噴射器的高壓均勻化，使纖維素中的纖維得到完整的單根纖維。細菌纖維素具有較高的透明性，既能對紙頁進行修補，又不會對紙頁造成過多的影響。但由于紙面上的施膠存在著一種疏水性，使紙面上的黑碳與親水性黑碳之間的結合強度降低。用氨基化方法對黑碳纖維表面進行改性，可以有效地降低黑碳纖維的親水性，增強黑碳纖維與紙漿的結合強度。此外，細菌纖維素具有納米網絡的孔隙結構，能夠實現對堿性納米顆粒的穩定裝載；而氧化鎂作為一種較為穩定的除酸劑，能夠為紙張提供適宜的堿度儲備，利于紙張的長期穩定保藏。如果使用浸漬方法進行處理，則可以使分散液穿過紙張的空隙，滲透到紙張的內部，對破損的纖維進行修補，提高了纖維之間的附著力，使之能夠對紙張進行長時間、高效率地修補，最終達到對紙質檔案的良好保護和保存[2]。

利用FTIR、XRD、SEM等手段，對修復前后紙張的化學結構、結晶性、修復液組分等進行分析，并對修復液中的各種組分進行分析，從而闡明修復液中各種組分與紙張衰老過程中的作用機制。通過研究不同陳化期對紙張的機械強度、pH、白度、色度等指標的變化，以及修復液中活性組分的分布情況，以及紙張表面化學特性、結晶度等指標的變化情況，全面評估修復液對紙張的增韌與穩定性。

四、細菌纖維素在紙質檔案修復中的應用要點

（一）應用思路分析。細菌纖維素在紙質檔案修復中的應用研究已被廣泛認可。它的優點是，它可以幫助修復破損的檔案，有助于檔案的保存。它的缺點是，它的應用有一定的風險，如果不當使用，可能會造成檔案損壞。為了更好地了解細菌纖維素修復效果，有必要進行深入的研究。為了更好地了解細菌纖維素修復效果，本研究將對細菌纖維素修復前后的紙質檔案進行對比研究。首先，我們將采用實驗方法，對不同溫度下細菌纖維素修復紙質檔案的效果進行測試，以便更好地了解它的應用效果。其次，采用定量方法，對細菌纖維素修復前后的紙質檔案進行比較，以便更好地了解它的修復效果[3]。

（二）制備細菌纖維素分散液。制備細菌纖維素分散液是紙質檔案修復中應用細菌纖維素的關鍵，為提升應用效果，可用去離子水來充分沖洗細菌纖維素濕膜，將表面的雜物、雜質等全部清理干凈。在0.1 M的氫氧化鈉溶液中持續加熱煮沸60分鐘，洗去內部殘留的培養基和菌體，并用蒸餾水進行多次沖洗后，選擇用濃度為0.3%的乙酸溶液進行中和，通過加入蒸餾水的方法將細菌纖維素分散液的pH調整到7左右。此后，再將細菌纖維素濕膜，切成規格為1 cm×1 cm×0.8 mm的小塊，放入實驗室搗碎機中破碎振搗3次，再用去離子水過濾洗滌細菌纖維素碎塊，將細菌纖維素加入1升超純水中，用標準疏解機進行以每小時40000轉的速度進行分散。分散完成后在45巴的壓力下，均質5次，然后在90巴的壓力下，均質5次，去除水，得水，配制質量濃度為0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%的細菌纖維素分散液。

（三）紙質檔案的選擇和預處理。選擇待修復的紙質檔案，將其拆解為單頁紙張，按照ISO187:1990標準將紙質檔案拆解后的紙張放入恒溫恒濕的環境中，溫度在22℃～24℃，濕度在48%～52%，平衡水分24小時，紙質檔案的理化性質如下：定量56.26±0.23 g/cm2，pH為6.47±0.02，水分為6.75±0.02%，張拉指數為18.75±0.05 N·m/g，撕裂指數為3.55±0.07 mN·㎡/g，耐折次數為5±0.8次。在室溫下，將制備好的紙質檔案平放于潔凈的玻璃盤上，然后在紙質檔案單頁上噴灑適量的細菌性纖維素，并用玻璃棒輕輕地揉搓，將其中的氣泡排出，讓細菌性纖維充分地包裹試紙質檔案，并去除其中的細菌性液體。在此基礎上，將噴灑有細菌纖維素的紙質檔案快速浸泡在再生液中，在一定的溫度和時間下，獲得了細菌纖維素增強的紙質檔案[4]。將強化后的紙質檔案試樣通過虹吸式清潔設備去除再生中殘余的氧化鋰或者是二甲基乙酰胺，然后以一定濃度的甘油水溶液對其進行塑化，并將其置于干凈的玻璃平板上，置于室溫陰涼干燥處進行自然干燥。

（四）細菌纖維與植物纖維配合的應用。在10000轉的情況下，將得到的具有良好分散性的細菌纖維按一定的比例和打漿度進行調整。對于40℃SR的植物纖維配合修復，測試修復后紙質檔案的強度，加入了細菌纖維后，紙質檔案的各種物理強度得到了一定的改善。隨著細菌纖維含量的增大，紙質檔案的耐折度、裂斷長、耐破指數和撕裂指數也隨之增大，在細菌纖維含量約為3%時，其各項性能均達最大，其抗拉強度提高68%，耐折度提高4.9，耐破指數提高了1.5，撕裂指數提高了29.6%。但是，如果繼續增加，各種物理強度都會降低。但總體而言，在紙質檔案修復中合理應用細菌纖維，可大幅度提升紙質檔案的物理性能，提升紙質檔案的耐久度。

（五）在紙質檔案增白、表面處理、壓光中的應用。細菌纖維素是由細菌所合成，具有與纖維素相同的結構和生物性能，可用于紙質檔案的增白、表面處理、壓光和涂布等修復和處理。研究表明，細菌纖維素具有良好的生物降解性能，能夠被微生物所利用，其對酸、堿和有機溶劑有較強的耐受性[5]。在酸性溶液中，細菌纖維素的溶脹度增大，并在一定程度上增加了其水溶液的穩定性；在堿性溶液中，其溶脹度減小，但具有較好的穩定性。在堿性條件下，細菌纖維素表現出良好的黏彈性；在中性條件下，其溶脹度最小；在酸性條件下，其溶脹度最大。因此，細菌纖維素具有較強的耐酸、耐有機溶劑和機械性能等生物性能，可用于紙質檔案的增白、表面處理和壓光等修復中。

五、細菌纖維素應用于紙質檔案修復總結與展望

細菌纖維素在紙質檔案修復領域中的應用，是最近幾年紙質檔案修復領域發展的一個新的熱點，這種技術的使用被認為是一種更加可持續的紙質檔案修復方法。細菌纖維素用于檔案紙張修復，可以更有效地保護和修復紙質檔案，從而有效地確保紙質檔案的傳承和發展。在細菌纖維素應用于檔案紙張修復方面，許多研究發現，使用細菌纖維素可以改善紙張的物理性能，使紙張更加耐用，使檔案紙張更加耐腐蝕，從而更好地保護檔案紙張的穩定性[6]。同時，使用細菌纖維素還可以防止紙張的變色、變質等情況，從而有效地保護文物的完整性。在總結細菌纖維素應用于檔案紙張修復方面，應該特別強調它在文物保護方面的重要性。細菌纖維素的使用，不僅可以改善文物的物理性能，而且還可以防止文物的變色、變質等情況，使文物得以完整地保存。此外，細菌纖維素的使用還可以更有效

六、結語

綜上所述，結合理論實踐，分析了細菌纖維素在紙質檔案修復中的應用，分析結果表明，細菌纖維素的制備方法簡單，可直接利用現有的纖維素生產設備進行制備，反應條件溫和，可在較低的溫度和較低的pH條件下進行。纖維素制備后還可以在較短時間內從溶液中分離出來。而且細菌纖維素具有良好的成膜性能，其機械強度和熱穩定性均高于普通纖維素。同時細菌纖維素具有較好的親水性能，在紙質檔案修復過程中可通過加入細菌纖維素改善紙質檔案的成紙性能和提高檔案的保存質量。細菌纖維素還具有很好的生物降解性能，在處理含酸、含堿等酸性物質的紙張時，細菌纖維素不會對紙張造成降解作用，而且其對堿性物質也有一定的吸附能力。細菌纖維素作為一種新型的修復材料，具有優異的特性，可以有效提高紙質檔案的修復率。