脫酸技術在紙質文物保護修復中的研究和應用

摘 要：紙質文物作為書寫、繪畫和信息記錄的主要載體，具有重要的歷史、文化、藝術價值。紙張酸化是一直以來困擾紙質文物保護修復的重難點，致力于研究和解決紙張酸化問題也是當今社會和學術界普遍關注的焦點。目前，凡是紙質文物均出現了不同程度的酸化現象。以民國為時間節點，民國之前的紙質文物的酸化程度要明顯低于民國之后的紙質文物的酸化程度。對紙張進行脫酸處理是降低紙張酸化程度、延緩紙張損毀速度、延長紙張壽命的主要方式。文章就紙張酸化的基本原理、紙張脫酸的必要性、國內外紙張脫酸技術的研究及應用現狀展開論述，著重篩選介紹幾種適用于紙質文物脫酸的工藝技術。當前對安全、有效、便捷、綠色、可持續的紙質文物脫酸材料以及脫酸技術工藝的研發、應用與推廣的研究勢在必行。

關鍵詞：紙張；脫酸；酸化；紙質文物保護

DOI：10.20005/j.cnki.issn.1674-8697.2025.13.007

0 引言

紙張作為人類歷史文明的產物已有2000多年的歷史。造紙術的出現對世界文明的進步和經濟的發展產生了深遠的影響，它改變了人類的書寫和記錄方式，促進了不同地域文化之間的交流和傳播。

紙質文物是以紙為媒介的文物，主要包括古代典籍、書畫、地契、檔案、文書等。紙質文物作為體現人類文明的重要載體，具有不可估量的史料價值和科學研究價值。我國紙質文物數量眾多、種類龐雜，損毀、酸化程度嚴重，若想更好地進行保護利用，發揮其更大的社會價值，首先就要研究和解決紙張的酸化問題。通過對酸化問題的調查與研究，發現紙張的酸化呈現兩種奇怪的現象：一種是“老而不衰”的紙張，也就是清代之前的紙張，這時期的紙大多為手工紙；另一種是“未老先衰”的紙張，即近現代的紙張，近現代紙質文獻多為機制紙。究其原因，我們不難發現，古代手工造紙時期，紙張酸化問題雖然存在，但與之后的機制紙相較而言并不突出。當時造紙多以天然植物纖維為原料，工藝簡單，添加劑少，紙張呈中性或弱堿性，保存時間較長，也就印證了書畫界那句“紙壽千年”的說法。比如唐宋時期的一些紙質書畫、典籍等，歷經千年仍有不少保存較好，這就是最好的佐證。

目前20世紀20～30年代的近現代紙質文獻酸化現象最為嚴重。這一時期造紙技術良莠不齊，制漿工藝落后，造紙材料混雜，多使用草漿、木漿，還添加一些酸性添加劑。同時，印刷用的油墨和顏料也多為酸性，使紙張在自然老化過程中，酸化程度加快。因紙張中的酸具有持續性和遷移性，所以被酸化后的紙張除了pH值降低之外，紙的張力、機械強度等也有明顯下降。

1 紙質文物酸化的原因

紙張的主要成分為纖維素、半纖維素和木質素，紙張酸化的具體表征是紙張發黃、變脆、易碎，紙張強度、韌性降低，直接導致紙張的保存期限縮短，影響紙質文物的壽命。紙質文物酸化的原因主要包括內部原因和外部原因：內部因素主要是在紙張制造過程中加入的一些增白劑等添加劑，制造過程中殘留的一些酸性物質，如明礬、松香、氯化物等，隨著時間的推移，這些酸性物質會加速紙張中纖維素的水解和氧化，致使紙張中的堿儲量降低，酸化程度加重；外部因素主要是環境因素，如紙質文物存儲環境溫濕度的變化、動物的啃食、大氣中的污染物、微生物的侵蝕等都會加速紙張的酸化進程。

2 國內外紙質脫酸技術研究成果及現狀

紙張脫酸技術的發展一直以來是相關領域關注和研究的焦點。自從19世紀人們發現紙張存在持續酸化現象以來，國內外對紙張酸化的研究就未曾停歇。紙張脫酸的基本原理是采用堿性物質中和紙張纖維中存在的酸性成分，在脫酸的過程中同時使紙張沉積一定的堿性物質儲備，既能達到紙張脫酸目的，又能以此來延緩紙張纖維未來的酸化進程。

目前，根據脫酸工藝的不同，常用的脫酸方法大致分為氣相脫酸法（采用氣態堿性物質）、水溶液脫酸法（采用堿性水溶液對紙張進行浸漬或噴涂）、有機溶液脫酸法（采用有機溶劑作為介質，溶解或者分散堿性物質，對紙張進行浸漬或噴涂）。

氣相脫酸法：所用堿性物質一般為胺、環氧乙烷、二乙基鋅，適用于紙張的批量脫酸，但紙張脫酸后的堿儲量偏低。又因其有毒性和存在易燃易爆的風險，不宜進行大規模的推廣應用。

水溶液脫酸法：所用堿性物質一般為Mg（OH）2，Mg（HCO3）2，Ca（OH）2，Ca（HCO3）2。所用溶劑為水，制備相對容易，適合于單頁紙張的脫酸處理，但脫酸后的紙張容易出現變形、褶皺等現象。

有機溶液脫酸法：所用堿性物質一般為CaCO3，Ba（OH）2，MgCO3，Mg（OH）2，MgO。所用溶劑為甲醇、乙醇等烷烴類以及氟利昂、氟代烷類。適合于紙張單頁和批量脫酸處理，但此類脫酸技術種類繁多，需要具體的實踐驗證。

2.1 國外的紙張脫酸技術與工藝

對脫酸材料和脫酸技術的研究始于19世紀30年代。1936年，美國theOntario研究基金會的奧托·希爾霍爾茨發表了一篇有關紙張脫酸的論文，并申請了相關專利。接著是1940年，美國紙張保護專家巴洛發明的以碳酸鈣和氫氧化鈣為脫酸劑的兩步法，在當時得到了較廣范的應用。到1957年，鎂化合物作為脫酸劑首次被使用，之后鎂化合物作為穩定劑，會對像鐵一樣的金屬氧化催化劑產生鈍化作用的研究報道相繼出現。

此時的脫酸技術大都以水作為脫酸溶劑，導致紙張在脫酸后易出現變形、褶皺的現象。為克服水溶劑脫酸液的缺點，1959年，威爾遜和福爾希選用飽和鈣鎂碳酸氫鹽作為脫酸劑，并將醋酸鎂作為抑制劑來進行紙張的脫酸實驗。隨著脫酸技術的進步，從20世紀70年代起，氣相脫酸劑和有機溶液脫酸劑相繼問世。當時的二乙基鋅法和“嗎啉法”是氣相脫酸領域最具代表性的兩項研究成果。但是，這兩種方法所用試劑的化學性質非常活潑，存在安全隱患，所用設備費用高昂，技術的推廣難度大。1982年，芝加哥第一個無水批量圖書脫酸系統“韋托法”面世，并獲專利。“韋托法”可以將紙張的脫酸處理和加固處理同時進行，為紙張規模化脫酸與加固研究提供了新思路。經此法處理后，紙張的穩定性有所提高，耐久性也增強了，但同時也存在紙張變色、褪色、褶皺及脫酸不均的現象。

近20年來，對脫酸技術如何避免紙張變形、變色、脫酸不均，以及對新型脫酸材料的選擇和批量化脫酸工藝的研究已成為熱點。如維也納國家圖書館奧拓·沃特及其同事對低溫干燥技術的研究，旨在防止紙張脫酸之后出現變形情況；普林斯頓大學開展的有機溶液噴霧脫酸技術的研究，旨在解決紙張脫酸不均勻的問題；美國麻省亞瑟公司針對大規模脫酸過程中使用醇鎂臨界流體溶劑的研究和應用；美國FMC公司研發的能夠將紙張脫酸與加固同時進行的新型紙張保護技術，都是一些非常有價值的嘗試。與此同時，法國、意大利、日本等國家的紙張脫酸技術也都取得了顯著的進展。之后還出現了德國GSK公司的“Book CP Process”、德國ZFB公司研發的“PaperSave”、西班牙CSC公司的“BookSaver”脫酸技術，以及美國目前較為主流的“BookKeeper”脫酸工藝等。

2.2 國內的紙張脫酸技術與脫酸工藝

我國對紙張脫酸技術的研究起步較晚，能夠承擔此類研究的機構也大都為高校和相關企事業單位。20世紀80年代，南京博物院和中國人民大學相繼開展了氣相二乙基鋅脫酸技術和“嗎琳脫酸法”的研發工作，但因其技術所用脫酸劑的有害性和所需設備成本高昂，所以不具備大規模推廣應用的條件。后來，隨著脫酸技術的進一步發展，以及對紙張脫酸和加固方面的需求，大規模、批量脫酸工藝的研發與納米氧化鎂脫酸劑的應用逐漸走入紙張脫酸領域的視野。

國內當前脫酸工藝的特點與國際上基本一致，主要是水溶液脫酸和有機溶液脫酸。水作為一種溶劑，在清潔掉紙張表面灰塵及有害雜質的同時，能夠稀釋紙張中的酸，但是水中富含的鈣、鎂離子會與紙張中的銅、鐵等離子發生氧化反應，會縮短紙張的壽命。所以，堿性脫酸溶液的問世就很好地解決了這一問題。水溶液脫酸一般采用浸泡和噴霧兩種形式。

浸泡法采用堿水淋洗紙張或將紙張浸泡于堿性脫酸劑中，以此來達到脫酸的目的。此種方法確實可以溶解或中和紙張表面的酸，但紙張容易出現變形、褶皺現象，紙張上的字跡及印章也會存在洇化、褪色的風險。此種脫酸處理形式，經過一段時間后，很容易出現返酸的情況。

噴霧法采用的是鈣系水性脫酸劑，這項由杭州眾材科技所有的脫酸工藝屬我國原創，在我國與美國分別獲得了專利。該技術借助智能化脫酸設備，將氫氧化鈣飽和水溶液以微納米霧滴形態均勻、微量地進行噴涂，待其自然浸潤滲透至紙張纖維內部，以達到脫酸的目的。噴霧法對紙張的物理性能如強度、形狀、顏色等影響較小，可以很好地規避堿水溶液浸泡、淋洗對紙張的不利影響。對于文物修復人員來講非常便捷，修復的過程同時也完成了對紙張的脫酸，可謂一舉兩得。但此技術對脫酸劑劑量的把控十分嚴格，此外，對于噴霧液滴的尺寸均勻性也有較高要求。

針對此種方法，各個相關機構和科研單位也進行了反復多次的實驗研究。因民國時期文獻存世量較大與保存環境不理想，使這部分紙質文獻的酸化現象和損毀程度都在進一步加劇。為能夠系統、規模化地對這些紙質文獻進行搶救性保護，南京博物院張玉芝團隊研制開發出了適用于整冊文獻脫酸的噴霧式智能脫酸設備，該設備集預干燥系統、脫酸系統、穩形干燥系統于一體，每次能完成不少于30冊的紙質文獻脫酸工作；紙張酸化后的pH值、白度、撕裂度、抗張力度以及耐折度都會有不同程度的下降，華南理工大學樊惠明團隊為避免浸泡、淋洗對紙張平整度的影響采用霧化噴涂的方式進行脫酸，紙張的pH值變化明顯，堿儲量提升，紙張顏色變化小，并將脫酸后的紙張進行濕熱、干熱老化處理后與未脫酸紙張的耐折度、撕裂度以及抗張強度進行比較，脫酸紙張明顯好于未脫酸的紙張；中國第二歷史檔案館李光發等人為解決紙張在脫酸過程中會出現的變形、變色、褪色等問題，采用了美國“BookKeeper”脫酸技術，用手工噴霧脫酸方式對館內大量單張紙質文獻進行脫酸處理，紙張脫酸效果的均勻性較為理想。以上研究均為紙張噴霧式脫酸技術的進一步研發提供了重要的參考。理想的紙質脫酸技術對紙張的材質、形態、字跡、顏色等都應是友好溫和的，技術的操作更應簡便、安全，并具有推廣應用的普適性。但目前大部分有關紙質文物的脫酸工作仍處于調研、實驗、研究、論證階段，距離大范圍、常態性、規模化應用還有較長的距離。

隨著革命文物評估定級的開展，革命文物的保護修復工作迫在眉睫。紙質文物作為這一特殊時期的歷史文化遺產，因其特定的時代特征、有限的造紙工藝、良莠不齊的造紙原料等限制，酸化現象尤其嚴重。這一時期紙質文物的種類、質地也異常繁雜，例如各種命令、嘉獎、信函、通知、手稿、報紙等，十分考驗當今的脫酸工藝效果和保護修復技術。噴霧式脫酸的另一個優勢是脫酸操作不受修復程序前后的影響，能夠在此類紙質文物脫酸和保護修復的過程中得到很好的應用。

氧化鎂，是國內有機溶液脫酸技術常用的脫酸劑，較有代表性的是四川銳立文物保護科技有限公司代理的“Bookkeeper”脫酸工藝、中國國家圖書館研發的無水液相法脫酸以及山東邁越文保科技有限公司的安書鎂無水脫酸液。這三類產品均用氧化鎂作為脫酸劑，區別在于所用的氧化鎂顆粒的物理性質的不同（納米級或者亞微米級），加之所選用的有機溶液存在差異，所以在脫酸流程及脫酸效果方面存在一定的區別。

我們選擇脫酸劑的首要標準是安全、綠色、環保，不僅對紙張的安全有要求，對操作人員的安全也要負責，更要對所在空間的環境負責。納米級氧化鎂顆粒易滲透到紙張纖維內部，實現紙張脫酸的同時，還能提高紙張的堿儲量。但此類物質經實驗證明也會通過皮膚和呼吸進入人體，可能存在潛在的健康威脅。所以，在選用時還是要秉持嚴謹的態度并注意操作的規范性。

3 脫酸技術面臨的挑戰與展望

正如中國文化遺產研究院黃克忠教授所言：“文物保護方法是否科學，主要看傳遞不同歷史時期人類生存信息的文物古跡能否得以真實、完整、長久地保存。要做到這一點，需要不斷跟蹤現代科技發展前沿，在文物保護中充分利用各學科的先進技術。”紙質文物保護的科技需求與其他可移動文物相比具有復雜性和多元化的特點。若能結合當下科技發展的需求，對我國紙質文物核心內容的構成進行系統梳理，并建立一套紙質文物預防性保護的科學體系，是十分有必要的。

我國紙質文物數量龐大、種類繁多，但由于紙張材料本身的特殊性和不可再生性，隨著時間的推移，損毀、酸化的程度也愈發嚴重。為更好地延續紙質文物的壽命，紙張脫酸技術應運而生，從脫酸技術開始研發至今，國內外脫酸工藝已經相對成熟，脫酸標準也已從最開始的簡單pH值測定逐漸擴展到紙張的顏色、強度韌性、耐折度以及氣味、觸感等多個方面；應用的范圍主要集中在各大圖書館、檔案館、博物館等重大文保單位及一些大型企事業單位；脫酸的目標對象也由體積較小的古代典籍、圖書、報紙、雜志等擴展到大型書法繪畫、革命文物以及其他紙質藏品領域，但針對書畫文物的脫酸研究和應用案例較少。

何秋菊等人將一些從中藥材洋金花中提取的生物堿與無機堿復合脫酸劑混合進行研發和應用，如將提取到的生物堿溶液與一定比例的四硼酸鋰無機堿溶液充分攪拌混合后，均勻噴涂于畫面。經濕熱老化處理后，與未脫酸的紙張相比，已脫酸紙張的pH值、色度、強度、耐折度等都處于一個理想的預期范圍。可見，該復合脫酸劑能夠延緩紙張的進一步酸化，有利于書畫文物的長期保存。但是，該復合脫酸劑的研制成本較高，操作程序嚴格、復雜，所以此技術尚未被廣泛應用于書畫文物保護修復領域，可行性缺乏大量客觀、真實數據的佐證。

如上所述，我國現今脫酸技術發展趨勢，已從之前的被動跟隨國際步伐，轉變為積極主動結合國內紙質文物特點和實際情況，走出了一條創造性轉化創新性發展的安全、綠色、科技、環保的脫酸道路。在設計脫酸工藝時應更加注重紙質文物的不同材質、尺幅和形式，為其制定個性化的脫酸方案，并建立常態化檢測和評估機制，分階段定期對脫酸后紙質文物的安全性和有效性進行進一步的跟蹤和檢測，以此來驗證我們脫酸工藝和技術的科學性、有效性。我國脫酸技術以自身的科技研發為內核，正確處理好紙張保護與應用研究的關系，在實踐中不斷探索、積累經驗，以科技賦能，助力新時代我國紙質文物保護事業的發展。

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