酸(suān)性(xìng)紙(zhǐ)讓書(shū)籍更(gèng)快(kuài)速的老(lǎo)化(huà)：觀察紙(zhǐ)张(zhāng)老(lǎo)化(huà)和(hé)酸(suān)化(huà)

长(cháng)期(qī)以(yǐ)来(lái)，人(rén)们一(yī)直(zhí)擔心(xīn)存儲的書(shū)籍过(guò)早(zǎo)退(tuì)化(huà)和(hé)紙(zhǐ)张(zhāng)質(zhì)量(liàng)不(bù)佳。渐渐地(dì)，人(rén)们知道(dào)酸(suān)化(huà)是(shì)縮短(duǎn)書(shū)籍使用(yòng)壽命的關(guān)鍵因(yīn)素。Barrow比較了(le)1500年(nián)至(zhì)1950年(nián)間(jiān)制造的書(shū)籍，觀察到(dào)耐折性(xìng)出(chū)現(xiàn)令人(rén)不(bù)安(ān)的下(xià)降，尤其(qí)是(shì)在(zài)大(dà)約1670~1900年(nián)間(jiān)制造書(shū)籍紙(zhǐ)张(zhāng)。在(zài)同(tóng)一(yī)时(shí)期(qī)，制造的書(shū)籍pH值低(dī)于(yú)6並(bìng)持(chí)續降低(dī)到(dào)4.5~5區(qū)間(jiān)範圍。Wilson和(hé)Parks報告了(le)相關(guān)發(fà)現(xiàn)。对(duì)于(yú)同(tóng)一(yī)本(běn)書(shū)的加速老(lǎo)化(huà)和(hé)自(zì)然老(lǎo)化(huà)測試，發(fà)現(xiàn)pH值與(yǔ)強(qiáng)度(dù)損失率之(zhī)間(jiān)存在(zài)相關(guān)性(xìng)。Katuscak等人(rén)，(2010,2012)研究标(biāo)本(běn)，觀察到(dào)到(dào)一(yī)个巧合的事(shì)：低(dī)pH值和(hé)低(dī)耐折度(dù)的報紙(zhǐ)基本(běn)都是(shì)在(zài)1900~1990年(nián)这(zhè)段(duàn)时(shí)間(jiān)内生(shēng)産的。相比之(zhī)下(xià)，前(qián)幾(jǐ)个世紀的一(yī)些(xiē)書(shū)籍，紙(zhǐ)张(zhāng)仍保持(chí)相对(duì)良好(hǎo)的狀态，並(bìng)且(qiě)这(zhè)些(xiē)發(fà)現(xiàn)通常與(yǔ)較高(gāo)的pH值相關(guān)。特(tè)别低(dī)的pH值測量(liàng)樣(yàng)品是(shì)在(zài)1960~1970年(nián)这(zhè)一(yī)段(duàn)时(shí)間(jiān)生(shēng)産制造的。但对(duì)于(yú)1980~1990年(nián)制造的樣(yàng)品而(ér)言，情(qíng)況就(jiù)大(dà)不(bù)相同(tóng)了(le)，这(zhè)些(xiē)紙(zhǐ)张(zhāng)樣(yàng)品的pH值平均值更(gèng)接近(jìn)中(zhōng)性(xìng)，其(qí)抗酸(suān)化(huà)性(xìng)能(néng)上(shàng)要(yào)更(gèng)強(qiáng)。为(wèi)了(le)带(dài)来(lái)这(zhè)種(zhǒng)變(biàn)化(huà)，幾(jǐ)乎可(kě)以(yǐ)肯定(dìng)的是(shì)堿性(xìng)造紙(zhǐ)實(shí)踐的出(chū)現(xiàn)，在(zài)短(duǎn)短(duǎn)幾(jǐ)年(nián)内，堿性(xìng)造紙(zhǐ)實(shí)踐已成(chéng)为(wèi)印(yìn)刷紙(zhǐ)生(shēng)産的主(zhǔ)導。

除了(le)紙(zhǐ)张(zhāng)在(zài)生(shēng)産制造时(shí)存在(zài)酸(suān)性(xìng)物(wù)質(zhì)外，由(yóu)于(yú)水(shuǐ)解或(huò)氧化(huà)反(fǎn)应，酸(suān)会(huì)在(zài)酸(suān)性(xìng)和(hé)堿性(xìng)纖維素材料中(zhōng)不(bù)断形成(chéng)。此(cǐ)外，一(yī)些(xiē)酸(suān)性(xìng)物(wù)質(zhì)通过(guò)吸收(shōu)空气(qì)中(zhōng)的污染物(wù)而(ér)積累，特(tè)别是(shì)在(zài)城(chéng)市(shì)地(dì)區(qū)。然而(ér)，具体的影響是(shì)不(bù)同(tóng)的，这(zhè)取(qǔ)決于(yú)紙(zhǐ)张(zhāng)的微觀結构是(shì)酸(suān)性(xìng)還(huán)是(shì)堿性(xìng)：微觀結构的堿性(xìng)部(bù)分(fēn)産生(shēng)的酸(suān)，含有(yǒu)堿性(xìng)儲備，想必可(kě)以(yǐ)不(bù)断地(dì)中(zhōng)和(hé)。堿性(xìng)紙(zhǐ)的降解速度(dù)相对(duì)緩慢(màn)，很可(kě)能(néng)主(zhǔ)要(yào)的剝離反(fǎn)应的影響可(kě)以(yǐ)忽略不(bù)計(jì)。剝離反(fǎn)应導致(zhì)每个反(fǎn)应只(zhī)分(fēn)裂一(yī)个單体單元(yuán)，從而(ér)将聚合度(dù)(DP)降低(dī)1，例如(rú)從DP=1000到(dào)DP=999每1次(cì)分(fēn)裂，或(huò)DP=998每2次(cì)分(fēn)裂等。这(zhè)樣(yàng)的过(guò)程将導致(zhì)紙(zhǐ)张(zhāng)或(huò)書(shū)籍的DP、壽命、脆性(xìng)、耐折性(xìng)、可(kě)用(yòng)性(xìng)以(yǐ)及(jí)其(qí)他(tā)机械和(hé)化(huà)學(xué)量(liàng)的差异(yì)可(kě)以(yǐ)忽略不(bù)計(jì)。另(lìng)一(yī)種(zhǒng)堿性(xìng)降解机制，β-消除反(fǎn)应，可(kě)以(yǐ)在(zài)脫酸(suān)的書(shū)籍论文(wén)中(zhōng)檢測到(dào)。然而(ér)，與(yǔ)脫酸(suān)保護處(chù)理(lǐ)獲得的有(yǒu)益效果(guǒ)相比，它(tā)对(duì)紙(zhǐ)中(zhōng)纖維素的摩爾質(zhì)量(liàng)幾(jǐ)乎沒(méi)有(yǒu)影響。

在(zài)任何酸(suān)性(xìng)紙(zhǐ)中(zhōng)，即使它(tā)在(zài)其(qí)表(biǎo)面(miàn)或(huò)一(yī)些(xiē)較大(dà)的孔隙空間(jiān)内含有(yǒu)堿性(xìng)颗(kē)粒(lì)，在(zài)不(bù)均匀或(huò)不(bù)完全脫酸(suān)後(hòu)，也(yě)可(kě)能(néng)存在(zài)内部(bù)酸(suān)性(xìng)區(qū)域（即酸(suān)核）或(huò)酸(suān)殘留在(zài)紙(zhǐ)的微觀結构中(zhōng)。在(zài)这(zhè)些(xiē)區(qū)域内，pH值会(huì)因(yīn)不(bù)断産生(shēng)的酸(suān)而(ér)進(jìn)一(yī)步降低(dī)。酸(suān)水(shuǐ)解会(huì)導致(zhì)纖維素快(kuài)速随机降解，其(qí)中(zhōng)鍊(liàn)中(zhōng)的少(shǎo)量(liàng)断裂可(kě)以(yǐ)将紙(zhǐ)张(zhāng)中(zhōng)的纖維素DP從初始(shǐ)高(gāo)值降低(dī)到(dào)300~700範圍，此(cǐ)时(shí)紙(zhǐ)张(zhāng)会(huì)成(chéng)为(wèi)碎屑。1996年(nián)，專家(jiā)觀察到(dào)紙(zhǐ)张(zhāng)内纖維素鍊(liàn)的DP低(dī)于(yú)約700後(hòu)，拉伸強(qiáng)度(dù)和(hé)耐折性(xìng)急劇下(xià)降。同(tóng)樣(yàng)，Smith(2004)建議400到(dào)500的範圍是(shì)DP的臨界範圍，超过(guò)該範圍的紙(zhǐ)张(zhāng)折疊时(shí)会(huì)散(sàn)開(kāi)。根據(jù)Jeong等人(rén)的说(shuō)法。(2014)在(zài)Hanji论文(wén)的情(qíng)況下(xià)，DP的臨界值被(bèi)發(fà)現(xiàn)約为(wèi)1000。因(yīn)此(cǐ)，維持(chí)紙(zhǐ)张(zhāng)強(qiáng)度(dù)所(suǒ)需的DP水(shuǐ)平可(kě)能(néng)取(qǔ)決于(yú)紙(zhǐ)张(zhāng)類(lèi)型。Zervos和(hé)Moropoulou(2005)發(fà)現(xiàn)棉(mián)纖維素的DP與(yǔ)由(yóu)纖維制成(chéng)的紙(zhǐ)张(zhāng)的強(qiáng)度(dù)特(tè)性(xìng)之(zhī)間(jiān)存在(zài)高(gāo)度(dù)相關(guān)性(xìng)。然而(ér)，在(zài)考虑此(cǐ)類(lèi)數據(jù)时(shí)，应牢記(jì)纖維素DP與(yǔ)紙(zhǐ)张(zhāng)強(qiáng)度(dù)之(zhī)間(jiān)的相關(guān)性(xìng)可(kě)能(néng)因(yīn)不(bù)同(tóng)的測試程序而(ér)异(yì)。必須謹慎考虑这(zhè)些(xiē)結果(guǒ)，因(yīn)为(wèi)紙(zhǐ)的強(qiáng)度(dù)也(yě)会(huì)受到(dào)制漿操作(zuò)过(guò)程中(zhōng)纖維内部(bù)局(jú)部(bù)損壞的高(gāo)度(dù)影響。

内容摘自(zì)Hubbe, M. A., Smith, R. D., Zou, X., Katuscak, S., Potthast, A., and Ahn, K. (2017). 《通过(guò)堿性(xìng)颗(kē)粒(lì)的非(fēi)水(shuǐ)性(xìng)分(fēn)散(sàn)体对(duì)酸(suān)性(xìng)書(shū)籍和(hé)紙(zhǐ)张(zhāng)進(jìn)行脫酸(suān)：關(guān)注反(fǎn)应完整性(xìng)的評论》 BioRes. 12(2), 4410-4477.