長期以來,人們一直擔心存儲的書籍過早退化和紙張質量不佳。漸漸地,人們知道酸化是縮短書籍使用壽命的關鍵因素。Barrow比較了1500年至1950年間制造的書籍,觀察到耐折性出現令人不安的下降,尤其是在大約1670~1900年間制造書籍紙張。在同一時期,制造的書籍pH值低于6并持續降低到4.5~5區間范圍。Wilson和Parks報告了相關發現。對于同一本書的加速老化和自然老化測試,發現pH值與強度損失率之間存在相關性。Katuscak等人,(2010,2012)研究標本,觀察到到一個巧合的事:低pH值和低耐折度的報紙基本都是在1900~1990年這段時間內生產的。相比之下,前幾個世紀的一些書籍,紙張仍保持相對良好的狀態,并且這些發現通常與較高的pH值相關。特別低的pH值測量樣品是在1960~1970年這一段時間生產制造的。但對于1980~1990年制造的樣品而言,情況就大不相同了,這些紙張樣品的pH值平均值更接近中性,其抗酸化性能上要更強。為了帶來這種變化,幾乎可以肯定的是堿性造紙實踐的出現,在短短幾年內,堿性造紙實踐已成為印刷紙生產的主導。
除了紙張在生產制造時存在酸性物質外,由于水解或氧化反應,酸會在酸性和堿性纖維素材料中不斷形成。此外,一些酸性物質通過吸收空氣中的污染物而積累,特別是在城市地區。然而,具體的影響是不同的,這取決于紙張的微觀結構是酸性還是堿性:微觀結構的堿性部分產生的酸,含有堿性儲備,想必可以不斷地中和。堿性紙的降解速度相對緩慢,很可能主要的剝離反應的影響可以忽略不計。剝離反應導致每個反應只分裂一個單體單元,從而將聚合度(DP)降低1,例如從DP=1000到DP=999每1次分裂,或DP=998每2次分裂等。這樣的過程將導致紙張或書籍的DP、壽命、脆性、耐折性、可用性以及其他機械和化學量的差異可以忽略不計。另一種堿性降解機制,β-消除反應,可以在脫酸的書籍論文中檢測到。然而,與脫酸保護處理獲得的有益效果相比,它對紙中纖維素的摩爾質量幾乎沒有影響。
在任何酸性紙中,即使它在其表面或一些較大的孔隙空間內含有堿性顆粒,在不均勻或不完全脫酸后,也可能存在內部酸性區域(即酸核)或酸殘留在紙的微觀結構中。在這些區域內,pH值會因不斷產生的酸而進一步降低。酸水解會導致纖維素快速隨機降解,其中鏈中的少量斷裂可以將紙張中的纖維素DP從初始高值降低到300~700范圍,此時紙張會成為碎屑。1996年,專家觀察到紙張內纖維素鏈的DP低于約700后,拉伸強度和耐折性急劇下降。同樣,Smith(2004)建議400到500的范圍是DP的臨界范圍,超過該范圍的紙張折疊時會散開。根據Jeong等人的說法。(2014)在Hanji論文的情況下,DP的臨界值被發現約為1000。因此,維持紙張強度所需的DP水平可能取決于紙張類型。Zervos和Moropoulou(2005)發現棉纖維素的DP與由纖維制成的紙張的強度特性之間存在高度相關性。然而,在考慮此類數據時,應牢記纖維素DP與紙張強度之間的相關性可能因不同的測試程序而異。必須謹慎考慮這些結果,因為紙的強度也會受到制漿操作過程中纖維內部局部損壞的高度影響。
內容摘自Hubbe, M. A., Smith, R. D., Zou, X., Katuscak, S., Potthast, A., and Ahn, K. (2017). 《通過堿性顆粒的非水性分散體對酸性書籍和紙張進行脫酸:關注反應完整性的評論》 BioRes. 12(2), 4410-4477.