一种档案、文物收藏装具防火防虫改性液及其应用，改性液由溶液A和质量分数为15%～25%的明矾水溶液组成，溶液A的质量份组成为：水1000份、尿素8～15份、十水四硼酸钠40～120份、可溶性碳酸盐5～20份、硼酸60～140份、四水八硼酸钠80～120份、氟化钠15～35份、硅溶胶20～30份、山梨酸钾5～15份。使用方法为：将木材在水中浸泡至含水率为66%以上，再用溶液A浸泡，浸泡过程中每隔4小时超声1次，最后用质量分数为15%～25%的明矾水浸泡。本发明改性液价格低廉、不挥发、无毒、安全性高，采用改性液处理后的木材不产生有毒气体，阻燃效果好，防虫，抗流失性能强，可用于加工档案、文物收藏装具。
1.一种改性液在档案、文物收藏装具防火防虫中的使用方法，其特征在于：该改性液由溶液A和质量分数为15%～25%的明矾水溶液组成，所述的溶液A由下述质量份配比的原料组成：水 1000份尿素 8～15份十水四硼酸钠 40～120份碳酸钠 5～20份硼酸 60～140份四水八硼酸钠 80～120份氟化钠 15～35份硅溶胶 20～30份山梨酸钾 5～15份上述的档案、文物收藏装俱防火防虫改性液的制备方法为：按照上述溶液A的质量份配比，将十水四硼酸钠、碳酸钠、硼酸、四水八硼酸钠加入水中，60～70℃加热搅拌至完全溶解，然后加入硅溶胶、尿素、氟化钠、山梨酸钾，恒温继续搅拌至溶液澄清透明，配制成溶液A；然后配制质量分数为15%～25%的明矾水溶液；
（1）将要处理的木材浸泡于水中，每隔4小时用功率为800～1200W的超声波超声60分钟，木材的含水率达到66%以上后，取出木材；
（2）将含水率达到66%以上的木材浸泡于溶液A中，加热至50～70℃，每隔4小时用功率为800～1200W的超声波超声60分钟，浸泡总时间为48～72小时，取出木材；
（3）将步骤（2）用溶液A浸泡处理后的木材浸泡于质量分数为15%～25%的明矾水溶液中，浸泡30～60分钟，取出木材，自然晾干，加工成档案、文物收藏装具。
2.根据权利要求1所述的改性液在档案、文物收藏装具防火防虫中的使用方法，其特征在于所述的溶液A由下述质量份配比的原料组成：水 1000份尿素 12份十水四硼酸钠 80份碳酸钠 15份硼酸 90份四水八硼酸钠 100份氟化钠 30份硅溶胶 25份山梨酸钾 10份。
档案、文物收藏装具防火防虫改性液及其应用
技术领域
[0001] 本发明属于木材物理化学改性技术领域，具体涉及一种使档案、文物装具等木质材料具有防火性能的改性液，以及该改性液的应用方法。
背景技术
[0002] 目前，档案、文物普遍使用的装具多由马粪纸、牛皮纸或功能单一的无酸纸用面粉浆糊粘接加工制作而成，或者存放在没有科技含量的木质档案盒、档案柜中，但是这些纸盒和木质盒易燃、易生虫。为了防火，档案馆、图书馆和博物馆等文博收藏单位在建馆时都投入巨资健全防火设施。这些设施都是在大火燃烧起来时，用水或CO2灭火，缺乏主动性预防。一旦发生火灾，部分珍贵的文物将被焚毁，即使能幸免于烈焰，也可能会受到一定程度的损害。在我国某国家级文献收藏单位，就曾发生过烟感报警误报，导致水大量涌入库房之中，破坏藏品的事故。为了防虫，档案、图书、文物部门普遍采用樟脑、萘等化学药品进行预防，用环氧乙烷、溴甲烷等毒性药品进行杀灭，虽然在一定程度上对文物具有保护作用，但这些化学试剂污染文物本体与工作环境，损害人体健康。
[0003] 目前，国内外关于木材阻燃方面的报道很多，现有阻燃剂中，有机阻燃剂燃烧时释放出大量有毒气体且价格昂贵；含卤阻燃剂在燃烧时会产生卤化氢等气体，会形成浓密的烟雾，造成对人体的致命伤害；树脂型阻燃剂，阻燃效果不理想，渗透性差，木材颜色变深；无机阻燃剂的特点是阻燃效果好、来源广泛、价格低廉。目前，无机阻燃剂的用量占阻燃剂总需求量的 60 %左右，但其缺点是易流失。
发明内容
[0004] 本发明所要解决的一个技术问题在于提供一种阻燃效果好、不产生有毒性气体、不析出、不挥发、价格低廉、安全性高的档案、文物收藏装具防火防虫改性液。
[0005] 本发明所要解决的另一个技术问题在于为上述改性液提供一种新用途。
[0006] 解决上述技术问题所采用的技术方案是：本发明防火防虫改性液由溶液A和质量分数为15%～25%的明矾水溶液组成，溶液A由下述质量份配比的原料组成：
[0007] 水 1000份
[0008] 尿素 8～15份
[0009] 十水四硼酸钠 40～120份
[0010] 可溶性碳酸盐 5～20份
[0011] 硼酸 60～140份
[0012] 四水八硼酸钠 80～120份
[0013] 氟化钠 15～35份
[0014] 硅溶胶 20～30份
[0015] 山梨酸钾 5～15份。
[0016] 上述的溶液A最佳由下述质量份配比的原料组成：
[0017] 水 1000份
[0018] 尿素 12份
[0019] 十水四硼酸钠 80份
[0020] 可溶性碳酸盐 15份
[0021] 硼酸 90份
[0022] 四水八硼酸钠 100份
[0023] 氟化钠 30份
[0024] 硅溶胶 25份
[0025] 山梨酸钾 10份。
[0026] 上述的档案、文物收藏装俱防火防虫改性液的制备方法为：按照上述溶液A的质量份配比，将十水四硼酸钠、可溶性碳酸盐、硼酸、四水八硼酸钠加入水中，60～70℃加热搅拌至完全溶解，然后加入硅溶胶、尿素、氟化钠、山梨酸钾，恒温继续搅拌至溶液澄清透明，配制成溶液A；然后配制质量分数为15%～25%的明矾水溶液。
[0027] 上述的改性液在档案、文物收藏装具防火防虫中的用途。其使用方法如下：
[0028] 1、将要处理的木材浸泡于水中，每隔4小时用功率为800～1200W的超声波超声60分钟，木材的含水率达到66%以上后，取出木材。
[0029] 2、将含水率达到66%以上的木材浸泡于溶液A中，加热至50～70℃，每隔4小时用功率为800～1200W的超声波超声60分钟，浸泡总时间为48～72小时，取出木材。
[0030] 3、将步骤2用溶液A浸泡处理后的木材浸泡于质量分数为15%～25%的明矾水溶液中，浸泡30～60分钟，取出木材，自然晾干，加工成档案、文物收藏装具。
[0031] 本发明更优选的技术方案是：上述的改性液在档案、文物收藏装具防火防虫中的使用方法为：该改性液由溶液A和质量分数为15%～25%的明矾水溶液组成，所述的溶液A由下述质量份配比的原料组成：
[0032] 水 1000份
[0033] 尿素 8～15份
[0034] 十水四硼酸钠 40～120份
[0035] 碳酸钠 5～20份
[0036] 硼酸 60～140份
[0037] 四水八硼酸钠 80～120份
[0038] 氟化钠 15～35份
[0039] 硅溶胶 20～30份
[0040] 山梨酸钾 5～15份
[0041] 上述的档案、文物收藏装俱防火防虫改性液的制备方法为：按照上述溶液A的质量份配比，将十水四硼酸钠、碳酸钠、硼酸、四水八硼酸钠加入水中，60～70℃加热搅拌至完全溶解，然后加入硅溶胶、尿素、氟化钠、山梨酸钾，恒温继续搅拌至溶液澄清透明，配制成溶液A；然后配制质量分数为15%～25%的明矾水溶液。
[0042] 所述改性液的使用方法由下述步骤组成：
[0043] （1）将要处理的木材浸泡于水中，每隔4小时用功率为800～1200W的超声波超声60分钟，木材的含水率达到66%以上后，取出木材。
[0044] （2）将含水率达到66%以上的木材浸泡于溶液A中，加热至50～70℃，每隔4小时用功率为800～1200W的超声波超声60分钟，浸泡总时间为48～72小时，取出木材。
[0045] （3）将步骤（2）用溶液A浸泡处理后的木材浸泡于质量分数为15%～25%的明矾水溶液中，浸泡30～60分钟，取出木材，自然晾干，加工成档案、文物收藏装具。
[0046] 上述的溶液A最佳由下述质量份配比的原料组成：
[0047] 水 1000份
[0048] 尿素 12份
[0049] 十水四硼酸钠 80份
[0050] 碳酸钠 15份
[0051] 硼酸 90份
[0052] 四水八硼酸钠 100份
[0053] 氟化钠 30份
[0054] 硅溶胶 25份
[0055] 山梨酸钾 10份。
[0056] 本发明利用硼酸、硼砂、四水八硼酸钠、氟化钠、硅溶胶、十二水硫酸铝钾等无机超细粉之间的协同作用，获得良好阻燃、防虫和抗流失性能的木材防火防虫改性液，使档案及文物实现耐久收藏、环保收藏、抗灾收藏、透气收藏和低廉收藏。
附图说明
[0057] 图1是超声处理对木材吸水量的影响。
具体实施方式
[0058] 下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。
[0059] 实施例1
[0060] 1、将要处理的木材浸泡于水中，每隔4小时用功率为800W的超声波超声60分钟，木材的含水率达到66%以上后，取出木材。
[0061] 2、将80g十水四硼酸钠、15g碳酸钠、90g硼酸、100g四水八硼酸钠加入1000g水中，60～70℃加热搅拌至完全溶解，然后加入25g硅溶胶、12g尿素、30g氟化钠、10g山梨酸钾，恒温继续搅拌至溶液澄清透明，配制成溶液A；将含水率达到66%以上的木材浸泡于溶液A中，加热至60℃，每隔4小时用功率为800W的超声波超声60分钟，浸泡总时间为48小时，取出木材。
[0062] 3、将步骤2用溶液A浸泡处理后的木材浸泡于质量分数为20%的明矾水溶液中，浸泡40分钟，取出木材，自然晾干，得到具有阻燃、防虫性能的木材，再将木材加工成档案、文物收藏装具。
[0063] 实施例2
[0064] 在实施例1中，将40g十水四硼酸钠、5g碳酸钠、60g硼酸、80g四水八硼酸钠加入1000g水中，60～70℃加热搅拌至完全溶解，然后加入20g硅溶胶、8g尿素、15g氟化钠、5g山梨酸钾，恒温继续搅拌至溶液澄清透明，配制成溶液A。其他步骤与实施例1相同。
[0065] 实施例3
[0066] 在实施例1中，将120g十水四硼酸钠、20g碳酸钠、140g硼酸、120g四水八硼酸钠加入1000g水中，60～70℃加热搅拌至完全溶解，然后加入30g硅溶胶、15g尿素、35g氟化钠、15g山梨酸钾，恒温继续搅拌至溶液澄清透明，配制成溶液A。其他步骤与实施例1相同。
[0067] 为了证明本发明的有益效果，发明人进行了大量的实验室研究试验，各种试验情况如下：
[0068] 1、超声处理对木材吸水量的影响
[0069] 按照实施例1的方法对规格为34cm×1.9cm×1.0cm的桐木进行处理，每次超声处理前、处理后分别称量桐木的质量，研究超声处理对木材含水率的影响。由图1可见，在超声时间段，木材中的水得到能量，温度升高，蒸汽压增大，木材中部分可溶性物质溶于水中，在内部压力的作用下，通过导管流出来，因此木材吸水量减小。随着超声结束，木材中的水蒸气压下降，当低于外部大气压时，水又会顺着导管进入木材。反复操作，木材导管的内径不断扩大，吸水量就会迅速增大，载药量也会不断增大。
[0070] 2、测定木材的载药量
[0071] 按照实施例1的方法分别对松木、桐木、橡木、柿子木进行改性处理，处理后木材的吸水率及载药量测定结果见表1。
[0072] 表1 不同木材吸水率及载药量的测定
[0073]
[0074] 从表1可以看出，采用本发明方法处理后的松木、桐木、橡木和柿子木的载药量都3
比较大，远远高于国家B1防火等级国家标准：吸药量为30～80kg/m（以干重计算），其中，桐木和柿子木的载药量最大。
[0075] 3、木材阻燃性能测定
[0076] 为了比较改性处理后木材试件的阻燃效果，发明人按照GA/T42.2-92《阻燃木材燃烧性能实验方法 火管法》，采用苏州菲尼克斯（phinix）质检仪器有限公司提供的PX-07-025型阻燃木材试验装置对桐木空白试件和桐木处理试件进行阻燃性能测试，试件规格为1016mm×19mm×10mm，液化石油气火焰高度为280mm，火焰保持时间为4分钟。
[0077] 实验结果显示，桐木空白试件在2分钟内全部烧完，燃烧质量损失率达到94.54%，而桐木处理试件4分钟只炭化120 mm，燃烧质量损失率为10.68%，有焰燃烧时间2.1秒，明显小于质量损失率小于或等于60%、有焰燃烧时间小于或等于4分钟的要求，因此可定为阻燃木制品。
[0078] 4、氧指数的测试
[0079] 按照 GB/T2406-93《塑料燃烧性能实验方法-氧指数法》进行测试，测试结果显示，桐木空白试件的氧指数为17.2，桐木处理试件的氧指数为65.2，比桐木空白试件氧指数提高35%～68%，达到了难燃木材水平。
[0080] 5、木材防虫性能测定
[0081] 为了比较改性处理后木材试件的防虫性能，发明人按照DA/T 27-2000档案防虫剂防虫效果测定法对处理前后桐木和柿子木进行抗虫蛀效果测试，结果见表2。
[0082] 表2 木材抗虫蛀性能的测定
[0083]
[0084] 注：表中+++表示重度中毒现象，++表示中度中毒现象，-表示无中毒现象。
[0085] 从表2可以看出，采用本发明改性液处理后的木材，对木材常见虫害的预防性能大大增强，没有处理的木材对常见害虫没有预防能力。
[0086] 6、抗流失性能测试
[0087] 按照实施例1的方法分别对松木、桐木、橡木、柿子木进行改性处理，然后将处理后的松木、桐木、橡木、柿子木试件分别放入盛有清水的烧杯中，浸泡72小时，取出，放入烘箱中105℃干燥12小时，称量绝干试件的质量，计算其抗流失性能。试验结果见表3。
[0088] 表3 不同木材抗流失性能测试结果
[0089]
[0090] 由表3可见，采用本发明方法改性处理后的木材，在水中浸泡后，木材中改性液的流失率为7%～10%，抗流失率明显增强。
