紙張的未解之謎(一)為什么報紙長期放置會變黃發脆?
紙張的基本原料是紙漿。一般紙漿大多數是來自植物——比如木材、草類等,經過一系列的處理后才能得到的。所謂紙漿,就是由許多單根纖維與水分組合而成的“集體戶”。那些細長如絲的纖維中,則包含有纖維素、木素、半纖維素等化學成分。
在造紙工業中上,把植物原料經過物理和化學加工從而取得纖維的工作叫做制漿。制漿工序包括有切片、篩選、蒸煮、洗滌、漂白等一系列操作,其目的就是要除掉木素、適當保留半纖維素、最大限度地分離提取纖維素。所以,生產的紙張一般都是白色的,但是紙內的纖維中或多或少地殘留有木素(肉眼是看不到的)。鋼印的報紙雖然也是白色的、上邊還有(酸性)油墨字。自然,它里邊也少不了存有木索。
木素這個化學物質,具有高分子的立體結構,其中含有活潑性很大的化學基團,性質既頑強又敏感。因為在制漿過程之中,雖然經受強堿、強酸的處理,木素有一部分被打垮了,但仍舊“頑強抵抗”著,所以在纖維中仍然殘留著一定數量的木素。
也就是說,紙張內也或多或少地“隱藏”著木素。一旦紙張放置了較長的時間,受到日光曝曬或者與空氣中的氧發生化學反應后,木素分子中對紫外光和氧分子特別敏感的化學基團,就會由無色轉變為有色集團——黃褐色。再加上空氣中漂浮的酸性物質以及酸性油墨的侵蝕。于是,報紙就變得發黃、發脆了。為什么濕紙不結實,一戳就破?
紙張主要是由植物纖維彼此交織形成的。在纖維與纖維之間,是通過纖維素大分子的羥基所形成的氫鍵結合起來的。
在造紙過程中,按照工藝流程,先將分散于水中的纖維(紙漿)經過脫水,然后再壓榨擠干,最后是烘缸干燥。其間,利用水分子架起了“水橋”。水橋就是利用水分子自身的極性架起的一座“橋”,拉近纖維素分子之間的羥基達到很小的距離,于是便引起氧原子的負電性去吸引氫原子的正電性。如此眾多的氫氧原子相連接的化學鍵,被稱為氫鍵。氫鍵的鍵能比一般共價鍵小,可是許多許多個氫鍵結合的總能量卻是很大的。因此,由于氫鍵結合,干紙就表現出了很好的強度,即結實、不容易破。
如果把紙泡在水里,換句話說就是讓水分子擠進紙中的纖維之間,把原來已經緊密結合的纖維素分子推開,也就是水分子打破了氫鍵結合,其結果是使纖維網絡遭到了巨大的損壞。于是,氫鍵破壞即紙張的強度也遭到了嚴重的摧毀,濕紙就變得十分軟弱,一戳就破了。