荧光增白剂在造纸中应用及其发展趋势.pdfVIP

‘江苏省造纸学会第十一届学术年会论文集》 【造纸及化学品卷】 荧光增审剂在造纸中的应用及其发展趋势 张韵雅戴红旗 (南京林业大学江苏省制浆造纸科学与技术重点实验室，江苏南京，210037) ■要概述了荧光增白剂的增白机理，主要类型及其影响荧光增白剂增白效果的主要因素。同时叙述了荧光增白剂的发展 趋势。 关键词荧光增白剂；增白机理；造纸：发展趋势 荧光增白剂是利用一种染料吸收紫外线后激发蓝或紫色的荧光给予人们视觉器官以增加白度感觉的 荧光白色染料，它像各种纤维染色所用的染料一样，可以上染各种类型的纤维。在纤维素纤维上它如同直 接染料可以染纸张、棉、麻、粘胶纤维等【l】。1929年，德国人Krais首先采用七叶树素的浸出液处理黏胶 和半漂白亚麻，以获得增白【2】。但是Krais的发现并没有被应用于实际，因为七叶树素溶液对纤维素纤维没 有亲合力，被它处理过的材料耐光性和耐洗性都很差．直到1940年德国IG公司提出了具有实用型的荧光 增白剂后，其商品化历程才真正开始．荧光增白剂有很多品种，并在各种行业得到了广泛的应用，其中在 造纸行业用量最大。 1荧光增白剂的结构特征及其作用机理 荧光增白剂的分子结构主要包括两部分，一个含芳环的连续共轭体系和一个或多个取代基。含芳环的 共轭体系内兀-电子具有流动性，易于激发，舡电子从基态激发到激发态，然后在极短时间内又回到基态， 同时发出可见光。增加共轭体系中共平面的稠和环数目，将有利于提高体系内舻电子的流动性，有利于荧 光的产生。分子的刚性增加，有利于增加分子的共平面性，由此也有利于荧光的产生【3~4】。 回到成基态时，紫外线能量便消失一部分，而转化成能量较低的可见光反射出来，反射光的波长为 420--440nm的蓝紫光，使纸张上的反射光总量增加，提高纸张亮度。反射出的蓝紫光线还能抵消纤维中的 微黄色，起到补色效应，从而抵消了纸张纤维因黄色光反射量过多而造成的黄色感，使纸张的白度增加， 能产生洁白、耀目的效果Ⅲ。 当入射光源变化时，荧光增白剂的效果就发生变化，如果入射光中吸紫外线含量高，其效果就特别显 著，而在紫外线含量较低或没有紫外线的光源下，增白效果很小或毫无作用同。 为了改善荧光增白剂综合使用性能，还需引入助色基团，包括推电子基(如烷氧基、烷基、取代氨基 等)和拉电子基(如磺酸基、氰基、羧基等)，这些基团会影响荧光的性质与强度．有些基团对发色系统的 影响较小，但可改变荧光增白剂的应用性能及对纤维、塑料等的亲和力．在荧光增白剂的结构中不能含硝 作者简介：张韵雅，女，硕士研究生：研究方向：造纸化学与工程． ·通讯作者：戴红旗教授，博士生导师；研究方向：造纸化学与工程；E-marl：—daiha(viD—．sina．com．ca --450-- 《江苏省造纸学会第十一届学术年会论文集》 【造纸及化学品卷】 基、亚硝基或重氮基团，虽然它们能提高日晒牢度，但这些基团会减弱甚至完全猝灭荧光【刀。 2荧光增白剂主要类型 纸浆纤维一般带有黄色或灰白色，这是由于纸浆中的木质素会吸收波长在400--500nm的光所致。采用 添加染(颜)料的方法或采用化学漂白，对纸浆白度的提高是有限的，一般漂白原浆的白度在85％ISO左右。 如果为了追求白度而采用强烈的漂白手段则会大大损伤纸张纤维的强度。通过在造纸中加入荧光增白剂， 可以生产高白剧引。 用于造纸工业的荧光增白剂需要满足以下要 (1)与各种造纸填料、造纸化学品和胶胶粘剂有良好的相容性； (2)能耐一定的酸碱度，能适应造纸工艺过程的需要； (3)对纸纤维有亲和力，有较高的白度。 荧光增白剂的荧光取决于基本化学结构和引人的取代基，杂环化合物中的氮、氧以及羟基、氨基、烷 氧基等取代基的引入可改善荧光增白剂的分散性和均匀性，有助于增强荧光；而硝基、偶氯基的引入则起到 相反作用从而减弱荧光。 荧光增白剂按母体化学结构分为15种基本化学结构类型，其中主要有五大类【8叫：①二苯乙烯类，具有蓝 色荧光；②吡唑啉型，具有绿色荧光；③香豆素型，具有香豆酮基本结构，有较强的蓝色荧光；④苯并氧 氮茂及苯并噫唑型，具有红色荧光；⑤萘酰亚胺类，具有蓝色荧光。 2．1双三嗪氨基二苯乙烯型荧光增白剂 双三嗪氨基二苯乙烯型荧光增白剂是