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1、第十四章第十四章 荧光增白剂荧光增白剂引言引言 织物经漂白后，为了进一步获得满意的白度；或某些浅色织物要增加鲜艳度，通常采用能发荧光的有机化合物进行加工，这种化合物称为荧光增白剂（Fluorescent Whitening Agent或Fluorescent Brightener）。目前，荧光增白剂在纺织、造纸、塑料、及合成洗涤剂等工业都有着广泛的应用。目前，荧光增白剂在纺织、造纸、塑料、及合成洗涤剂等工业都有着广泛的应用。全世界生产的荧光增白剂现已有15种以上的结构，其商品已经超过1000多种，年总产量达10万吨以上，占染料总产量的12%左右，而且其产量年增长率大于染料或颜料的年增长率。近年
2、来，随着染整工业的飞速发展，荧光增白剂在应用过程中又被赋予更高的要求，如树脂整理与增白同浴进行可以简化染整工艺，减少废水，节约能源，这就要求荧光增白剂具有一定的耐酸、碱性。将荧光增白剂无定形产品转化为晶形产品，以及尽可能提高纯度，是今后的发展方向之一。因为产品中的杂质或副产品会削弱和抵消荧光效果，所以通过转化与提纯，既能使产品外观有所改进，又能提高增白效果，同时还可以在一定程度上防止变黄。用多组分荧光增白剂取代单组分荧光增白剂也是发展方向之一，因为多组分增白剂会产生荧光增白的协和作用，提高增白效果，故越来越受到人们的关注。提高荧光增白剂的染色牢度，特别是日晒牢度成为研究的重点，如何在合成纤维上
3、提高耐升华牢度也将成为重要的研究方向。荧光增白剂的增白机理荧光增白剂是一类含有共轭双键，且具有良好平面性的特殊结构的有机化合物。在日光照射下，它能够吸收光线中肉眼不能看见的紫外线（波长为300400nm），使分子激发，再回复到基态时，紫外线能量便消失一部分，进而转化为能量较低的蓝紫光（波长为420480nm）发射出来。这样，被作用物上的蓝紫光的反射量便得以增加，从而抵消了原物体上因黄光反射量多而造成的黄色感，在视觉上产生洁白、耀目的效果。荧光增白剂的增白只是一种光学上的增亮补色作用，并不能代替化学漂白给予织物真正的“白”，因此含有色素或地色深黯的织物，若不经漂白而单用荧光增白剂处理，就不能获得
4、满意的白度。一般的化学漂白剂是强氧化剂，纤维经过漂白处理后，其组织会在一定程度上受到损伤；而荧光增白剂的增白作用是一种光学作用，故不会对纤维组织造成损伤。并且，荧光增白剂要在日光下才具有柔和耀目的荧光色泽，而在白炽灯光下因没有紫外线，所以看起来也没有象日光下洁白耀目。荧光增白剂的日晒牢度各品种不同。这是因为在紫外线作用下，增白剂的分子会被逐渐破坏。因此，用荧光增白剂处理过的产品，长期曝晒在日光下便容易使白度减退。一般来说，涤纶增白剂的日晒牢度较好，锦纶、腈纶为中等，羊毛、丝的较低。日晒牢度和荧光效果取决于荧光增白剂的分子结构，以及取代基的性质和位置，例如杂环化合物中的N、O以及羟基、氨基、烷基
5、、烷氧基的引入，有助于提高荧光效果，而硝基、偶氮基则降低或消除荧光效果而提高日晒牢度。 荧光增白剂的分类与命名荧光增白剂可按化学结构或其用途来分类。按化学结构分类按化学结构分类 按照荧光增白剂的母体分类，大致可将它们分为碳环类、三嗪基氨基二苯乙烯类、二苯乙烯-三氮唑类、苯并噁唑类、呋喃，苯并呋喃和苯并咪唑类、1,3-二苯基-吡唑啉类、香豆素类、萘酰亚胺类和杂类等九类。按用途分类按用途分类荧光增白剂也可根据其用途分类，例如：用于涤纶纤维增白的就称作涤纶增白剂，用于洗涤剂的就称作洗涤用增白剂等等。如此，经常有人把荧光增白剂DT称作涤纶增白剂，把荧光增白剂DCB称作腈纶增白剂，把荧光增白剂VBL称作
6、棉用增白剂。然而这种分类法也有缺陷，或者说不够严格，因为有的增白剂可以有多种用途，并且可以用于不同的行业中，例如，荧光增白剂VBL 除了被大量地用于棉纤维的增白以外，还被大量地用于洗涤剂，而粉状的荧光增白剂DT(在商业上常常称作荧光增白剂PF) 主要用于塑料的增白。在商业上有时还按荧光增白剂的离解性质分类，将它们分为阳离子类、阴离子类和非离子类，或者按其使用方式分为直染型、分散型等等。荧光增白剂的命名与商品名荧光增白剂的命名与商品名商品荧光增白剂化学名称很长，在应用时很不方便，因此大都使用商品名。我国生产的荧光增白剂其商品名称一般为“荧光增白剂XXX”形式，例如：荧光增白剂VBL。尾标上的英文
7、字母有时还是照搬国外同类产品中的尾标代号，例如：荧光增白剂DCB 就是沿用国外商品Blankophor DCB中的名称。进口的荧光增白剂其商品名称一般由商标加英文字母组成，商标后的英文字母一般表示它的性能和应用对象，例如：“荧光增白剂DT”表示增白涤纶用的增白剂。我国生产的荧光增白剂品种主要有16个，而产量超过百吨的品种仅7个，它们是：荧光增白剂VBL、荧光增白剂DT、荧光增白剂BSL、荧光增白剂BSC、荧光增白剂31#、荧光增白剂BC、荧光增白剂33#，其中又以荧光增白剂VBL 和荧光增白剂DT为最大，这两个品种的产量几乎占我国荧光增白剂总产量的80%。 荧光增白剂的应用性能和商品加工荧光增
8、白剂的应用性能和商品加工荧光增白剂的一般性能荧光增白剂的一般性能染料对织物染色的给色量与染料的用量成正比，而荧光增白剂在低用量时它的白度与用量成正比，但是超过一定极限，再增加用量不仅得不到提高白度的效果而且反而会使织物带黄色，即所谓的泛黄；染料染色越深越能遮盖织物上的疵点，而荧光增白剂的增白效果越好，疵点却越明显；荧光增白剂本身及它的水溶液在日光下的荧光效果不明显，只有染在纤维上才呈现强烈的增白作用。 荧光增白剂根据其性能不同可以分为阳离子型、阴离子型和非离子型三种。阳离子型和阴离子型的荧光增白剂一般都是淡黄色的固体粉末，易溶于水，在水中呈微黄色有荧光的溶液并能被纤维吸附。它们对纤维具有优良的
9、直接性和匀染性，使用起来较为方便。离子型增白剂不能与同它离子性相反的染料或助剂同浴应用，否则会降低增白效果，甚至会完全失去增白作用。此外，介质的pH 对离子型增白剂的增白效果影响也是很大的。非离子型的增白剂是一类不溶于水或微溶于水的化合物，它的商品剂型有分散悬浮体、有机溶液及超细粉三种。它不仅可以用于织物的增白，而且还可直接加入合成纤维的树脂原液中，成为一种“永久增白剂”。影响荧光增白剂性能的一些因素影响荧光增白剂性能的一些因素前处理荧光增白剂不能代替化学漂白，在应用荧光增白剂之前，织物必须先经退浆、煮练、漂白等前处理，以除去织物上的杂质，并使织物的白度达到一定的要求。原材料的白度越高，则增白
10、效果越好。漂白时织物上残留的氯和酸，必须充分洗净，否则将影响增白效果。此外，如羊毛制品用漂白粉和增白剂及腈纶产品用亚硫酸钠和增白剂同浴处理，这种与增白剂同时进行的方法，在处理时需加强清洗工作。荧光增白剂的用量 荧光增白剂品种繁多，各种牌号的品种其内有效成分和最高增白效果各不相同。每种荧光增白剂的饱和浓度都有其特定的极限，超过某一固定的极限值，不但增白效果不会增加而且反而会出现“泛黄”现象，使得增白变成了“染黄”。泛黄点在使用荧光增白剂时是应特别注意的，不同的荧光增白剂有不同的泛黄点；同一增白剂在不同的织物上泛黄点也不相同。荧光增白剂的浓度与增白效果的关系如下图所示：从图中的曲线可以看出：荧光增
11、白剂的增白效果在饱和值以下与它的浓度成正比，超过饱和值，其增白效果反而下降。酸碱度酸碱度( (pHpH值值) )的影响的影响不同pH值的染浴将直接影响到荧光增白剂的化学稳定性和溶解度。对纺织品的增白来说，要特别注意染浴的pH值与纤维亲合力的关系。pH值对离子型荧光增白剂的吸光度影响较大。阳离子型荧光增白剂在pH9 时吸光度明显下降，而阴离子型荧光增白剂在酸性条件下吸光度急剧下降。无机添加物的影响无机添加物的影响有些增白剂在使用时添加食盐 (或硫酸钠) 可以提高 (或控制) 它在纤维上的吸附率。增白剂在染浴与织物之间的分配随溶液中无机盐的浓度而变化，增加无机盐的浓度可以提高增白剂的上染率。在增白
12、剂用量较低时，加入无机盐可提高其增白效果，在增白剂用量较高时，加入无机盐则会降低增白剂的泛黄点，对增白不利。一些需添加无机盐才能上染到纤维上的增白剂，不宜用在洗涤剂中。溶液配制溶液配制即使是水溶性的荧光增白剂大都在水中的溶解度也较低，在10g/l 左右。溶解时宜用室温或30-40C 的温水，同时要求水中不含铜、铁等离子。对一些不溶于水的分散型荧光增白剂，可酌情加入匀染剂、分散剂等以获得均匀的增白效果。配制好的增白剂溶液或分散液，不宜长时间暴露在强光下，最好是随配随用，并置于阴暗处。分散型荧光增白剂在加水稀释时，应先搅匀或摇匀后计量，因分散型荧光增白剂久置后易造成沉淀。表面活性剂的影响表面活性剂
13、的影响在离子型的荧光增白剂溶液中加入表面活性剂，对荧光增白剂的增白效果有影响。加入带相反电荷的表面活性剂时，会降低溶液的吸光度，有时甚至会导致荧光的猝灭作用，加入同电荷的表面活性剂则无影响或影响极小。非离子型的荧光增白剂通常要配备表面活性剂后才能使用，它们在一定程度上起着防沉淀及匀染作用。后处理后处理使用荧光增白剂增白后的织物，通常还有一道后处理工序。后处理的方法有物理方法、化学方法及热处理方法等。非离子型荧光增白剂处理织物，后处理通常采用热处理，其焙烘时间和温度对白度有一定的影响，例如：荧光增白剂DT 对纯涤纶织物要获得较好的增白效果，其焙烘时间和温度以180C 时不超过50秒，200C时不
14、超过40秒，220C时不超过30秒为宜。焙烘温度有时也叫荧光增白剂的“发色”温度。不同的荧光增白剂具有不同的发色温度。后处理时没有达到发色温度 和预定的时间，也就达不到理想的增白效果。用亚硫酸氢钠和抗坏血酸钠处理用香豆素类增白剂增白过的羊毛织物可提该织物的耐日晒牢度1-2 级，这是因为亚硫酸氢钠有还原作用它可抑制引起羊毛发黄的氧化过程。用硫代硫酸钠溶液处理荧光增白剂增白过的棉纤维，能提高棉纤维的耐日晒牢度。色光调节色光调节荧光增白剂与不同印染助剂同时应用时，其色调将随助剂的不同而微有影响。为达到同一色调，必要时可加微量染料进行调节。如棉纤维增白时，加直接染料或活性染料；涤纶增白时用分散染料、涂
15、料等。荧光增白剂的商品加工荧光增白剂的商品加工粉状增白剂是用增白剂滤饼与氯化钠、元明粉、尿素配成所需要的力份，制成浆状，再喷雾干燥而成粉状。 液状荧光增白剂是指一种与水能完全混合的荧光增白剂。常用的制备方法是，在增白剂盐析分离后，与添加剂混合，再用水调节浓度；也有将反应液浓缩，与乙二醇甲醚混合或加三乙醇胺和其他有机碱浓缩。在液状商品中，增白剂含量大约15%，分散剂含量约50%。分散状荧光增白剂是指不溶于水的荧光增白剂以极细小的微粒高度分散在水中的悬浮体，此时具有活性的荧光物质并非溶解于水中，而是经过研磨后在分散剂的帮助下以固体状态存在于水中 .微胶囊荧光增白剂也是为了减少生产和使用中的粉尘污染
16、而设计的一种商品形式。它的生产原理是：在适当的温度下，将油状或固体状的荧光增白剂分散加入在成膜材料溶液制成的乳浊液或分散液中，然后将这种物料用使之成型的方法处理或喷雾干燥即可得到微胶囊化的产品。荧光增白剂的应用工艺棉纤维的增白棉纤维的增白为了使棉织品达到所要求的白度和艳度，可用棉用增白剂来后处理，有时为了达到某一白度，可和少量直接或活性染料同浴进行。增白时按品种不同，如棉纱用浸染法，棉布、绒布用卷染或轧染法。蛋白质纤维的增白蛋白质纤维的增白羊毛本身微带乳黄色，必须先经漂白，然后进行增白处理，增白一般在酸性浴进行。常用浸染法，也有用轧染法。真丝织物在精练后一般都带黄色，对于白度要求较高的丝织物，可用增白剂进行增白。常用的增白剂有Tinopal WG、Uvitex NFW(liq.)等。合成纤维制品的增白合成纤维制品的增白常用合成纤维如锦纶、涤纶、腈纶等，因为本身洁白，一般可不需漂白即行增白。但增白的白度持久性较差。为此某些合纤可采用漂白增白同浴进行，以获得持久的白度。由于合纤性质的不同，可选择不同品种的荧光增白剂。思考题v作为荧光增白剂，试述荧光增白剂的增白机理。v简述荧光增白剂的一般的应用性能v分析影响荧光增白剂增白效果的因素
