摘要：介绍了荧光增白剂的增白原理和荧光增白剂的种类，介绍了荧光增白剂在纸浆、浆料、涂布工艺中的应用及影响增白效果的因素。针对这些影响因素,提出了相应的解决方法。
关键词：荧光增明白剂；造纸；影响因素
上世纪20年代，一种可以发射荧光的化合物被发现，它就是荧光增白剂。因为它可以发射荧光从而达到提高纸张的白度以及各种纺织品的亮度，以此从30年代末开始正式在荧光增白剂行业得各行到广泛的应用，尤其是造纸行业，已经成为一种不可或缺且用量最大的白色染料。
1荧光增白剂的增白原理
该荧光增白剂不仅具有双共轭双键，而且具有特殊结构的无色染料，光洁度好。当它能吸收太阳光中的紫外线，激活分子，回到基态的时，紫外线的能量就会部分消失，消失的部分变转化为可见光，反射光为波长420-500nm的蓝紫色光，使纸上的反射光总量增加，抵消了黄光反射过大而引起的纸张纤维的黄感，从而提高纸张的白度。
随着入射光源的变化，荧光增白剂的效果就会发生变化，如果紫外线吸收的过多，效果会更加显著，如果在没有紫外线或者紫外线含量很低，就不会有美白效果或者美白效果不明显。
由于荧光增白剂的种类繁多，所以其荧光色光也不同，主要取决于紫外吸收波长范围，波长在335nm以下，荧光红是色，波长365nm以上的，荧光是绿色，这基本取决于分子取代基的性质。[1]
2荧光增白剂的种类
荧光增白剂由于其化学结构的不同，有很多种，在造纸、纺织、洗涤用品和塑料等领域得到广泛的应用，主要分为五大类：：①二苯乙烯型；②香豆素型;③吡唑啉型;④联苯类;⑤萘二甲酰亚胺型等[2]，本文主要介绍在造纸行业经常使用的三种类型：
2.1二苯乙烯型
二苯乙烯型是造纸行业应用最广泛的荧光增白剂，主要有双三嗪氨基二苯乙烯类、单/双三唑二苯乙烯类、二苯乙烯基苯类和二苯乙烯苯并唑类等。
根据分子内磺酸根的含量，将双三嗪二苯乙烯类增白剂分成三种类型，即二磺酸、四磺酸、六磺酸。荧光增白剂VBL，被称为4，4-双-(4-羟乙氨基-2-苯胺基-1，3，5-三嗪-2-氨基)二苯乙烯-2，2-二磺酸钠]型增白剂，是最常用的增白剂，也是造纸中最重要的类型，产量最大，占80%以上。这种常用的VBL荧光增白剂的结构为顺式和反式，其反式的增白效果比顺式强，在高温和阳光照射下转化为顺式，削弱了增白力。在pH值较低时，VBL也存在着黄斑低、水溶性差、易形成缩聚和沉淀等缺陷。
2.2香豆素型
香豆素型荧光增白剂是最早发现荧光增白剂之一。其种类数仅次于二苯乙烯型增白剂。在香豆素环的第3位和第7位引入各种取代基后，可以吸收各种波长的紫外线。因此，不同类型的香豆素荧光增白剂已广泛应用于各个领域，并可用于各种纤维、尼龙及各种塑料等工业产品的美白。在造纸工业中，香豆素荧光增白剂peb（学名3-羧基-5，6-苯并二氮-吡喃）呈淡黄色，粉状，不溶于水，具有强烈的蓝色荧光，，所以它的耐洗性、耐光性差，得不到很好的发展。
2.3吡唑啉型
由于取代基的不同，吡唑啉荧光增白剂可分为三种类型：非离子型、阴离子型和阳离子型。非离子增白剂主要用于丙烯酸纤维、聚酰胺纤维和乙酸纤维的增白剂；除用作聚酰胺的增白剂外，阴离子还可用作粘合剂纤维的增白剂；此外，丙烯纤维也可以用阳离子增白剂增白。
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3荧光增白剂在造纸中的应用及影响因素
3.1金属离子的影响
与Ca2+、Mg2+离子相比，Fe3+离子的影响最大，在抄纸系统中生成不溶性的有色物质。这会降低增白剂的增白效果，随着磺酸基的增加、溶解度纤维亲和力的增加。二磺酸、四磺酸和六磺酸三种荧光增白剂在软水和硬水中有不同的增白作用。二磺酸类更适合在软水中使用。Ca2+、Mg2+等在硬水中可降解四磺酸和六磺酸增白剂的溶解度，削弱增白力。
3.2.pH的影响
荧光增白剂的增白效果受介质pH值的影响很大，在中等碱性条件下效果较好，但不耐酸。在正常情况下，当ph值在6.5-8.5之间时，增白效果更好。此外，每种荧光增白剂应具有最佳适用范围的pH值。因此造纸企业要根据自己纸浆的pH值选用最适合的荧光增白剂，另外一种方法就是把纸浆的pH值调整到恰当的范围内。
3.3助留级和填料的影响
荧光增白剂为阴离子与阳离子的上胶机会发生化学反应，从而降低增白效果。在使用阴离子助留剂时，虽然阴离子助留剂不会破坏增白效果，为了防止反应，两者都应该彼此分开。此外，对萤光增白剂没有不同效果的填充物。常用的填料包括碳酸钙和高岭土。在中等碱性条件下，碳酸钙和滑石粉可以提高荧光增白剂的美白效果，但大多数高岭土降低了荧光增白剂的美白效果。
3.4纸浆白度的影响
纸浆白度越高，荧光增白剂的效果越好。刘爱运、刘温霞等研究表明，纸浆白度越高，随荧光增白剂加入剂量的增多，色调就越鲜亮。纸浆白度低，木素含量就高，纸浆白度高，浆中木素等的含量很少，则木素对紫外光的吸收减少，激发荧光增白剂的紫外光增多，所以发射出的蓝紫光增多，纸浆的白度就增加了。为了取得良好的增白效果，需要对原浆进行漂白净化处理，当原浆白度低于65%ISO时，荧光增白剂几乎失去了增白效果。但是，大量使用荧光增白剂不能从根本上提高纸浆的白度，要使纸张看起来更白更艳，需要从根本上提高原浆的白度，辅助使用荧光增白剂增白。
3.5损纸的影响
在造纸生产中，回收丢失的纸张可以节约原料，降低成本。但是，损坏的纸张中所含的阳离子化合物会与荧光增白剂发生化学反应，以降低增白效果。在生产过程中为了保证产品的白度和颜色的稳定，在保证受损纸张回收利用的基础上，选在好损纸加入的最佳位置。
3.6荧光增白剂用量的影响
纸浆本身具有一定的白度，荧光增白剂用量也不是越多越好，当荧光增白剂的使用达到一定程度时，纸浆的白度达到最大。如果继续添加则纸浆的白度反而会下降。黄显南、黄艳规等[4]提出二苯乙烯型荧光增白剂的吸附符合Langmuir单分子层吸附理论的规律，增白剂在快速吸附阶段纤维表面的吸附位接近饱和，随时间延长，吸附量并没有显著增加。所以，纸浆的白度也不会无限增加，若纤维表面形成了二层吸附，荧光增白剂的增白效率反而降低，荧光波段向更长波段移动。同时，考虑到要降低成本，提高经济效益，荧光增白剂要适当添加。
3.7.荧光增白剂的添加点与其他助剂添加顺序的影响
在使用固体荧光增白剂时，需要使用相对低浓度的溶液，以防止局部增白剂的积累，降低增白剂的效果。在打浆池中，浆泵的入口、浆泵的入口和流量箱是加增白剂的最佳场所。在纸浆中加入荧光增白剂后，再加入其它化学助剂，增白剂与纤维在15min后完全结合，再加入分散剂、杀菌剂等化学药剂。这样才不会对降低增白效果。
综述了荧光增白剂在造纸工业中的应用及影响因素，在使用荧光增白剂时，可作为参考。
参考文献
[1]黄茂福主编《化学助剂分析和应用手册》中国纺织工业出版社 2001年11月 P1350-1351
[2]沈勇嘉 李红斌 路炜《荧光增白剂》化学工业出版社 2004年2月P227-229
[3]刘爱运 刘温霞《对荧光增白剂的影响因素的探讨》 湖南造纸 2010年03期
[4]黄显南 黄艳规 柴欣生《纸浆纤维表面荧光增白剂的吸附动力学》中国科学化学 2008年2月.
论文作者:张玮攀 王硕 刘峰 席丹
论文发表刊物:《知识-力量》2019年11月46期
论文发表时间:2019/10/18
标签：增白剂论文; 荧光论文; 纸浆论文; 效果论文; 苯乙烯论文; 白度论文; 纤维论文; 《知识-力量》2019年11月46期论文;