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纸张增白,从没这么系统学过!

 缘然福 2016-12-22


纸浆纤维总是呈黄至灰白色,即使经过漂白处理,依然不能消除这种微黄色调。


在纸浆中加入荧光增白剂后,增白剂吸收紫外光而发出蓝色荧光,根据光学互补原理,使纸浆变为纯白色,同时使纸浆产生更亮更艳的效果。


荧光增白剂又称光学增白剂,是一种荧光染料,又称白色染料,是一种可以吸收紫外光(波长300~400nm),并发出可见的蓝色、蓝紫色等荧光(波长400~500nm)的一类有机化合物。

 

1、荧光增白剂的作用机理

荧光增白剂分子含有发色基团,发色基团具有可发生跃迁的π电子体系,这些π电子体系最常见的有乙烯基、苯环、萘环、三嗪环、五元杂环等。单一的π电子体系一般只吸收很短波长的光,而这些π电子体系连接起来形成一个长的共轭双键体系,可吸收更长波长的光,这样的长的共轭双键体系是荧光增白剂的基本结构称为发色系统,就是这些发色系统产生可见的荧光。


荧光增白剂被纤维吸附而固着在纸上,在光照下,增白剂既能反射可见光,还能吸收日光中不可见的紫外光,将其转变为可见光。从纸面发出不同强度和差异的荧光。当紫外光停止照射纸面,这种从纸面发射出的荧光也很快消失。


由于荧光增白剂分子结构不同,辐射的最大荧光波长也有差别,因而荧光色调也不同。荧光波长在415~420nm区间呈紫色调,430~440nm波长的荧光呈蓝色调,440~466nm波长荧光呈绿光的蓝色。


增白剂辐射出的微蓝色荧光,可与纸张原来微黄色调互补而呈白色,使纸张增白。同时,由于辐射出强烈的可见荧光,使纸张总的可见光反射率增大,从而增加了纸的亮度,这样使白色的纸张更加洁白,使浅色纸张更加悦目、鲜艳。


可见,荧光增白剂不仅能使纸张增白,也能增亮,故荧光增白剂的作用是光学上的增亮补色。

 

2、荧光增白剂种类及结构

按化学结构分类:

⑴、二苯乙烯类

这类增白剂包括双三嗪氨基二苯乙烯类、单三唑二苯乙烯类、双三唑二苯乙烯类、二苯乙烯苯并噁唑类、二苯乙烯基苯类和二苯乙烯联苯类等;

⑵、吡唑啉类

⑶、香豆素类

⑷、杂环类

⑸、萘酰亚胺类


造纸行业主要使用的是双三嗪氨基二苯乙烯类增白剂,称为VBL型增白剂,它具有较高的增白强度、良好的应用性能和适当的耐光牢度。其结构通式如下:

 

它是一种具有共轭双键的有机化合物,这类增白剂有以下四种基团:

a、荧光基团:二亚氨基二苯乙烯基。这是一个大共轭基团,具有可被紫外线激发的π电子。当分子吸收紫外线后,能从基态变为激发态,不稳定的激发态辐射出荧光,而后又恢复到基态;

b、转换波长基团:如结构式中各取代基。取代基具有将辐射光转换为不同波长可见光(如紫光、蓝光的作用)。不同的增白剂具有不同的取代基,所呈现的颜色也有差别;

c、活性基团:即三嗪基该活性基同荧光基团结合又连接转换波长基团,还能与纤维素亲合,是许多荧光增白剂不可缺少的活性部分;

d、亲水基团:如磺酸基。其作用是增加增白剂的水溶性,在水中易于分散并与纤维素有较高的亲和力。

 

3、荧光增白剂在造纸上的应用

造纸工业中使用的荧光增白剂主要是粉状和液状荧光增白剂。液体增白剂以其使用方便,更受造纸企业欢迎。其加入方式可以是浆内添加,也可以是在表面施胶胶料中或涂料中添加,来增加纸浆及成纸的白度。

 

4、影响荧光增白剂应用的主要因素

⑴、金属离子

生产用水中的金属离子会影响荧光增白剂的增白效果,其中的Ca2+、Mg2+、Fe3+对增白作用均有不利影响,尤以Fe3+影响最大,生产中所用矾土的Fe3+含量要控制, Fe3+含量过高会使浆的色调发暗。用水硬度过高时,会降低增白剂在水中的溶解度,使增白效率降低。


⑵、添加剂

浆料中许多添加剂对荧光增白剂的增白效果有影响。某些助留效果较好的助留剂,对荧光增白剂效果影响较大,如聚乙烯亚胺能使增白效果显著降低。填料对荧光增白剂影响不同,TiO2能吸收紫外光,会降低荧光增白效果,大多数瓷土也能起抵消荧光的作用,降低增白效果,但CaCO3和Al(OH)3能反射紫外光,可加强增白效果。阳离子淀粉和一些湿强剂也会削弱荧光作用。


⑶、浆料性质

纸浆中木素含量越高,荧光增白效果越小,因为木素具有吸收紫外光的特性。所以,荧光增白剂不适于处理颜色深的未漂浆料,而只适用于漂白浆。浆料白度,增白效果就越显著。


⑷、荧光增白剂的用量

造纸生产中荧光增白剂的加入量一般均较少。荧光增白剂加入量较少时,随用量的增加白度逐渐增加,达到一最大值后,再增加用量,白度反而会降低,故增白剂用量不宜过量。一般0.2~1.0%之间。


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