谈一谈荧光增白剂增白原理

2021-07-19 11:11:47 Credit 7

   要理解荧光增白剂的增白原理首先就要了解光和颜色的关系。古希腊哲学家亚里士多德认为:光即是色彩,有光的存在才能有色彩,因为没有它就没有任何景象。光是一切物体颜色的唯一来源,光刺激到人的视网膜时形成色觉,没有光就没有色彩。光是来源于太阳、其他天体、火焰以及人工光源的一种电磁波。它的范围很广,当波长过长(红外光区)或过短(紫外光区)时,人的肉眼就无法分辨。


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只有波长范围在380~760纳米之间的狭窄光区才是人眼可见光区。已探知该可见光区的几种均衡分布的颜色波长最长的是红色,随后依次是橙色、黄色、绿色、蓝色和紫色,在雨后的彩虹中我们可以看到这一效果,或者当光线穿过棱镜分离成光谱的时候也可以看到。

光源的种类、物体吸收及反射光线的方式可以决定我们所看到的物体的颜色。当光线照射到一个不透明的物体上时,物体表面会吸收大部分可见光,而将一部分可见光反射出来,反射光线的颜色即是物体的本色。比如一块柠檬黄和黄色的织物会吸收光线中除了黄色以外几乎所有的颜色。白色物体几乎反射光线中所有的颜色,而黑色物体则几乎吸收所有的颜色。任何一个物体固有的颜色只有在白光下才可见,事实上,光线本身并不是完全无色的。

荧光增白剂是一种色彩调理剂,具有亮白增艳的作用,广泛用于造纸、纺织、洗涤剂等多个领域中。荧光增白剂约有15种基本结构类型,近400种结构。中国允许在衣物洗涤剂中添加的荧光增白剂有两种类型:二苯乙烯基联苯类(如CBS等)和双三嗪氨基二苯乙烯类(如33#等)。

荧光增白剂作用原理是吸收光线中不可见的紫外光,并发出可见的蓝光,与织物发出的黄光进行叠加后,互补形成白光,使织物发出的白光增加,肉眼可感觉到白色织物明显变得亮白,这就是亮白效果。荧光增白剂可以吸收不可见的紫外光,(波长范围约为60—380 nm),转换为波长较长的蓝光或紫色的可见光,因而可以补偿基质中不想要的微黄色,同时反射出比原来入射的波长在400——600 nm范围的更多的可见光,从而使制品显得更白、更亮、更鲜艳。

由此可见荧光增白剂与加蓝增白机理不同,前者在于加光后者在于减光,加光强烈时,可使反色率大大超过10%。过去人们认为能使入射光100%反射的物体应属最白,荧光增白剂问世后,人们获得了这种白。从人们的视觉意识来说,带蓝色色调的比带黄色色调的白色显得更白。因此在一定限度内,增加蓝色饱和度可以增白色的感觉。

既然荧光增白剂有增白的功能,那么它是如何起作用的呢?荧光增白剂的增白特性是由其分子的特殊结构决定的。它的发色基团具有可发生π→π*跃迁的共轭体系,最常见的这些体系有苯环、萘环、三嗪环、乙烯基、五元杂环和其它一些稠环体系。共轭程度小的电子体系一般只吸收很短波长的光,随着共轭体系增大,可吸收光的波长增大,电子就越容易被激发,增白剂的荧光效率越大,从而满足荧光增白剂的要求。

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。


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那么荧光增白剂又是如何在被增白物质中起作用的呢?荧光增白剂在不同的物质中有不同的呈现。在洗涤剂或纺织印染领域,增白剂有水溶性的它是以分子状态完全溶解于基体中,然后再洗涤衣物的过程中吸附于衣物纤维上而起增白作用。在塑料基体中它的状态是一个溶解,聚集的过程。它在基体中是和各种添加剂通过塑料基体熔融后的剪切混合作用而细化分散甚至溶解于其中。所以荧光增白剂在塑料中存在两种可能:像在纤维增白或洗涤剂中那样呈单分子的理想状态均匀的溶于聚合物基体中,或是以细化粒子或其他形式存在。


在实际使用荧光增白剂时,遇到最大的问题是荧光增白剂加入后有泛黄现象,这是由于基体对荧光增白剂溶解性不好引起的,在溶解性小的基体中使用时,由于荧光增白剂添加量难以控制,并且还有在基体中迁移的影响,荧光增白剂增白的基体往往容易泛黄。 本文提供特瑞德化工。请关注我的网站:www.obachem.com


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