荧光增白剂

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荧光增白剂是一种荧光染料，或称白色染料。它的特性是能将紫外光转变成蓝、蓝紫或红色的可见光，产生光学上的增白作用，又因射入光线的激发而产生荧光，使所染物质获得类似荧石的闪闪发光的效应。荧白增白剂的作用是可显著提高纸张的白度，并使其光彩悦目，这是任何化学漂白剂所不能达到的，为此荧光增白剂广泛应用于高级纸的增白处理。

使用荧光增白剂可以提高纸张的白度，但并不是代替漂白，而是使具有相当自度的纸张继续提高其白度，因而主要用于白度要求高的纸张，如胶版印刷纸、画报纸、高级书写纸、打字纸等。

1．荧光增白剂的结构

荧光增白剂是一种复杂的有机化合物，种类也很多。这类物质中都有共轭双键，能吸收紫外光，并反射出波长较长的可见光波，在其化学结构式中有：

(1)能吸收紫外光后激发出荧光的基团(即不饱和共轭双键的结构)，在造纸工业中常用的增自剂的这一基团是二氨基芪磺酸：

(2)能转换激发光为适宜波长的基团，通常带有芳香胺、脂肪胺或其衍生物，改变不同的基团可得到反射出不同颜色的荧光。

我国生产的荧光增白剂VBL产品在荧光强度、荧光色调等方面都是较好的，从结构式来看属于二氨基芪磺酸类。

2．荧光增白剂VBL的化学性质

(1)溶于水，常制成磺酸钠盐，以增加溶解性。

(2)稀溶液具有弱碱性pH值，约为7～9。

(3)很稀的水溶液就呈蓝色荧光。

(4)在酸性介质(pH值=5以下)呈絮状乳浊液。

3．荧光增白剂VBL的主要质量指标

其主要质量指标应符合表10—5—32的规定。

表10—5—32

4．国产荧光增白剂的特性

国产荧光增白剂的一般特性如表10—5—33所示。

表10—5—33

5．荧光增白剂的应用

荧光增白剂应用于下述方面：

❶ 直接加入到纸料之内。

❷ 用于表面施胶，即加入到表面施胶的胶液中。

❸ 用于加工纸的涂布，即加入到加工纸的涂布液中。

而以第一种方法直接加入到纸料中增白使用得最广泛。

荧光增白剂的使用方法如下：

❶ 增白剂溶液要随用随配，避免放置，因它对紫外线敏感，受日光照射后，日光中紫外线能破坏其显白效果。

❷ 在使用时，可先将增白剂溶解于50～60℃温水中，1份增白剂约用20份水。

❸ 待增白剂充分溶解后，再用冷水稀释至0．3～3．0g／L浓度，随后即可加入到纸料内。

❹ 荧光增白剂染色特性类似直接染料，加入纸料以后，短时间即能与纤维固著。为此，为使增自剂与纤维充分混合和良好留著，应将其溶液缓慢加入纸料中。

❺ 加入时，纸料合适的pH值应该接近中性或微碱性(pH值7～8)。

❻ 如使用液体增白剂溶液，则应贮入深色玻瓶或陶制容器内，切勿曝露于口光之下。

6．荧光增白剂的用量

(1)在白度要求高的纸所用的漂白浆中加以少量增白剂，或对彩色纸染色前在漂白的纸浆中加入少量增白剂均能获得显著的效果。

(2)用于某种纸张增白的适当用量，应根据生产过程中的因素和条件通过生产试验(首先可作小型试验)来确定。

(3)如果增白剂加到某一数量已达要求或者不再增白，这就是用量的极限，如再多用有可能产生副作用，使色泽变黄，并造成浪费。

(4)未加增白剂以前纸浆的白度越高，增白效果越显等，例如，同是一种漂自浆，白度相差不到5度，则增白剂用量相差一倍。

(5)一般认为，增白剂用量超过0．12%，纸浆白度不再显著增加，即在纸浆中施加的增白剂的极限数量为0．12～0．16%。

(6)增白剂对白度低于60%或65%的未漂纸浆，不起增白效果，这是由于未漂浆中带有色素，而使用增白剂仅起著改进色光的作用。根据试验，对于未漂浆如增大增白剂用量，还会产生使纸浆变红的现象。

几种纸张的荧光增白剂的实际用量数据如表10—5—34所示。

表10—5—34

7．影响荧光增白剂增白效率的因素

(1)原料和纸浆类型的影响

荧光增白剂只能用以漂白的纸浆再增白，而不能代替漂白剂用以漂白纸浆。纸浆本身白度越高，则增白后色调更为鲜艳明亮，因此在纸浆使用荧光增白剂以前，必须进行漂白处理，只有高度洁净和漂白的纸浆，才能获得最大的增白效果。

荧光增白剂对于一般植物纤维如棉浆、木浆、草浆等的结合力均较良好。磨木浆中含有大量木素，在日光下极易氧化泛黄，且又会吸收紫外线，这些都会妨碍了荧光增白剂的增白效果，因而对于磨木浆的效率差甚至不起增白作用。

(2)胶料和填料的影响

常用的松香胶料，当使用适当的用量时，并不影响荧光增白剂的增白效果，但褐色胶料将部分抵销其显白效率。

一般填料的白度均不低于纸浆白度，为此对增白效果并无影响。加入的填料应注意不吸收紫外线的性能，否则将显著降低增白剂的增白作用。

(3)pH值的影响

对于目前使用的一些耐酸性较差的荧光增白剂，使用时以纸浆呈中性或微碱性时效率最好。根据生产实践的经验，pH值低时(酸性较强)的增白效果比pH值高时(酸性较弱)的增白效果低，特别是在水质变坏的情况下，pH值的影响就更大。当上网pH值低于5．4时增白效果已有明显下降，当上网pH值低于4．4时就基本上失去其增白作用。为了使荧光增白剂加入后能得到较好的增白效果，在使用增白剂的施胶纸时，增白剂必须在施胶或加硫酸铝前加入。

(4)水质的影响

荧光增白剂应尽可能溶解于软水中，通常含有、离子的硬水，若硬度不高(总硬度在300p．p．m以下)时，则影响尚不显著；若使用在过高硬度或含有铁质等不洁净的水，则会剧烈降低增白剂效能，其中尤以含铁质的水的影响更为显著。在造纸机的封闭白水系统中，充分利用接近中性的白水也可消除不良水质的障碍，并有助于增白剂效率的进一步发挥。

(5)重金属离子的影响

重金属离子如、、等存在，当含量超过一定限度时，均会影响增白剂的作用，使产品产生泛黄现象，其中尤以影响最大。根据试验，重金属离子含量在100ppm以下时，对增白剂的不利影响较小。

在溶解或使用增白剂过程中，应避免增白剂溶液与铜、铁等金属接触(例如，应在木桶内溶解，用木棒搅拌等)，并应在打浆作用完成后，开始加入浆内，通常与纸浆接触几分钟后，已经使纤维增白，尽量减少增白剂溶液与金属设备接触时间过长。

(6)纸浆中残存化学药剂的影响

对抗酸性较差的增白剂，应尽量减少纸浆中的游离酸。残碱虽对增白剂无直接影响，但残碱内含有蒸煮废液，或含有溶解的木素及可溶性色素，这些残存物质对增自效果也是不利的。纸浆内少量残氯对增白剂无显著影响。为了提高增白剂的增白效果，纸浆的洗涤是重要的，以减少残酸、残碱和残氯的影响。

8．在纸张中是否含有荧光物质的检测

纸张中荧光的来源有：(1)酸性亚硫酸盐浆中固有的荧光；(2)增白纸浆而添加的荧光增白剂所具有的荧光。

一般食品包装纸中不允许含有荧光物质，测定纸张中是否含有荧光物质可用先进的光学仪器，如色谱分析法等。

这里介绍两种简易的方法。

(1)第一种方法：

先向试管内倒入5m1的二噁烷和水(比例为1∶1)混合液，投入纸样约0．2g，摇动片刻。随后自试管中吸出萃取液1m1滴在滤纸上，缓慢干燥至沉积物的直径约为2．5cm。此后在紫外光下观察滤纸，其鉴别结果如下：

❶ 若黑斑上呈深白色斑，说明纸样是由经荧光增白剂增白的漂白浆或未漂浆抄成的。

❷ 若黑斑周围有浅蓝色光晕，说明纸样是由酸性亚硫酸盐未漂浆抄成的。

❸ 若黑斑周围有红色光晕，说明纸样中没有荧光增白剂，但是经过调色。

❹ 若白斑周围有红色光晕，说明纸样中有荧光增白剂，且经过调色。

(2)第二种方法：

这种方法较快速，但准确性较差。具体方法是，纸样先用水进行浸泡抽提，随后把滤纸条放在试样抽提液中浸湿，烘干后在紫外光下检查。若滤纸显示出较强的荧光，则纸样中含有荧光增白剂。如果纸样中的荧光增白剂的添加量较少，则检验效果不明显，这样就需要使用第一种方法进行复检。