荧光增白剂的整体介绍
荧光增白剂定义
荧光增白剂剂有时称为光学增白剂，是无色到浅色有机化合物。在300-400 纳米 (nm) 范围内吸收主要不可见的紫外线光, 并转化成可见光的紫至蓝色荧光光中, 以产生更明亮、更清新的外观。它们的设计是为了在塑料、喷漆、颜料、墨水、相片处理解决方案和纤维中获得更亮的颜色或遮盖泛黄。
荧光增白剂分类
1) 按应用分类
- 洗涤剂用光学增白剂
包括光学增白剂 CBS-X, DMS/AMS, CBS-155
- 纸张用光学增白剂
包括光学增白剂 PC、BBU/BBU、VBL/VBL l
- 光纤和纺织用光学增白剂
包括光学增白剂4BK、ER-I、ER-II、PF/DT、BA、CXT、R4、MST、BAC、SWN/AW、WGS、NFW
- 塑料光学光亮剂
包括光学增白剂 OB, OBR, OB-1, KSN, KCB, KSB, FP-127, CBS-127, PF
- 油漆和墨水用光学光亮剂
包括光学增白剂 UVT-1、ST、OEF、RT
2) 按化学结构分类。
1、二苯乙烯型, 蓝色荧光, 用于棉纤维、合成纤维、造纸、肥皂等行业。
2、香豆素型, 具有香豆酮结构和强烈的蓝色荧光, 用于赛璐珞, PVC 塑料。
3、吡唑啉, 绿色荧光, 用于羊毛、聚酰胺、腈纶纤维。
4、苯并氮型, 带红色荧光光, 用于腈纶, PVC, PS。
5、苯邻二甲酰亚胺, 蓝色荧光, 用于涤纶、腈纶纤维、棉纤维。
3) 塑料荧光增白剂分类
1、苯并恶唑, 化学结构如下, OB, OB-1, KSN, KCB 都属于这个化学结构
2、苯香豆素, 化学结构如下
3、二苯乙烯联苯类, 化学结构如下, CBS是与这个化学结构
荧光增白剂增白机理
荧光增白剂 (增白剂) 是无色到浅色有机化合物, 是无色到弱有色有机化合物。在300-400 纳米 (nm) 范围内吸收主要不可见的紫外线光, 并转化成可见光的紫至蓝色荧光光中, 以产生更明亮、更清新的外观。天然纤维通常吸收更多的在可见光谱 (“蓝色缺陷”) 的蓝色光, 因为它们含有杂质 (天然色素)。因此, 天然纤维会产生不需要的、黄色的色相。合成纤维也有这种黄色的色相, 尽管不明显。
物质的白度可以通过(1) 增加反射 (反射率) 或 (2) 补偿蓝色缺陷来提高。漂白在一定程度上有这些作用, 但总是留下部分的黄色。即使是最彻底的漂白剂也不能去除所有的黄色。在荧光增白剂 (增白剂) 问世之前, 通常的做法是应用少量的蓝色或紫色染料 (称为 “发蓝”) 来提高视觉白度的印象。这些染料在光谱的绿黄色区域吸收光, 从而减少亮度。但是, 由于同时它们将淡黄色物质的色光转移到蓝色, 人类的眼睛觉察到白度的增加。
不同于染料, 增白剂抵消了黄色, 同时提高亮度, 因为他们的发蓝效果不是基于减去黄绿光, 而是在添加蓝光。增白剂是一种几乎无色的化合物, 当存在于基材上时, 在300-400 纳米 (nm) 范围内吸收主要不可见的紫外线光,这种能力的增白剂吸收无形的短波长辐射在转化成可见光的蓝光, 赋予了被增白物质灿烂的反射白光, 是关键增白剂的有效性。
增白剂选用原则
1、增白效果
增白效果与基体的增白、加工条件以及可能与其它成分的相互作用有关。
2、兼容性
OBAs 应与塑料兼容, 以防喷霜。与纺织相比, 热塑性塑料的使用 OBAs 应要求更高的耐热性和较低挥发性。
3、耐晒性
荧光增白剂具有有限的耐晒性, 大大低于颜料和大多数塑料。在任何情况下, 荧光增白剂的光化学降解不应使塑料变黄。
4、色调
在大多数情况下, 人们更喜欢中到蓝, 而不是红色的蓝色绿色。
5、加工条件
为了最大限度的增白效果, 荧光增白剂应完全解决或均匀分散到产品中。
6、其他组分
系统中的其他元件, 如颜料、紫外线吸收剂、二氧化钛颜料 (TiO2) 吸收相同范围的紫外线波长范围，从而减少 OBAs 增白效果。锐钛型二氧化钛颜料在 380nm时吸收约40% 的入射辐射, 而金红石型二氧化钛颜料吸收约90%。紫外线吸收剂同样也吸收光但增白效果减少。
塑料、洗涤剂用典型光学增白剂
如下图所示, 我们列出了典型的塑料和洗涤剂应用光学增白剂
| 应用 | OBAs添加形式 | 典型 OBAs | 注意的问题 |
| RPVC | 干粉混合 | OB | 溶解度
耐迁移 |
| FPVC | 在增塑剂中溶解或分散 | OB | |
| 透明
聚氯乙烯 |
增塑剂 + OBAs 母粒
OBAs + PVC 母粒 |
/ | |
| PS | 加工前加入干粉混合 | OB | |
| ABS | 加工前加入干粉混合 | OB | |
| PC＜300℃ | 加工前加入干粉混合 | OB | 热稳定性，挥发性 |
| PC > 300℃ | 加工前加入干粉混合 | OB-1 | |
| PU 膜 | 加工前加入颗粒或溶液 | 单组分 | 耐迁移
溶解度 |
| PU 涂料 | 加工前加入干粉混合 | / | |
| 聚氨酯胶粘剂 | 液体或分散 | / | |
| PU 形式 | 液体 | 溶于多元醇 | |
| 聚烯烃 | 干粉混合 | FP 127 | 兼容性PP＞hdpe＞ldpe
耐迁移 |
| PMMA | 干粉混合 | OB | 溶解度 |
| UPR | 在固化前将增白剂溶入UPR | OB | 溶解度
固化过程中无副作用 |
| PET | 缩聚 | OB-1 | 需要后处理 |
| PA | 纺纱 | OB-1 | / |
| 洗涤剂
水基涂料 |
液体 | CBS-X | / |
如何选择塑料增白剂？
1) 如何选择聚烯烃用光学增白剂
2) 如何选购 PVC 光增白剂
值得注意的是, 同一种光学增白剂在硬质 pvc (RPVC) 和柔性 pvc (FPVC) 中获得不同的增白效果。双苯并恶唑或苯基香豆素组常用于 PVC。当PVC 粉、热稳定剂、荧光增白剂干混、光学增白剂均匀混合时候。对于柔性 PVC, OBAs 被溶解或分散成增塑剂。最好在母粒中加入增白剂。对于透明pvc, 采用光学增白剂加增塑剂母粒或荧光增白剂加 pvc 母粒。
剂量:
通常，50 到100毫克/千克就足够了。为满足极白的要求, 添加了500毫克/千克光学增白剂。对含有金红石型二氧化的PVC，建议1000mg/kg OBAs 。在大多数情况下, PVC 增塑剂对 OBAs 的影响不大, 加工温度通常为100到200度, 荧光增白剂热稳定性可以满足。我们要注意对柔性聚氯乙烯的溶解度和迁移问题。
3) 如何选择聚氨酯用荧光增白剂？
4) 如何选择工程塑料用荧光增白剂？
5) 如何选择苯乙烯用荧光增白剂？
6) 如何选择橡胶用荧光增白剂？
如何在塑料中加入荧光剂？
在热塑性塑料成型过程中添加光学增白剂, 而不是在随后的液体形式中添加，一般情况下，OBAs以粉末或颗粒塑料混合，对于柔性PVC，OBAs以溶液形式或分散于增塑剂中。为获得更好的分散效果，在塑料母粒中使用 OBAs,。对于 PET 纤维, 可在单体聚合过程中添加一些 OBAs。这样, OBAs 就需要稳定的耐热性和低挥发性。
荧光增白剂的检验
测试项目
外观, 挥发性含量, 最大熔点以及含量是典型的测试项目 。
如何测试塑料中的荧光增白剂？
1.迁移、喷霜
通常在 UV 灯中观察荧光增白剂的迁移和喷霜，在塑料表面可以分散的黄或绿斑点。斑点的荧光比其他区域高得多。
2.增白效果
荧光增白剂的增白效果可以用目测法来估计, 或者用色度计测量。
3.耐晒牢度
在塑料中测试光学光亮剂的耐晒牢度没有国际标准. 多数测试使用 DIN 54004 为参考。一个可以更好、更客观的方法是测试塑料白度随曝光时间的变化。