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影響熒光增白劑在塑料中增白效果因素的研究

一,前言

熒光增白劑(fluorescent whitening agent，F(xiàn)WA)是能吸收波長范圍300～400nm的紫外光，再發(fā)射見光波段420～480nm的藍紫色熒光的有機化合物，材料的泛黃是因為材料中的雜質(zhì)或材料本身吸收可見光中的藍紫相，由于藍光與黃光互為補光，人眼接收到的藍紫相的反射光就使人感覺到材料發(fā)黃。FMA正是通過彌補了這種藍紫相光的損失，而起到對材料的增白增亮作用，F(xiàn)MA的這種增白方式不同于發(fā)生氧化還原反應(yīng)的化學(xué)漂白，實際上是一種光學(xué)效應(yīng)，所以FWA又被稱為光學(xué)增白劑(optical bright-eners)。FWA一般為低分子有機化合物，為了提高其熒光量子產(chǎn)率及在基體中牢度性能和穩(wěn)定性能，最近又開發(fā)出了聚合型FWA。

FWA自20世紀(jì)30年代被開發(fā)出來，歷經(jīng)70多年已發(fā)展成為具有15種以上結(jié)構(gòu)類型，1000多個商業(yè)品種的添加劑。由于優(yōu)異的增白性能，F(xiàn)WA被廣泛應(yīng)用于紡織品、洗滌劑、造紙及塑料等領(lǐng)域中。尤其是隨著塑料工業(yè)的蓬勃發(fā)展，人們對塑料制品包括外觀在內(nèi)的各項性能要求不斷提高，因此用FWA來改善著色塑料制品的外觀性能已越來越受到關(guān)注。

FWA在塑料中增白效果的影響因素是多種多樣的，以往的研究只側(cè)重于通過新化學(xué)結(jié)構(gòu)FWA的開發(fā)和不同F(xiàn)WA的配合使用來提高增白效果，而很少涉及在加工應(yīng)用過程中各因素對FWA增白效果的影響。因此，為了獲得FWA在塑料中使用的最佳增白效果，對FWA在實際應(yīng)用方面的研究是必要的。下面就對FWA自身的性質(zhì)、FWA與塑料中各組分相互作用及加料方式、加工過程等幾個主要方面進行討論。

二,實驗部分

1,1主要原料

FWA　OB(C.I．FWAl84)：汽巴精化(中國)有限公司、河北星宇化工有限公司；
　　FWA OB-I(C-l FWA；393)：汽巴精化(中國)有限公司、河北星宇化工有限公司，北京奧德賽化學(xué)有限公司、濟南諾華生物工程有限公司：
　　FWA　KSN(C.I FWA368)河北星宇化工有限公司；
　　FWA　KCB(C．L FWA367）江蘇高郵助劑廠；
　　FWA　EBF(C．L FWAl85)：江蘇高郵助劑廠；
　　FWA　PF(C．L FWAl35)：江蘇高郵助劑廠；
　　聚丙烯(PP)：1700工業(yè)級，北京燕山石化公司；
　　ABS樹脂：POLYLAC，奇美實業(yè)股份有限公司；
　　低密度聚乙烯(LDPE)：1F7B，北京燕山石化公司；
　　二氧化鈦(Ti02)：：RA1OIO，濟南裕興化工廠、R-104，杜邦(中國)有限公司；
　　聚乙烯蠟：LPE－4．北京化工大學(xué)化大天榮股份有限公司。

2,2 主要設(shè)備
　　注射機：JPH10，廣東泓利塑料設(shè)備有限公司；
　　雙輥煉塑機：SK－160B，上海橡膠機械廠；
　　單螺桿擠出機：PID651，德國Brabender公司；
　　相差顯微鏡：NIKON-PFX，日本NIKON公司；
　　高精度測色儀：Dataflash100,美國datacolor公司。

2,3 試樣的制奮及表征
　　2,3,1 FWA增白塑料試樣的制備及表征；
　　將FWA粉體和鈦白粉或熒光增白母粒與樹脂按一定比例在注射機中注射成色板，再用測色儀對色板進行了白度、反射率曲線等色彩指標(biāo)的測試。
　　2,3,2熒光增白母粒的制備
　　140度下按比例混合FWA、T102、聚乙烯臘和LDPE，在雙輥煉塑機上塑煉5-10min，下片切粒制得。

2,3,3 FWA在PP薄膜中分散狀態(tài)的表征
　　將FWA與PP按一定比例初混后經(jīng)Brabender單螺桿擠出吹膜，由相差顯覆鏡觀察FWA的分散情況。

三，結(jié)果與討論

3,1 FWA添加量對塑料增白效果的影響
　　FWA作為一種添加劑在塑料中使用，增白效果―添加量關(guān)系是首要考慮的。增白效果的評價以添加FWA前后注塑色板白度的提高為標(biāo)準(zhǔn)，圖1為4個不同廠家的FWA OB-1樣品的添加量與相應(yīng)的注塑PP色板白度的關(guān)系�？梢钥闯�，與未加FWA OB―1的色板相比，各廠商的FWAOB-1對PP白色板的增白效果是很明顯的，并且色板白度隨著FWA OB-1添加量的增加先上升后降低，即存在一個峰值。這說明FWAOB－1增白PP存在一個最佳添加量，高于此量時PP色板白度下降。綜合各廠商產(chǎn)品的情況可知FWA OB-1在PP中的最佳添加量在0.02%-0.03%。

FWA最佳用量產(chǎn)生的原因和FWA與塑料基體的飽和度有關(guān)。FWA是以分子狀態(tài)或凝聚體(aggre-gates)狀態(tài)溶解分散在塑料基體中的，這就存在一個相容飽和度的問題。低于最佳添加量時，塑料基體中的FWA未飽和，色板白度隨FWA添加量的增加而增加；高于最佳添加量時，F(xiàn)WA在塑料基體中因過飽和而析出并且團聚成粒徑較大的團聚體。這些團聚體不僅不能發(fā)揮FWA的增白作用，而且其自身的色光還干擾和破壞了FWA所發(fā)出的藍紫色光，這樣就大大降低了FWA的增白效果，有時甚至?xí)�起到相反的效果使塑料基體變黃。

FWA團聚體的存在可以通過圖2不同F(xiàn)WAOB-1添加量PP薄膜的相差顯微鏡片證實。在FWA OB-1添加量為0.01%時幾乎沒有大粒徑粒子(背景上均勻散布的是鈦白粉粒子)；而添加量為0.1%時出現(xiàn)了大量的FWA OB-1團聚體，說明此添加量已大大超過FWA OB-1與PP的相容極限。其他種類的FWA在塑料基體中的應(yīng)用有著類似的情況。