染料化学

染料结课作业

——《荧光增白剂的应用及发展趋

势》

学院：化学化工院

专业：应用化学一班

姓名：张蕾

学号：2013507012

授课老师：刘平

时间：2015/12/25

荧光增白剂的应用及发展趋势

摘要：荧光增白剂（fluorescent brightener）是一种荧光染料，或称为白色染料，也是一种复杂的有机化合物，在工业上应用广泛。由于其良好的增白效果，目前广泛应用在纺织、造纸、塑料、涂料、合成洗涤剂及皮革工业中。本文介绍了荧光增白剂的增白机理及类型，概述了荧光增白剂的发展趋势。

关键词：荧光增白剂；结构；机理；发展应用

2011年8月2日下午两点，中国洗涤用品工业协会在北京中国科技会堂召开“洗涤剂用荧光增白剂安全性”专家媒体见面会。本次会议受邀请的专家均是在国内从事毒理学、医学、荧光增白剂、洗涤用品、纺织、染料研究的知名教授和研究员。各路专家从各自专业的角度，对荧光增白剂进行了权威解读，并得出一致结论：洗涤剂用荧光增白剂对人体安全，对环境友好，是洗涤产品中不可替代的功能性助剂。荧光增白剂研究专家、华东理工大学博士生导师沈永嘉教授说，荧光增白剂是一种光学调理剂。它的作用原理是将不可见的紫外光转化成肉眼可见的蓝光，与织物本身的黄光相叠加，发出白光，达到柔和、赏心悦目的增白效果，早已广泛应用于纺织、造纸、洗涤剂、塑料等众多领域。沈教授认为，“荧光增白剂是在衣服上涂了一层白色的东西来遮盖污渍”的说法很可笑，因为荧光增白剂与水一样，都是透明无色的，根本就无法遮盖污渍。我们把它添加到洗衣液中是因为它有任何产品都无法替代的色彩调理功能。毒理学家、华中科技大学同济医学院劳动卫生与环境卫生学系吴志刚教授强调，洗涤剂用荧光增白剂的急性毒性等级与食盐相当，无致畸、无致癌、无致突变性，对皮肤无刺激、不会引起皮肤过敏、不会经皮吸收，对伤口愈合无不良影响。即使误食，也不会在体内蓄积，通过正常代谢可很快完全排出体外。另外，他也提到洗涤剂用荧光增白剂对环境安全无危害，易降解，不会在生物体内蓄积。衣物洗涤剂用荧光增白剂在全球也已使用了40多年，其安全性获得各国科学家、政府部门和权威机构的广泛认可。所以荧光增白剂才能广泛的使用在人们的日常生活中。

荧光增白剂的分类

按化学结构可分为五类：1、二苯乙烯型，用于棉纤维及某些合成纤维、造纸、制皂等工业，具有蓝色荧光；2、香豆素型，具有香豆酮基本结构，用于赛璐璐、聚氯乙烯塑料等，具有较强的蓝色荧光；3、吡唑啉型，用于羊毛、聚酰胺、腈纶等纤维，具有绿色荧色；4、苯并氧氮型，用于腈纶等纤维及聚氯乙烯、聚苯乙烯等塑料，具有红色荧光；5、苯二甲酰亚胺型，用于涤纶、腈纶、锦纶等纤维，具有蓝色荧光。

荧光增白剂的结构特点

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．

荧光增白剂的增白机理

荧光增白剂是一种能吸收紫外光并激发出蓝色或蓝紫色荧光的有机化合物,吸附有荧光增白剂的物质,一方面能将照射在物体上的可见光反射出来,同时还能将吸收的不可见紫外光(波长为300～400nm)转变为蓝色或蓝紫色的可见光发射出来,蓝色和黄色互为补色,因而消除了物品基体中的黄色,使其显得洁白、艳丽.另一方面增加了物体对光线的发射率,发射光的强度超过了投射于被处理物上原来可见光的强度,所以,人们用眼睛看上去物体的白度增加了,从而达到增白的目的。

白色物质一般对可见光中450～480nm的蓝光有轻微吸收，而造成蓝色不足，使其稍带黄色而给人以陈旧之感．为此，人们采取了不同的措施来使物品增白、增艳．通常采用的方法有：①加蓝增白法．加蓝可以增白，但效果有限，而且由于总的反射光量减少，使物品色泽变暗．②化学漂白法，主要是通过氧化还原反应而使物质褪色，因此对纤维素会造成一定的破坏，而且漂白后的物体常带黄色，影响增白效果．上世纪30年代发现的荧光增白剂弥补了上述方法的不足，并显示了巨大的优越性．荧光增白剂吸收能量较高的近紫外光线使其分子进入激发态，然后被激分子跃迁到能量较低的基态，并发射出荧光．由于发生了能量损失，幅射的荧光波长变长，大约为450nm的蓝光，泛黄物品的黄色可以被荧光增白剂反射出来的蓝光补偿，从而增加了物品的表观白度．由于发射光的强度超过了投射于被处理物上原来可见光的强度，所以产生了略带色光的增白效果．具有实用价值的荧光增白剂，除了吸收紫外光而发出紫蓝色的荧光和具有高的荧光效率外，本身还必须接近无色或微黄色，具有普通染料的特性，对被增白的物质如纤维有良好的亲和力、良好的溶解性或分散性能以及较好的耐洗、耐晒和耐烫等牢度性能。

荧光增白剂的应用

人类首次从理论上阐述荧光现象是在1852年，当时Stokes提出了被后人

称为Stokes荧光增白剂CBS分子式定律的理论。1921年Lagorio观察到荧光染料发出的可见荧光能量低于它所吸收的可见光能量，为此，他推论：荧光染料具有将不可见的紫外光转换为可见荧光的

能力。他还发现天然纤维的白度可通过用荧光物质的水溶液处理而提高。1929年Krais 采用Lagorio的原理证明，将泛黄色的人造丝浸入到6,7-二羟基香豆素配糖体的溶液中，干燥后发现该人造丝的白度有了很明显的提高。荧光增白剂的飞速发展，使得有人将此与活性染料和有机颜料DPP的问世并列为染料界在20世纪后期的三大成就。许多行业都开始使用荧光增白剂，例如：纸张、塑料、皮革、洗涤剂。同时在许多高科技的领域内也在使用荧光增白剂，例如：荧光探测、染料激光器、防伪印刷等，甚至是高空摄影用的高感光度胶片为提高感光胶乳的感光度，也会使用荧光增白剂。在中国，荧光增白剂最先是被划分为印染助剂类产品，然后又被划分为染料类产品。由于其特有性质和大量的用量需求，其已于上述两个行业分开，成为单独的一类精细化工产品。国内荧光增白剂的第一大用户是洗涤剂，第二大用户是纸张，纺织品为第三大用户。

在造纸工业中，荧光增白剂是非常重要的添加剂之一，有人形象地把荧光增白剂比作造纸工业的“工业味精”，是生产高白度、高品质纸产品必需使用的功能性助剂．添加了荧光增白剂后制备的纸张，白度可提高10％以上．因为纸的主要成分是纤维素纤维，对纸进行增白，通常采用在打浆、施胶、表面涂布的造纸过程中应用．不同的工艺，应选用性能不同的荧光增白剂．用于造纸工业的荧光增白剂至少应满足以下条件：①与各种造纸用化学试剂有良好的相容性，也就是说，荧光增白剂的加入不会导致纸品质量下降；②能耐一定的酸碱度，能耐化学漂白后纸品中残留氯的影响，能适应造纸工艺过程的需要，也就是说，要有良好的化学稳定性；③对纸纤维有亲和力，有较高的白度，对环境无害等．目前，可用于造纸工业的荧光增白剂品种很多，牌号也不少，但由于双三嗪氨基二苯乙烯类荧光增白剂的增白效果好且价格低廉，所以在造纸工业中得到了广泛的使用，这类产品占荧光增白剂总量的60％以上．当前在中国加工制造业能力普遍过剩的状况下，造纸工业是为数不多的需求不断扩张的行业之一．据中国造纸工业协会公布的《中国造纸工业2009年度报告》，2009年全国纸及纸板产量虽达到8640万t，但国内市场纸品的消费量已达到8569万t．造纸业的飞速发展，将使用于造纸业的荧光增白剂有非常广阔的发展空间．

洗涤剂是人们日常生活中的必需品．随着生活水平的提高，人们对洗涤剂的需求也不断提高，并朝着环保、方便、经济、高效的方向发展．表面活性剂和助剂是洗涤剂的主要成分，关系到洗涤剂的性能．目前世界上荧光增白剂消费量的50％是用于洗涤剂行业．在洗涤剂中添加一定品种适量的荧光增白剂，不但能改善洗涤剂的外观，同时还能增加被洗涤织物的白度或鲜艳度，改善洗涤效果．因此可以说，荧光增白剂已成为织物类洗涤剂配方中不可缺少的重要助剂之一．用于洗涤剂工业的荧光增白剂至少应满足以下条件：①直染性好，即添加到洗涤剂中，一般在常温或稍加热并通过浸泡就能增白、增艳；②尽可能地和多种纤维有较好的亲合性；③有良好的化学稳定性；④有较好的均匀增白性；⑤对环境无害等。用于洗涤剂行业的荧光增白剂一般也能在纺织业、造纸业使用，目前，大量用于洗涤剂工业的荧光增白剂主要有5个品种：荧光增白剂VBL；荧光增白剂31＃；荧光增白剂33＃；荧光增白剂BL；荧光增白剂CBS。