影响荧光增白剂在塑料中增白效果因素的研究

一,前言

荧光增白剂(fluorescent whitening agent，FWA)是能吸收波长范围300～400nm的紫外光，再发射见光波段420～480nm的蓝紫色荧光的有机化合物，材料的泛黄是因为材料中的杂质或材料本身吸收可见光中的蓝紫相，由于蓝光与黄光互为补光，人眼接收到的蓝紫相的反射光就使人感觉到材料发黄。FMA正是通过弥补了这种蓝紫相光的损失，而起到对材料的增白增亮作用，FMA的这种增白方式不同于发生氧化还原反应的化学漂白，实际上是一种光学效应，所以FWA又被称为光学增白剂(optical bright-eners)。FWA一般为低分子有机化合物，为了提高其荧光量子产率及在基体中牢度性能和稳定性能，最近又开发出了聚合型FWA。

FWA自20世纪30年代被开发出来，历经70多年已发展成为具有15种以上结构类型，1000多个商业品种的添加剂。由于优异的增白性能，FWA被广泛应用于纺织品、洗涤剂、造纸及塑料等领域中。尤其是随着塑料工业的蓬勃发展，人们对塑料制品包括外观在内的各项性能要求不断提高，因此用FWA来改善着色塑料制品的外观性能已越来越受到关注。

FWA在塑料中增白效果的影响因素是多种多样的，以往的研究只侧重于通过新化学结构FWA的开发和不同FWA的配合使用来提高增白效果，而很少涉及在加工应用过程中各因素对FWA增白效果的影响。因此，为了获得FWA在塑料中使用的最佳增白效果，对FWA在实际应用方面的研究是必要的。下面就对FWA自身的性质、FWA与塑料中各组分相互作用及加料方式、加工过程等几个主要方面进行讨论。

二,实验部分

1,1主要原料

FWA　OB(C.I．FWAl84)：汽巴精化(中国)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(中国)有限公司、河北星宇化工有限公司，北京奥德赛化学有限公司、济南诺华生物工程有限公司：
　　FWA　KSN(C.I FWA368)河北星宇化工有限公司；
　　FWA　KCB(C．L FWA367）江苏高邮助剂厂；
　　FWA　EBF(C．L FWAl85)：江苏高邮助剂厂；
　　FWA　PF(C．L FWAl35)：江苏高邮助剂厂；
　　聚丙烯(PP)：1700工业级，北京燕山石化公司；
　　ABS树脂：POLYLAC，奇美实业股份有限公司；
　　低密度聚乙烯(LDPE)：1F7B，北京燕山石化公司；
　　二氧化钛(Ti02)：：RA1OIO，济南裕兴化工厂、R-104，杜邦(中国)有限公司；
　　聚乙烯蜡：LPE－4．北京化工大学化大天荣股份有限公司。

2,2 主要设备
　　注射机：JPH10，广东泓利塑料设备有限公司；
　　双辊炼塑机：SK－160B，上海橡胶机械厂；
　　单螺杆挤出机：PID651，德国Brabender公司；
　　相差显微镜：NIKON-PFX，日本NIKON公司；
　　高精度测色仪：Dataflash100,美国datacolor公司。

2,3 试样的制奋及表征
　　2,3,1 FWA增白塑料试样的制备及表征；
　　将FWA粉体和钛白粉或荧光增白母粒与树脂按一定比例在注射机中注射成色板，再用测色仪对色板进行了白度、反射率曲线等色彩指标的测试。
　　2,3,2荧光增白母粒的制备
　　140度下按比例混合FWA、T102、聚乙烯腊和LDPE，在双辊炼塑机上塑炼5-10min，下片切粒制得。

2,3,3 FWA在PP薄膜中分散状态的表征
　　将FWA与PP按一定比例初混后经Brabender单螺杆挤出吹膜，由相差显覆镜观察FWA的分散情况。

三，结果与讨论

3,1 FWA添加量对塑料增白效果的影响
　　FWA作为一种添加剂在塑料中使用，增白效果―添加量关系是首要考虑的。增白效果的评价以添加FWA前后注塑色板白度的提高为标准，图1为4个不同厂家的FWA OB-1样品的添加量与相应的注塑PP色板白度的关系。可以看出，与未加FWA OB―1的色板相比，各厂商的FWAOB-1对PP白色板的增白效果是很明显的，并且色板白度随着FWA OB-1添加量的增加先上升后降低，即存在一个峰值。这说明FWAOB－1增白PP存在一个最佳添加量，高于此量时PP色板白度下降。综合各厂商产品的情况可知FWA OB-1在PP中的最佳添加量在0.02%-0.03%。

FWA最佳用量产生的原因和FWA与塑料基体的饱和度有关。FWA是以分子状态或凝聚体(aggre-gates)状态溶解分散在塑料基体中的，这就存在一个相容饱和度的问题。低于最佳添加量时，塑料基体中的FWA未饱和，色板白度随FWA添加量的增加而增加；高于最佳添加量时，FWA在塑料基体中因过饱和而析出并且团聚成粒径较大的团聚体。这些团聚体不仅不能发挥FWA的增白作用，而且其自身的色光还干扰和破坏了FWA所发出的蓝紫色光，这样就大大降低了FWA的增白效果，有时甚至会起到相反的效果使塑料基体变黄。

FWA团聚体的存在可以通过图2不同FWAOB-1添加量PP薄膜的相差显微镜片证实。在FWA OB-1添加量为0.01%时几乎没有大粒径粒子(背景上均匀散布的是钛白粉粒子)；而添加量为0.1%时出现了大量的FWA OB-1团聚体，说明此添加量已大大超过FWA OB-1与PP的相容极限。其他种类的FWA在塑料基体中的应用有着类似的情况。