1、熒光增白劑在造紙中的應用傅瑞芳（上海天壇助劑有限公司，上海 201419）熒光增白劑是利用熒光給予人們視覺器官以增加白度感覺的熒光白色染料，它像各種纖維染色所用的染料一樣，可以上染各種類型的纖維。在纖維素纖維上它如同直接染料可以染紙張、棉、麻、粘膠纖維等。熒光增白劑發(fā)現(xiàn)于20世紀20年代，在1939年正式供應市場至今已有80多年的歷史。熒光增白劑的品種很多，并在各行各業(yè)得到廣泛的應用，其中在造紙工業(yè)用量最大。1熒光增白原理熒光增白劑是含有共軛雙鍵，且具有良好平滑性的特殊結(jié)構的無色染料，在日光照射下，能吸收日光中的紫外線（波長為300400nm），使分子激活，再回復成基態(tài)時，紫外線能量便消失一部

2、分，而轉(zhuǎn)化成能量較低的可見光反射出來，反射光的波長為420500nm的藍紫光，使紙張上的反射光總量增加，紙張上的藍紫光波反射量了，從而抵消了紙張纖維因黃色光反射量過多而造成的黃色感，使紙張的白度增加，能產(chǎn)生潔白、耀目的效果。當入射光源變化時，熒光增白劑的效果就發(fā)生變化，如果入射光中吸外線含量高，其效果就特別顯著，而在紫外線含量較低或沒有紫外線的光源下，增白效果很小或毫無作用。各種不同類型的熒光增白劑其熒光色光不同，這取決于其吸收紫外光的波長范圍，吸收335nm以下的，則熒光偏紅，吸收365nm以上的，則熒光偏綠，這是由分子結(jié)構中取代基的性質(zhì)來決定的。（1）2造紙工業(yè)中使用的品種紙漿纖維一般帶有

3、黃色或灰白色，這是由于紙漿中的木質(zhì)素會吸收波長在400500nm的光所致。采用添加染（顏）料的方法或采用化學漂白，對紙漿白度的提高是有限的，一般漂白原漿的白度在85%ISO左右。如果為了追求白度而采用強烈的漂白手段則會大大損傷紙張纖維的強度。通過在造紙中加入熒光增白劑，可以生產(chǎn)高白度的紙張。添加了熒光增白劑后生產(chǎn)出來的紙張，白度可提高10%以上。（2）熒光增白劑在造紙工業(yè)中使用有三種方式：紙漿的增白直接添加到紙漿中增白；表面施膠添加到表面施膠的膠液中；表面涂布添加到對紙張進行涂布加工的涂料中。用于造紙工業(yè)的熒光增白劑需要滿足以下要求：（1）、與各種造紙?zhí)盍稀⒃旒埢瘜W品和膠黏劑有良好的相容性；（

4、2）、能耐一定的酸堿度，能適應造紙工藝過程的需要；（3）、對紙纖維有親和力，有較高的白度。可用于造紙工業(yè)的熒光增白劑品種很多，牌號也不少，但常用的品種其化學結(jié)構是二苯乙烯三嗪型及其衍生物，這類產(chǎn)品占熒光增白劑總量的60以上。按照熒光增白劑分子中磺酸基團的多少，可分為二磺酸，四磺酸，六磺酸三類。上海天壇助劑有限公司生產(chǎn)的用于造紙工業(yè)的熒光增白劑具體分類如下：1、 二磺酸（Disulfonic）主要產(chǎn)品有熒光增白劑VBL（粉）、熒光增白劑BSL（粉）、熒光增白劑PA-201（粉）、液體熒光增白劑PA-205、液體熒光增白劑PA-208。二磺酸對纖維具有相當高的親和力，染著力強，適用于堿性紙漿的增白

5、和表面施膠，以及含酪蛋白的涂布顏料。2、 四磺酸（Tetrasuphonic）主要產(chǎn)品有液體熒光增白劑PA-206、液體熒光增白劑PA-207。四磺酸水溶性較強，白度較高，適用于酸性紙漿的增白，表面施膠和涂布。3、 六磺酸（Hexasulfonic）主要產(chǎn)品有熒光增白劑PA-202（粉）。六磺酸水溶性很強，耐酸性很強，可達白度較高，適用于表面施膠和涂布。3各種熒光增白劑的特性31各種牌號熒光增白劑的性能由于各種熒光增白劑的分子結(jié)構不同，因此特性也各不相同?，F(xiàn)將上海天壇助劑有限公司各種不同牌號的熒光增白劑的特性歸納列表如下：品名特性VBLBSLPA-201PA-205PA-208PA-206PA

6、-207PA-202類型二磺酸二磺酸二磺酸二磺酸二磺酸四磺酸四磺酸六磺酸外形粉狀粉狀粉狀液體液體液體液體粉狀色光青光微紫青光微紫紅光青光微紫青光微紫青光微紫青光微紫藍光微紫染著力較強較強較強較強較強中等中等較弱水溶性較弱較弱較弱較弱較弱中等中等強耐酸性較弱較弱較弱較弱較弱中等中等強適宜PH范圍8989898989464624泛黃點較低較低較低較低較低中等中等較高可達白度較低較低較低較低較低中等中等較高適用范圍制漿施膠制漿施膠制漿施膠制漿施膠制漿施膠制漿施膠涂布制漿施膠涂布施膠涂布32 熒光增白劑的耐光性能二苯乙烯三嗪型結(jié)構的熒光增白劑在含紫外線的光源照射下，會產(chǎn)生順-反異構現(xiàn)象，并在一定程度上

7、改變該產(chǎn)品的外觀及降低其稀水溶液的吸光度，從而降低用它增白物質(zhì)的白度。因此，在使用這類熒光增白劑時，其溶液應避光保存，科學合理使用。（3）熒光增白劑采用內(nèi)添方式能得到較好的耐光牢度，而在施膠和涂布中熒光增白劑只存留在膠料和涂料中且在紙張表面，因此會受到光解而影響白度。如果要在施膠和涂布中得到較好的耐光牢度，要選擇耐光較好的品種，如熒光增白劑PA-204。33pH對紙面熒光強度的影響紙張在抄造的過程中，為了提高紙張的白度和亮度，一般都要在紙漿中加入一定量的熒光增白劑來改善紙面的視覺效果。熒光增白劑是屬于陰荷性直接染料，可溶解于80倍以上的軟水中，開始溶解時有絮凝現(xiàn)象，加水稀釋充分攪拌后可獲得透明

8、溶液。它能耐酸至pH=6，耐堿至pH=11，但在熒光增白劑的溶解、使用過程中，我們發(fā)現(xiàn)水的pH值對它的熒光強度會產(chǎn)生影響。熒光強度是熒光增白劑的重要質(zhì)量指標，直接影響著人們對于紙面的感觀效果，它對紙張的質(zhì)量控制和檢驗有著極其重要的意義。因此，控制水的pH值以減少對熒光增白劑熒光強度的影響從而可以有效地控制和改善紙張的表面色澤。（4）使用液體熒光增白劑由于不需溶解這一過程，因此可以減少對熒光強度的影響。另外，可以選擇不同的熒光增白劑品種來滿足介質(zhì)不同pH的要求。4熒光增白劑的應用41紙漿增白 造紙的第一步是制造紙漿，經(jīng)過漂白后的紙漿其白度一般為80%ISO左右，達不到要求，這時需要在紙漿中添加熒

9、光增白劑。因為對紙漿的增白是在水介質(zhì)中進行的，所以要求所用的熒光增白劑既有較高的水溶性，又要白度較高的。常用的品種是熒光增白劑VBL、熒光增白劑BSL、液體熒光增白劑PA-205、液體熒光增白劑PA-208。熒光增白劑可以用間隙方式直接加入碎漿機或混合槽中使用，也可以用計量泵連續(xù)加入，粉狀增白劑需預先加水溶解均勻，而液體增白劑如果能在紙漿中完全混合，那么可以直接使用。影響紙漿白度的因素：（1）、加料順序配漿時加入造紙化學品的順序：熒光增白劑、松香、滑石粉、硫酸鋁，間隔時間要大于10分鐘。順序不對或者時間間隔太短，都會影響增白效果。（2）、pH值各種不同牌號的熒光增白劑有不同的最佳白度的pH值適

10、用范圍(請參見上表)，使用時要根據(jù)紙漿的pH值選擇不同牌號的熒光增白劑，或者將紙漿的pH值調(diào)節(jié)到合適的范圍。（3）、游離度游離度的變化對抄造一般印刷用紙，添加同量熒光增白劑后的紙張白度影響并不大。但對于抄造游離度特別低的紙張，由于纖維表面積增加及水化現(xiàn)象顯著，因此熒光增白劑的增白效果會減少很多。42施膠增白施膠的目的是減少毛坯紙對水、墨水和油墨的吸收，提高紙張的平滑度、疏水性以及使用性。為增加紙張的白度，可將熒光增白劑添加到施膠液中。表面施膠用的膠液主要由氧化淀粉、聚乙烯醇或羧甲基纖維素組成，把熒光增白劑及其相應的添加劑加入到施膠液中即可。在具體施膠過程中，根據(jù)紙張的規(guī)格或等級在其一面或兩面進

11、行施膠。用于表面施膠的熒光增白劑品種主要是四磺酸類的產(chǎn)品，二磺酸和六磺酸的也可應用。常用的品種為液體熒光增白劑PA-206、PA-207、熒光增白劑VBL、熒光增白劑PA-202。影響紙張白度的因素：（1）、加料順序施膠漿料中主要的添加物為松香、明礬、陽離子添加劑或堿性上膠劑，其本身或添加順序?qū)晒庠霭讋┑脑霭仔Ч幸欢ǖ挠绊?。以松香酸性系統(tǒng)而言，熒光增白劑松香明礬這種添加順序可得到較高的視白度。（2）、陽離子添加劑熒光增白劑為陰離子性，加上陽離子性的上膠劑或高陽電荷密度的高分子聚合物會有絮凝的傾向，會降低熒光增白劑的增白效果。（3）、鹽類纖維在漿料槽中帶有負電荷，對于帶有陰離子的熒光增白劑，

12、會產(chǎn)生電荷相斥的現(xiàn)象。添加鹽類可減少纖維表面的負電荷，可以促進熒光增白劑的染著。（4）、填料碳酸鈣反射紫外光，增白效果佳，反之二氧化鈦吸收紫外光，減少熒光增白效果。（5）、染色時間染色攪拌的時間越長，熒光增白的效果較佳，但差異并不顯著。（6）、干、濕強劑由于干、濕強劑都是陽離子的化學品，其陽離子電性對熒光增白劑有不利影響。（7）、PH值不同牌號的熒光增白劑有不同的PH適用范圍，選擇不當會影響增白效果。（8）、上膠量如果由于設備的條件或特殊要求上膠量較低時，由于單位面積上增白劑含量降低而使紙張白度降低，這時候可在施膠漿料中適當增加熒光增白劑的用量。43 涂布增白為了使紙張獲得光滑潔白的表面并且具

13、有良好的防水性能，因此在原紙表面涂上一層含有熒光增白劑的涂料，可制得白度很高的紙張。適用于涂布的熒光增白劑主要是四磺酸和六磺酸的產(chǎn)品，常用的是熒光增白劑PA-202、液體熒光增白劑PA-206、PA-207。影響涂布白度的因素：紙張在涂布時有許多變量，有的會影響熒光增白劑的效果，主要有：原紙纖維的變化、填料的種類、施膠的不同、熒光增白劑的品種；涂料顏料的不同、膠黏劑的選擇、增稠劑的變化、黏度的高低；涂布刮刀的影響、計量器的影響、涂布層的厚??；、烘干熱風的溫度和速度、干燥的形式等。（1）、添加方式熒光增白劑以稀釋低濃度方式添加效果較好，可避免高濃度方式添加的不均勻性，產(chǎn)生“堆積現(xiàn)象”，增白效果降

14、低。使用液體熒光增白劑可有效減少這一現(xiàn)象。（2）、熒光增白劑的選擇二磺酸型：如熒光增白劑VBL使用于中低白度之要求，適合用于堿性條件下之涂布。四磺酸型：液體增白劑PA-206、PA-207用于要求中高白度，適合用于弱酸性條件下之涂布。六磺酸型：熒光增白劑PA-202用于要求高白度涂布紙，適合用于酸性條件。（3）、涂料a、顏料：熒光增白劑對顏料沒有親和力，故對熒光增白劑無大影響，它們只能影響基本白，基本白越高熒光增白劑用量越少；TiO2能吸收紫外光，能阻擋熒光增白劑的UV能量，因此影響增白效果。b、膠黏劑：選用帶陰離子的膠黏劑，對熒光增白劑的效果沒有很大影響。c、增稠劑：增稠劑能調(diào)節(jié)涂料之流變性，也能影響水份在涂料中的存留性，合適的增稠劑在涂料中有提高熒光增白劑的效果。d、含固量：水在涂料中的存留性與含固量有關，白度效果能隨含固量提高而上升。（4）、載體要使熒光增白劑獲得最佳的增白效果，就必須使用載體或所謂的輔助膠黏劑。對熒光增白