第十节 荧光增白剂

织物经漂白后，为了进一步获得满意的白度，或某些浅色织物要增加鲜艳度，通常采用能发出荧光的有机化合物进行加工，这种化合物称为荧光增白剂。由于它利用光学作用，显著地提高了被作用物的白度和鲜艳度，所以又被称为光学增白剂。

荧光增白剂的应用范围极广，需求量也日益增加，已经渗透到各个工业部门，与人们的生活息息相关。它的主要用途是：用于各种纺织制品的增白和增艳；用于合成洗涤剂，增加洗涤剂的洗涤效果；用于纸张的增白，提高纸张的白度与商品价值；用于塑料的增白，增加其美观性。

一、增白的方法

为消除许多产品所不希望的黄色色调，改善产品的外观，通常采用三种方法，化学漂白、上蓝和荧光增白。

1.化学漂白

化学漂白是通过氧化作用将黄色物质氧化使其褪色，变为白色产物。化学漂白的缺点在于对漂白物质的基质有一定损伤，如漂白后的纤维织物强度下降等。

2.上蓝

上蓝是通过加入对黄色物质有光学互补作用的蓝色或蓝紫色染料，来纠正织物上的黄色，使视觉有较白的感觉。它是通过吸收光谱中的黄色光，使织物呈现蓝色光较多，而反射光中蓝色光较多可以引起人视觉上的错觉（蓝色光多于黄色光时，织物似乎白些）而提高了白度。实际上，这样只能使织物上的反射光总量减少，因而白度反而下降了，并造成灰度增加。所以，上蓝并不能增加白度，只是为了迎合人们视觉上的需要，现在织物漂白整理时仍经常使用这种方法。

3.荧光增白剂

荧光增白剂对物体的增白虽也是一种光学效应，却能够使织物反射光的总量增加，从而提高白度。

二、荧光增白剂的增白机理

荧光增白剂是一类含有共轭双键、且具有良好平面型特殊结构的有机化合物。在日光照射下，它能够吸收光线中肉眼看不见的紫外线（波长为300～400nm），使分子激发，再回复到基态时，紫外线能量便消失一部分，进而转化为能量较低的蓝紫光（波长为420～480nm）发射出来。这样，被作用物上的蓝紫光的反射量便增加，从而抵消了原物体上因黄光反射量多而造成的黄色感，在视觉上产生洁白、耀目的效果。不过，荧光增白剂的增白只是一种光学上的增亮补色作用，并不能代替化学漂白给予织物真正的“白”，因此，含有色素或地色深暗的织物，若不经漂白而单用荧光增白剂处理，就不能获得满意的白度。

不同品种荧光增白剂的耐日晒牢度各不相同，这是因为在紫外线作用下，增白剂的分子会被逐渐破坏。因此，用荧光增白剂处理过的产品，长期曝晒在日光下便容易使白度减退。一般来说，涤纶增白剂的耐日晒牢度较好，锦纶、腈纶为中等，羊毛、丝的较低。

各种商品荧光增白剂的荧光色光不同，这取决于其吸收紫外光的波长范围，吸收335nm以下的，则荧光偏红；吸收365nm以上的，则荧光偏绿。这也是取决于分子结构上取代基的性质，必要时可以加入染料校正。

三、荧光增白剂的分类

荧光增白剂可按化学结构或其用途来分类。

1.按化学结构分类

荧光增白剂化学结构的基本特征是具有相对大的共轭体系、平面构型和反式结构。按照荧光增白剂的母体分类，大致可分为碳环类、三嗪基氨基二苯乙烯类、二苯乙烯三氮唑类、苯并唑类、苯并吡喃酮和苯并咪唑类、 1，3-二苯基吡唑啉类、香豆素类、萘酰亚胺类和杂环乙烯类共九类。

2.按用途分类

（1）按使用对象分类。如用于涤纶增白的就称作涤纶增白剂，用于洗涤剂的就称作洗涤用增白剂等。如此，经常有人把荧光增白剂DT称作涤纶增白剂，把荧光增白剂DCB称作腈纶增白剂，把荧光增白剂VBL称作棉用增白剂。然而这种分类法也有缺陷，或者说不够严格，因为有的增白剂可以有多种用途，并且可以用于不同的行业中。如荧光增白剂VBL除了被大量用于棉纤维的增白以外，还被大量用于洗涤剂，而粉状的荧光增白剂DT（在商业上常称作荧光增白剂PF）主要用于塑料的增白。

（2）按离解性质分类。在商业上有时还按荧光增白剂的离解性质分类，将其分为离子型和非离子型。

①离子型。按离解出的离子的性质又可以分为阳离子型和阴离子型荧光增白剂。离子型增白剂一般都是淡黄色的固体粉末，易溶于水，在水中呈微黄色有荧光的溶液，并能被纤维吸附。它们对纤维具有优良的直接性和匀染性，使用起来较为方便。但不能与同它的离子性相反的染料或助剂同浴应用，否则会降低增白效果，甚至会完全失去增白作用。此外，介质的pH对离子型增白剂的增白效果影响也很大。

②非离子型。这类荧光增白剂是一类不溶于水或微溶于水的化合物，它的商品剂型有分散悬浮体、有机溶液及超细粉三种。它不仅可以用于织物的增白，而且还可直接加入合成纤维的树脂原液中，成为一种 “永久增白剂”。

（3）按使用方式分类。在商业上对荧光增白剂还有另一种分类方法，即按其使用方式分类，可分为直染型、分散型等。

①直染型荧光增白剂。指一类水溶性的荧光增白剂，它对底物有亲和性，在水中可被织物纤维所吸附，故有直接增白的作用。这类增白剂对纤维具有优良的匀染性，且使用方便，主要用于天然纤维的增白。

②分散型荧光增白剂。指一类不溶于水的荧光增白剂，在使用前必须先经过研磨等工序，同时借助于分散剂的作用将其制成均匀的分散液，用轧染—热熔法或高温浸染法对纤维进行增白，这类荧光增白剂主要用于合成纤维的增白。

四、荧光增白剂的性能及其影响因素

1.荧光增白剂应该具备的基本条件

（1）其本身应接近无色或微黄色。

（2）可发射蓝紫色荧光，而且要有较高的荧光量子产率。

（3）有较好的光、热化学稳定性。

（4）与被增白的物质有较好的亲和力等应用性能。

2.荧光增白剂的一般性能

荧光增白剂对织物的处理类似于染料，但是它却与一般染料的性质不同，主要差异在于：

（1）染料对织物染色的给色量与染料的用量成正比，而荧光增白剂在低用量时，它的白度与用量成正比，但是超过一定极限，再增加用量不仅得不到提高白度的效果，而且会使织物带黄色，即泛黄。

（2）染料染色越深，越能遮盖织物上的疵点，而荧光增白剂的增白效果越好，疵点却越明显。

（3）荧光增白剂本身及它的水溶液在日光下的荧光效果不明显，只有染在纤维上才呈现强烈的增白作用。

3.影响荧光增白剂性能的因素

荧光增白剂本身的性能好坏是影响增白效果的关键因素，但是如果使用不当，也会影响荧光增白剂性能的充分发挥。

（1）前处理。荧光增白剂不能代替化学漂白，在应用荧光增白剂之前，织物必须先经退浆、煮练、漂白等前处理，以除去织物上的杂质，并使织物的白度达到一定的要求。原材料的白度越高，则增白效果越好。漂白时，织物上残留的氯和酸必须充分洗净，否则将影响增白效果。

此外，如羊毛制品用漂白粉和增白剂及腈纶产品用亚硫酸钠和增白剂同浴处理，这种与增白同时进行的方法，在处理时需加强清洗工作。

（2）荧光增白剂的用量。荧光增白剂品种繁多，各种牌号的品种有效成分和最高增白效果各不相同。每种荧光增白剂的饱和浓度都有其特定的极限，超过某一固定的极限值，不但增白效果不会增加，反而还会出现泛黄现象，使得增白变成了“染黄”。泛黄点在使用荧光增白剂时是应特别注意的，不同的荧光增白剂有不同的泛黄点；同一增白剂在不同的织物上，泛黄点也不相同。

实验表明，荧光增白剂的增白效果在饱和值以下时，与它的浓度成正比；超过饱和值，其增白效果反而下降。为了知晓某一荧光增白剂的泛黄点，一是向生产厂商了解，二是在使用前做小样试验。

（3）酸碱度（pH）的影响。不同pH的染浴将直接影响到荧光增白剂的化学稳定性和溶解度。对纺织品的增白来说，要特别注意染浴的pH与纤维亲和力的关系。

pH对离子型荧光增白剂的吸光度影响较大。阳离子型荧光增白剂在pH＞9时，吸光度明显下降，而阴离子型荧光增白剂在酸性条件下，吸光度急剧下降。

（4）无机添加物的影响。有些增白剂在使用时添加氯化钠（或硫酸钠），可以提高（或控制）其在纤维上的吸附率。增白剂在染浴与织物之间的分配随溶液中无机盐的浓度而变化，增加无机盐的浓度可以提高增白剂的上染率。在增白剂用量较低时，加入无机盐可提高其增白效果；在增白剂用量较高时，加入无机盐则会降低增白剂的泛黄值，对增白不利。一些需添加无机盐才能上染到纤维上的增白剂，不宜用在洗涤剂中。

（5）溶液配制。即使是水溶性的荧光增白剂，大都在水中的溶解度也较低，为10g/L左右。溶解时宜用室温或30～40℃的温水，同时要求水中不含铜、铁等离子。对一些不溶于水的分散型荧光增白剂，可酌情加入匀染剂、分散剂等以获得均匀的增白效果。

配制好的增白剂溶液或分散液，不宜长时间暴露在强光下，最好是随配随用，并置于阴暗处。

分散型荧光增白剂在加水稀释时，应先搅匀或摇匀后计量，因分散型荧光增白剂久置后易生成沉淀。

（6）表面活性剂的影响。在离子型的荧光增白剂溶液中加入表面活性剂，对荧光增白剂的增白效果有影响。加入带相反电荷的表面活性剂时，会降低溶液的吸光度，有时甚至会导致荧光的猝灭作用；加入同电荷的表面活性剂则无影响或影响极小。非离子型荧光增白剂通常要配备表面活性剂后才能使用，它们在一定程度上起着防沉淀及匀染的作用。

（7）后处理。使用荧光增白剂增白后的织物，通常还有一道后处理工序。后处理的方法有物理方法、化学方法及热处理方法等。非离子型荧光增白剂处理织物，后处理通常采用热处理，焙烘时间和温度对白度有一定的影响，如荧光增白剂DT对纯涤纶织物要获得较好的增白效果，其焙烘温度和时间以180℃时不超过50s，200℃时不超过40s，220℃时不超过30s为宜。焙烘温度有时也叫作荧光增白剂的“发色”温度，不同的荧光增白剂具有不同的发色温度。后处理时没有达到发色温度和预定的时间，也就达不到理想的增白效果。

（8）色光调节。荧光增白剂与不同印染助剂同时应用时，其色调将随助剂的不同而稍有影响。为达到同一色调，必要时可加微量染料进行调节。如棉纤维增白时，加直接染料或活性染料；涤纶增白时用分散染料、涂料等。

（9）荧光增白剂的复配增效。近些年出现的新结构荧光增白剂很少，研究人员将开发的重点转向复配增效的研究。荧光增白剂在增白基质上主要以单分子状态固着，复配后的增白剂使阳光的吸收和辐射互不干扰。使它们各自存在的相对浓度下降，在荧光增白剂应用浓度范围内，这一浓度的降低，使各自组分的荧光量子产率增大，总的效果是荧光强度增强，产生比各自单一组分更高的荧光增白效果。因此，将它们两种或两种以上的组分混合后使用，在相同用量的情况下可以得到比使用单一化合物更好的白度，改善荧光色调，达到事半功倍的效果。

（10）荧光猝灭剂。某些物质，即使是极少量的存在也会使荧光强度明显降低以致使荧光完全消失，这些物质称为荧光猝灭剂。如卤素离子、重金属离子、单线态氧分子及硝基化合物等。因此要避免被染物上有以上物质的存在，降低荧光强度。