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嘉峪檢測網(wǎng) 2018-11-30 17:22
自然界的熒光現(xiàn)象
談到熒光現(xiàn)象,很多人的腦海里會立即浮現(xiàn)出初夏時夜空中的閃閃發(fā)光的螢火蟲。其實(shí),熒光是一種冷發(fā)光的物理現(xiàn)象,是熒光物質(zhì)吸收一定的波長的紫外光后發(fā)出波長更長的可見光,這種現(xiàn)象也普遍存在于自然界中,例如水母、螢火蟲、蝦以及人體等,如下圖所示。這是因?yàn)樗麄兊捏w內(nèi)含有熒光蛋白質(zhì),人體內(nèi)含有的部分氨基酸、維生素A、核苷酸和荷爾蒙等,也都屬于熒光物質(zhì)。
工業(yè)用熒光增白劑區(qū)別于自然界的熒光物質(zhì)
區(qū)別于自然界的熒光物質(zhì),熒光增白劑(Fluorescent Brighteners)是一種工業(yè)用的有機(jī)化合物,俗稱“白色染料”,如上圖所示,是由德國IG公司于20世紀(jì)40年代率先研發(fā)出來,外觀呈無色或者淡色。作為一種熒光染料,可以將不可見的紫外光吸收后轉(zhuǎn)化為可見的藍(lán)紫光,提高了產(chǎn)品的白度和光澤,從而給人帶來了良好的視覺效果。因其具有良好的補(bǔ)色效果,自從問世以來,作為一種重要的精細(xì)化工產(chǎn)品,很快就開始了它的商品化進(jìn)程,最初僅應(yīng)用于紡織印染行業(yè),60年代后期,熒光增白劑開始在合成洗滌劑行業(yè)使用,于70年代才用于造紙行業(yè)。目前隨著工業(yè)化的不斷發(fā)展,其用途和用量也極具擴(kuò)大,已經(jīng)覆蓋了涂料、油墨、皮革、塑料、激光探測和防偽等眾多領(lǐng)域,具有較好的市場前景。
熒光增白劑種類
按母體化學(xué)結(jié)構(gòu)分類,工業(yè)用熒光增白劑主要包括五大類型:
01二苯乙烯類,造紙中最主要的一類,具有藍(lán)色熒光;
02吡唑啉型,主要用于腈綸、聚酰胺纖維、醋酸和黏膠纖維的增白,綠色熒色;
03香豆素型,具有香豆酮基本結(jié)構(gòu),可用于醋酸纖維、蛋白纖維、尼龍以及各種塑料等工業(yè)產(chǎn)品的增白,有較強(qiáng)的藍(lán)色熒光;
04苯并氧氮茂及苯并噁唑型,具有紅色熒光;
05萘酰亞胺類,具有藍(lán)色熒光。
紙制品用熒光增白劑增白機(jī)理
在造紙領(lǐng)域,熒光增白劑的用量已躍居市場第二,僅次于洗滌劑,紡織第三。熒光增白劑已經(jīng)作為一種重要的功能性助劑而用做生產(chǎn)高白度和高品質(zhì)的紙制品,俗稱造紙行業(yè)的“工業(yè)味精”。目前國內(nèi)造紙常用的熒光增白劑主要有VBL、VBA、APC等,均為二苯乙烯結(jié)構(gòu),其中以VBL的應(yīng)用最為廣泛,占熒光增白劑總量60%以上,產(chǎn)量最大。
VBL
VBL為雙(三嗪氨基)二苯乙烯類熒光增白劑,其化學(xué)結(jié)構(gòu)如下圖所示,分子結(jié)構(gòu)中主要包括芳環(huán)的連續(xù)共軛體系和一個乃至多個取代基。含芳環(huán)的共軛體系內(nèi)π-電子具有流動性,在日光照射下吸收紫外線(波長為300~400nm)易于激發(fā),從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)的同時會發(fā)出肉眼可見的藍(lán)色和藍(lán)紫色熒光(波長約400~500nm);取代基的引入可改善熒光增白劑的分散性和均勻性,有助于增強(qiáng)熒光。
亮度
亮度(白度)是紙產(chǎn)品的一項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo),造紙用纖維原料含有不同含量的木質(zhì)素,暴露在空氣和日光中容易被氧化,從而使紙漿變成黃色或灰白色,影響視覺效果。隨著人們生活水平的提高,對生活用紙品質(zhì)的要求也日益提高,這就對造紙工業(yè)提出了更高的一定的要求。
目前為了獲得高檔次的紙產(chǎn)品,通常采用以下兩種方式進(jìn)行改善:
一是對漿料進(jìn)行化學(xué)漂白,通過漂白劑的氧化還原作用脫除殘余的木質(zhì)素等,以達(dá)到持久亮白的效果。漂白劑主要包括氯氣、次氯酸鹽等。但是缺點(diǎn)也與之伴隨,漂白劑會導(dǎo)致漿料纖維主體不同程度的損傷,使其強(qiáng)度下降;
二是通過在造紙濕部、表面施膠、顏料涂布等方法添加熒光增白劑,利用其吸收紫外光后所激發(fā)出的藍(lán)色或藍(lán)紫色熒光和黃光形成補(bǔ)色效應(yīng),給人以更白、更亮的視覺效果,用量少、成本低,對紙張性能并無影響,并可在一定程度上減少紙漿在漂白過程中化學(xué)試劑的用量等一系列的問題。作為一種功能性助劑,也有研究表明,熒光增白劑能將漂白化學(xué)漿再提高10%以上的亮度,因此在造紙工業(yè)中得到了極其廣泛的應(yīng)用。
此外,用于造紙工業(yè)的熒光增白劑需要滿足以下要求:
(1)對纖維原料具有良好發(fā)的親和力,有較好的增白效果;
(2)與造紙?zhí)盍稀⒃旒埢瘜W(xué)品和膠黏劑有良好的相容性;
(3)能耐一定的酸堿度,能適應(yīng)造紙工藝過程的需要;
(4)對環(huán)境的污染小等。
紙制品熒光增白劑標(biāo)準(zhǔn)和檢測方法
目前,我國相繼制定了造紙領(lǐng)域用熒光增白劑的測試方法,按照原理主要分為兩種:光譜法和色譜法。光譜法包括白度法、熒光分光光度法和紫外分光光度法;色譜法則包括高效液相色譜法和液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法。
GB 31604.47-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品接觸材料及制品 紙、紙板及紙制品中熒光增白劑的測定》,規(guī)定了食品用紙、紙板及紙制品中熒光增白劑的測定方法。
GB/T 27741-2011《紙和紙板可遷移性熒光增白劑的測定》,規(guī)定了紙和紙板中可遷移性熒光增白劑的定性和定量檢測方法,紫外分光光度法和高效液相色譜法檢出限為20.0mg/kg。
CNS 11820-2007《紙制品之可遷移熒光物質(zhì)試驗(yàn)法》是由臺灣制定的測試標(biāo)準(zhǔn),適用于測定紙制品中是否含有可遷移熒光物質(zhì)的定性試驗(yàn)。
表1為紙制品熒光增白劑的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求和還未實(shí)施的新標(biāo)準(zhǔn),此外,很多企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也對熒光增白劑進(jìn)行了規(guī)定。
表1紙制品熒光增白劑的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求和檢測方法
熒光增白劑的危害
作為一種重要的精細(xì)化工產(chǎn)品,熒光增白劑在造紙工業(yè)乃至其他領(lǐng)域上具有不可替代的作用和良好的市場前景,但與此同時其安全性能也一直備受爭議。
有報(bào)道表明,由于熒光增白劑具有不易分解的性質(zhì),被人體吸收后,隨著接觸時間的增加,會在人體內(nèi)蓄積,從而增加肝臟的代謝負(fù)擔(dān);如果存在傷口,傷口處的蛋白質(zhì)會和熒光增白劑結(jié)合,阻礙傷口的愈合;醫(yī)學(xué)臨床實(shí)驗(yàn)證明,如果熒光增白劑接觸過量,可能會極大地增加致癌的風(fēng)險(xiǎn)。目前美國、歐盟和中國等國家規(guī)定了相關(guān)的限用量和特定遷移量,歐盟與日本已禁止熒光增白劑用于紙類食品接觸材料。
為了可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境友好型社會,國內(nèi)外行業(yè)專家應(yīng)致力于更加環(huán)保、合成工藝無污染、無毒無害的綠色實(shí)用性熒光增白劑的研究工作,此外還應(yīng)加強(qiáng)政府和市場的監(jiān)管力度,為消費(fèi)者的健康安全保駕護(hù)航。


來源:AnyTesting