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塑料助剂基础知识:光学助剂

发布日期:2023/2/16 16:39:39 访问次数:361

一、荧光增白剂
(一)简介
长期以来,荧光增白剂一直被用来改进纸张、肥皂和纺织品的外观。随着热塑性塑
料的发展,荧光增白剂也渗透到这一领域。
在塑料中使用荧光增白剂的目的与纸张、纺织品的情况一样,即改进塑料的原色
(塑料本身常略带黄色)、生产亮白色的制品 (如时兴的仿皮、包装材料等)、增加各种
颜色和黑色制品的亮度。
一般来说,荧光增白剂可用于各种塑料。一种技术上适用的荧光增白剂在低浓度下
就能显示出较高的增白效果。实际上,在热塑性塑料中其用量范围一般为 (100~500)
×10-6 ,只有在特殊应用中才会超过 1000×10-6 。
大多数热塑性塑料可吸收日光中蓝色波段的光 (“蓝色不足”),因此或多或少会略
呈黄色 (见图 4-2)。有两种方法可弥补这一不足,即增加白度或提高光的反射。
几十年前,人们就在纺织品中添加少量蓝色颜料,以起到增白作用,这一操作被称
为 “蓝色漂白”。应用这种方法,基质由于增加蓝色光部分的反射而使其微黄色得以补
图 4-3 激发增白剂分子物理
过程简单示意图
偿,显得更白了,但由于总的反射光的减少 (见图
4-2),因此显得发暗。
荧光增白剂可吸收不可见的紫外光 (波长范围
为 360~380nm),并可将紫外光转换成波长较长蓝光
或紫色的可见光,因而可补偿基质中不想要的微黄
色。同时荧光增白剂可反射出比原来入射的波长
(范围在400~600nm)更多的可见光,从而使制品显
得更白、更亮、更鲜艳 (见图 4-2)。
荧光增白剂分子运动的实际方式如图 4-3所示。
通过从紫外光中吸收光子 (能量),增白剂分子的能
量从基态 S
0跃迁到激发电子态 S
2。由于非辐射性的
失活作用,它失去部分能量,降至能级 S1。最终,由于荧光发射,又返回到基态 S
0。
由于一部分接受的能量以非辐射能形式发射出去,所以发射的光子处于较低能级,
即发射光具有较长波长。少量的外来物质 (如催化剂、杂质)由于其对激发能的吸收
作用,可部分或完全抑制荧光发射。
(二)主要品种与特性
1.荧光增白剂 PEB
性质 黄褐色粉末,细度 (100目筛余物)≤5%,在 170°C短时间受热不分解,
不溶于水、乙醚、石油醚,可溶于苯、丙酮、氯仿、乙醇、乙酸等。
用法及应用特点 本品为香豆满酮型荧光增白剂,荧光色调为蓝色,主要用于赛璐
珞白料、聚氯乙烯、乙酸纤维素的增白和增艳,在透明聚氯乙烯制品中的用量一般为
0.05% ~0.1%,不透明制品中为 0.01% ~0.1%。本品还可用于聚乙烯、聚苯乙烯、聚
酯、聚丙烯酸酯等塑料的增白,在透明料中的用量一般为 0.05%。
2.荧光增白剂 DBS
性质 绿黄色粉末,熔点 (360±2)°C,分解温度 >360°C,紫外线最大吸收波长
372~380nm,耐强酸、强碱,微溶于乙醇、二甲基甲酰胺、苯、甲苯、水等。
用法及应用特点 本品适用于聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、高抗冲聚苯
乙烯、ABS树脂、不饱和树脂、聚甲醛、聚碳酸酯、尼龙等塑料。本品用量低,适应性
强,分散性好,可在后加工或聚合时加入,被增白物泛蓝紫光色调荧光,白度高,耐高
温。本品还可做成浆状物用于纺织物的增白。
3.2,5-二 (2-苯并 唑基)噻吩
性质 淡黄色均匀分散液,含有效荧光物质 8% ~23%,中性,可与水以任何比例
稀释分散。相对分子质量 318.36,能耐硬水,耐碱,耐晒,并且氧化漂白稳定性好。
用法及应用特点 本品为苯并 唑基到荧光增白剂,能与大多数用于白色织物的树
脂整理剂和染色助剂共用,主要用于醋酸纤维、涤纶、氯纶、锦纶、丙纶和三醋酸纤维
的增白。
4.2,5-二 (5′-叔丁基苯并 唑-2′-基)-2-噻吩
性质 亮黄绿色粉末,相对分子质量 430.55,熔点 196~203°C,细度 (通过 100
目筛)≤5%,含水量 <0.1%,灰分 <0.2%,挥发分 <0.2%,最大吸收光波长 375nm
(乙醇中),最大荧光波长 435nm (乙醇中),溶解度 (25°C):甲醇 0.04g/100mL、乙
醇 0.09g/100mL、甲苯 5.3g/100mL、丙酮 0.5g/100mL、甲乙酮 1.3g/100mL、四氧化碳
5.9g/100mL、二氧六环 2.9g/100mL、二甲基甲酰胺 0.8g/100mL。
用法及应用特点 本品为苯并 唑基型荧光增白剂,荧光色调为蓝至绿,耐热性优
良,耐光性也较好,可广泛适用于 PVC、PE、PP、PS、ABS、PBT、PA等热塑性树脂
以及油漆、油墨及涂料等的增白和增艳,在聚氯乙烯软质或硬质透明制品中的用量为
0.01份,白色或彩色制品中的用量为 0.05~0.2份。
5.2,2′-(4,4′-二苯乙烯基)双苯并 唑
性质 黄色结晶粉末,无气味,相对分子质量 414.4,熔点 358~359°C,相对密度
1.35(20°C),颗粒大小 <250μm,水分含量 <0.1%,灰分 <0.2%,挥发分 <0.5%,
L.C.有效成分 >93.5%。
用法及应用特点 本品在无色的聚合物中建议用量 (25~75)×10-6 ,在钛白粉处
理的聚合物中建议用量范围 (75~255)×10-6 。当本品仅被用作跟踪剂时,仅用 5×
10-6 。不建议在软质 PVC或聚乙烯中使用本品。本品还可用于聚酯原液的增白,是一
种耐久性很强的荧光增白剂。
6.4,4′-双 (5-甲基-2-苯并 唑基)二苯乙烯
性质 黄色结晶粉末,无气味,相对分子质量 442,熔点 278°C,不溶于水,性能
稳定。
常用质量指标:外观黄色结晶粉末,固含量≥99.5%,细度通过 120目。
用法及应用特点 本品属苯并 唑类化合物,是目前众多的荧光增白剂中特优升级
换代产品,色光蓝紫,耐光性优良,适用于聚酯、聚酰胺、聚丙烯腈纤维的增白,还可
用于塑料方面的增白,尤其在合成纤维中具有极强的增白效果。本品一般常用量为
0.01% ~0.03%,即每 100kg塑料原料中添加荧光增白剂 KSN10~30g左右,用户可依
据产品要求进行适当调整。在聚合物中添加任何紫外线吸收剂时,应注意适当调整本品
的最佳用量。本品也可应用于涂料、油漆、油墨等行业的材料增白和增艳。
7.1,2-双 (5-甲基-2-苯并 唑基)乙烯
性质 淡黄色结晶粉末,相对分子质量 290.32,熔点 182~188°C,相对密度 1.287
(25°C),最大吸收波长 363nm,不溶于水,溶解于苯、醇、酯、醚等有机溶剂。耐酸、
耐碱,化学性能比较稳定,呈中性。
常用质量指标:外观淡黄色结晶粉末,细度通过 100目,色光鲜艳红光蓝,固含量
≥99.5%。
用法及应用特点 本品荧光色调红光蓝,有较好的牢度和耐光性能,主要用于聚氯
乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚酯薄膜、高低压聚乙烯、ABS树脂、有机玻璃、名
片、高级纸张等增白和增艳。
8.4,4′-二 (2-甲氧基苯乙烯基)-1,1′-联苯
性质 淡黄色粉末,相对分子质量 418,熔点 105~110°C,最大吸收波长为 350~
355nm,溶于芳烃、酯、酮等有机溶剂。
常用质量指标:外观淡黄色结晶粉末,细度通过 100目,固含量≥99.0%,挥发分
≤0.5%,灰分≤0.1%。
用法及应用特点 本品为二苯乙烯-联苯型荧光增白剂,特别适用于聚氯乙烯和聚
苯乙烯系列产品的增白,与聚氯乙烯和聚苯乙烯系列有良好的配伍性,也可用于其他热
塑性塑料的增白,在无颜料的聚烯烃中的用量为 0.0005% ~0.0010%,在其他塑料中的
用量为 0.005% ~0.100%。
9.4,4′-二 (2-磺酸苯乙烯基)-1,1′-联苯
性质 白色固体粉末,相对分子质量 518,熔点 105~110°C,固含量≥99.5%,溶
于芳烃、酯、酮等有机溶剂。
用法及应用特点 本品为二苯乙烯-联苯型荧光增白剂,荧光色调微青,主要用于
纤维素纤维、聚酰胺、蛋白纤维、棉布的增白,大量用于合成洗衣粉,其高浓度产品对
棉布的增白效果相当于二苯乙烯双三嗪类荧光增白剂的 2.7倍。
10.荧光增白剂 KB
性质 淡黄色粉末,挥发分≤0.5%,有效含量≥98%,细度大于 200目,热稳定
性好,330°C高温不分解,耐晒性好。
用法及应用特点 本品主要成分为双苯乙烯型衍生物,荧光色调荧光白,适用于聚
氯乙烯和聚苯乙烯、ABS树脂等塑料的增白和增艳。本品荧光强度好,白度高,特别适
用于 PVC扣板和型材的增白和增亮。本品一般用量 0.01% ~0.05% (占塑料原料质量
分数),特殊情况下 (如填料比例高)。需要试验确定,在 PVC扣板上用量只需要 PF的
一半,白度远高于 PF。
11.1,4-双 (2-氰基苯乙烯基)苯
性质 黄绿色结晶物 (粉状),无气味,熔点 230~234°C,水分含量 0.1%,能溶
于大多数有机溶剂。
用法及应用特点 本品可作为聚乙烯及制品的荧光增白剂,具有很好的增白效果。
在聚酯切片及回收聚酯切片成型加工过程中加入本品,能明显提高产品档次。
12.1,4-(2-苯并 唑基)萘
性质 黄绿色粉末,相对分子质量 362,熔点 212°C,最大光谱吸收波长为 370mm,
不溶于水。
常用质量指标:外观黄绿色粉末,细度通过 100目,色光鲜艳蓝亮白色光,固含量
≥99.5%。
用法及应用特点 本品荧光色调为蓝亮白色光,具有使用方便、用量小及效果佳等
特点,主要用于合成纤维与塑料制品的增白,对有色塑料制品有明显的增艳效果,可广
泛用于塑料薄膜、压模成型材料、注塑成型材料,还可用于聚酯纤维、共聚物 (EVA
等),或者涂料、天然漆的增白,以及 ABS、PVC等聚合物材料的加工,推荐用量
0.005% ~0.05% (占塑料原料质量分数)。
13.TinopalPCRP
性质 浅黄色粉末,溶解度:乙醇 2.6g/100g溶剂、苯 23.5g/100g溶剂、丙酮
12.5g/100g溶剂、邻苯二甲酸二辛酯 8.1g/100g溶剂、磷酸三甲苯酯 10.8g/100g溶剂、
癸二酸二辛酯 5.6g/100g溶剂。
用法及应用特点 本品为萘并三唑型荧光增白剂,荧光色调为紫色,耐热性、耐光
性优良,可用于聚氯乙烯等多种塑料的增白和增艳,在聚氯乙烯软质或硬质透明制品中
的一般用量为 0.02~0.05份,在白色或彩色制品中为 0.05~0.5份 (最高可达二氧化
钛的 1/5)。在着色塑料中,本品可提高蓝色、紫色、淡红色颜料的色彩鲜艳度。
14.TinopalPGP
性质 黄色粉末,熔点 105~110°C,溶于芳烃、酯、酮等有机溶剂及增塑剂。
用法及应用特点 本品为氧杂萘邻酮型 (香豆素)荧光增白剂,荧光色调为蓝色,
耐光性好,对热稳定剂和抗氧剂呈惰性,可作为聚氯乙烯等塑料的增白剂和增艳剂,在聚
氯乙烯透明制品中的用量为 0.05~1份,白色制品中为 0.1~0.5份。本品在乳白色制品中
易与锐钛型二氧化钛并用,在彩色制品中与黄色或绿色颜料并用可增加色彩鲜艳度。
15.BlankohporKL
性质 淡黄色细微粉末,熔点 70°C,溶解度 (20°C):丙酮 15g/100mL、苯 1g/
100mL、二氯甲烷 12g/100mL、汽油 0.3g/100mL、二甲基甲酰胺 15g/100mL,不溶于水。
用法及应用特点 本品可作为塑料用荧光增白剂,耐热性和耐酸碱性好,在聚氯乙
烯软质或硬质透明制品中的用量为 0.1~0.3份,白色制品中为 0.2~0.6份。本品对加
工设备无污染性,在常温下即可溶解于增塑剂,温度较高时溶解度增大。
16.BlankophorK2002
性质 淡黄色粉末,熔点 95~100°C,溶解度 (20°C):乙酸乙酯 4g/100mL、丙酮
30g/100mL、乙醇 25g/100mL、环己酮 15g/100mL、二甲基甲酰胺 30g/100mL、汽油 <
1g/100mL。不溶于水,常温下可溶于增塑剂。
用法及应用特点 本品可作为塑料用荧光增白剂,荧光色调为蓝色,耐热性好,一
般用量为 0.005% ~0.5%,在含二氧化钛多的物料中用量可酌情增加。
17.LunagloBAS-B
性质 耐热 350°C,不溶于大多数有机溶剂,不迁移。
用法及应用特点 本品可作为聚氯乙烯等塑料的荧光增白剂,适用于软质制品、硬
质制品和增塑糊,一般用量为树脂量的 1/6000~1/1000。
18.LeucoPureEGM
性质 黄绿色粉末,熔点 253~254°C,耐热温度 >350°C,最大吸收波长 (氯仿
中)375nm,最大发射波长 (氯仿中)440nm。
用法及应用特点 本品可作为聚氯乙烯等塑料的荧光增白剂,在透明制品中的用量
为 0.005%左右,不透明制品中为 0.01% ~0.015%。
19.噻吩类衍生物
性质 黄色或黄绿色结晶粉末,相对分子质量 430,熔点 196~203°C,含量≥
99.0%,灰分≤0.3%,最大吸收光谱波长 375nm (乙醇中),最大荧光发射波长 435nm
(乙醇中)。
用法及应用特点 本品是在 OB的基础上发展起来的系列产品,增白度更强,适合
于 OB的一切应用范围。荧光增白剂 OB-100可广泛应用于 PVC、PS、ABS、PE、PP等
塑料,由于其具有优越的荧光增白效果,良好的热稳定性,添加量很少的特点,已作为
国内普遍采用的荧光增白剂之一。本品也适用于聚酯纤维、涂料、油漆、油墨和丙烯酸
树脂的增白。本品可与染料共用产生特殊的光亮度,这种作用在色彩配方中特别有效。
20.荧光增白剂 SWN
性质 白色结晶粉末,熔点 70.5~71.9°C,含量≥98.0%,灰分 <0.06%,可溶于
乙醇和乙二醇、酸性水溶液、树脂、清漆及一些有机溶剂中,而在水中的溶解度仅为
0.006%。
用法及应用特点 商品化产品一般需将其与硫酸或盐酸成盐后或与有机酸 (如酒
石酸、柠檬酸、草酸)混合,或加入助溶物质提高溶解度后与分散剂制成溶液型加以
应用。主要商品名有:UvitexSWN、SWR、LeucophorDC、WS、BlankophorFBO。本品
主要用于羊毛、天然丝、锦纶、醋酸纤维、三醋酸纤维的增白,可用于棉和腈纶的增
白,还可以加入树脂用于纤维素纤维的增白,本品可添加于肥皂和洗涤剂中用于洗涤织
物,在 pH值为 3~11范围内有效,可改善洗涤后织物的外观白度,加入纺织品中呈红
光紫色调。本品还可用于涂布纸、塑料及套色印刷涂料等方面。本品不宜与亚氯酸钠同
浴。本品用量:锦纶 0.05% ~0.3%、羊毛 0.05% ~0.35%、醋酸纤维 0.05% ~0.4%、
三醋酸纤维 0.1% ~2%、腈纶 0.05% ~0.8%。
(三)应用
1.应用要求
荧光增白剂工艺适用性的一个主要判据,是其在所应用基质中的耐光性。荧光增白
剂通常或多或少对激发其分子产生荧光所需的波长范围的光有光敏性,因此,增白剂的
耐光性有限,并大大低于颜料的耐光性和大多数塑料的光稳定性。荧光增白剂在光化学
降解后期不能出现可导致泛黄的着色结构。
荧光增白剂的耐光性受基质的影响很大。通常,其耐光性顺序为透明聚苯乙烯 >聚
氯乙烯 >聚丙烯 >聚乙烯 >聚氨酯。
为达到最佳使用效果,荧光增白剂必须完全溶解并均匀分布于制品中,即必须以单
分子分布,同时也必须有足够的相容性以防渗出。用于热塑性塑料的荧光增白剂在热稳
定性和低挥发性方面的要求,要比用于诸如纺织业湿法染色中的增白剂更高。
在软质聚氯乙烯和聚氨酯涂料中,必须特别考虑荧光增白剂迁移稳定性。在软质聚
氯乙烯中,一种不能完全相容的增白剂可随着增塑剂的迁移而转移到制品的表面,其结
果可导致部分增白剂的损失,甚至造成表面色斑。
色调在某种程度上也会影响增白剂的效果。通常,以一般的蓝至蓝绿的色调为最理
想。
2.掺合和产品形式
荧光增白剂只需在热塑性塑料成型加工前加入物料中,不需要另外配成溶液后再使
用,因此,有 “本体增白”这一提法。
通常,荧光增白剂与塑料 (粉状或粒状料)干掺合。如果必要,可加入诸如硬脂
酸丁酯的粘合促进剂。在软质聚氯乙烯中,荧光增白剂以溶液或增塑剂的分散体形式使
用。
为达到在低浓度下较均匀的分布,荧光增白剂常作成浓缩物或母料,如将 10%的
有效组分与白垩粉或一种增塑剂掺合。
3.选择
对某种塑料选择最合适的荧光增白剂的决定因素有:①可达到的增白效果;②耐光
性;③相容性。
某种荧光增白剂的耐光性和可达到的增白程度取决于基质 (见图 4-4)。同时,增
白度还受到加工条件的影响。此外,还应考虑增白剂配方中的其他组分 (如白色颜料
和紫外线吸收剂)的相互影响。二氧化钛白色颜料可吸收较长波长的紫外光,这一波
段的紫外光正是激发荧光增白剂所必不可少的,因此会降低增白度。锐钛矿型颜料可吸
收约 40%380nm的光,金红石型颜料可吸收约 90%380nm的入射光 (见图 4-5)。
图 4-4 双苯并 唑增白剂在加有颜料
(金红白型钛白粉)不同塑料中,
其用量与增白效果的关系
图 4-5 双苯并 唑增白剂在软质 PVC
(5%锐钛石型或金红石型钛白粉)
中增白效果与用量间的关系
紫外线吸收剂也吸收荧光增白剂激发范围的光,因而会导致白度降低。然而,这种
白度降低较少,因为表面的荧光增白剂能接受到足够使其激发的能量。
4.应用实例
在热塑性塑料中荧光增白剂的最重要的应用见表 4-20:
表 4-20 荧光增白剂的应用
塑 料
加工方法与最终用途
硬质和软质 PVC
薄膜、挤出、注塑、塑料糊、人造革
透明聚苯乙烯(PS)
挤出、注塑
抗冲击聚苯乙烯(IPS)
苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)
聚氨酯(PUR)
涂覆、注塑
聚碳酸酯(PC)
挤出、注塑
聚丙烯(PP)
薄膜、注塑
聚乙烯(PE)
薄膜、注塑、纸涂层
例 1 聚氯乙烯
双苯并 唑和苯基氧杂萘邻酮常用于软质和硬质聚氯乙烯中,它们的耐光性为蓝色
色标 3到 4。
荧光增白剂的掺合并没有特殊的困难。通常,与 PVC粉料和常用的热稳定剂进行
干混合或混配,以及在混炼机上塑炼,便可获得充分的均匀分布。在软质聚氯乙烯中,
荧光增白剂通常是在增塑剂中预溶或分散。然而,更常采用的是以浓缩物或混合物的形
式加入荧光增白剂。对于透明料,则采用增塑剂或将 PVC做成浓缩物。对于加有颜料
的配料,也采用与白垩粉混合的办法。
为改善聚氯乙烯的基本白度,用很少量的荧光增白剂就足够了。通常,采用 (50~
100)×10-6 或更低的用量就足以补偿其微黄色调。这样,透明配方就可获得像水一样清
澈的外观。对于增白颜料的 PVC制品,荧光增白剂的要求用量约为 500×10-6 ,对于金
红石型颜料则高达 1000×10-6 。一定要避免过量,因为某些荧光增白剂在过高浓度时往
往会发绿,产生令人不满意的那种白色调,并且还会使白度降低。一般说来,热稳定剂
配方对增白效果的影响极微。
聚氯乙烯的成型温度通常在 160~200°C,这对荧光增白剂热稳定性的要求不太严
格。另一方面,溶解性和迁移稳定性 (尤其是对软质聚氯乙烯)则是很重要的。
例 2 聚苯乙烯和苯乙烯类共聚物
用于聚氯乙烯的双苯并 唑和苯基氧杂萘邻酮型荧光增白剂同样可用于聚苯乙烯类
塑料。在透明聚苯乙烯中的耐光性为 0.5~1(蓝色色标),比在聚氯乙烯中要好些,然
而在其他苯乙烯类共聚物中则稍差一些。
双 (苯乙烯基)联苯也能取得很好的增白效果,但其耐光性比上面介绍的几类化
学品要差一些。
透明聚苯乙烯具有少量的荧光性,它会被成型加工过程 (挤出、注塑)中的热应
力所产生的微量黄色降解物所抑制。然而,同聚氯乙烯一样,这种微黄色调可由极低浓
度 (低于 50×10-6 )的荧光增白剂来补偿。对于白色透明的聚苯乙烯 (通常用金红白
型二氧化钛),可加入约 500×10-6 的荧光增白剂来获得增白制品。
苯乙烯类共聚物,诸如抗冲击聚苯乙烯 (IPS)、苯乙烯-丙烯腈共聚物 (SAN)、丙
烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物 (ASA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物 (ABS)、苯
乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物 (SBS)等有时具有明显的微黄色,这可由加入荧光增白剂
来补偿。为此,需要用比透明聚苯乙烯更高浓度的荧光增白剂。为在着色物料中获得合
适的增白效果,需加入约 1000×10-6 甚至更大浓度的增白剂。这样的增白效果通常与透
明聚苯乙烯中的不同,常带有绿色色调。为确保达到最佳增白效果和最优的浓度,建议
进行试验。
为了把增白剂掺入苯乙烯类聚合物中,常在加工前把增白剂和聚合物粒料进行干混。
例 3 聚碳酸酯
聚碳酸酯在约 300°C或更高的温度下加工,由此常会变黄。很明显,这样高的成型
加工温度对荧光增白剂的热稳定性和挥发性提出了更高的要求。
使用约 50×10-6 。与聚氯乙烯和苯乙烯类聚合物所用的同样类型的增白剂,就可
以补偿未加颜料的聚碳酸酯的发黄现象。对于超白 (使用颜料)制品,需要约 500×
10-6 的浓度。
在聚碳酸酯中加入荧光增白剂的方法与在聚苯乙烯中一样,即在加工前与干粒料进
行干掺合。为增加增白剂与聚碳酸酯粒料的粘合,建议使用粘合促进剂,如硬脂酸丁酯
[浓度为 (50~100) ×10-6 ]。
例 4 聚氨酯
在聚氨酯领域中,仅有单组分体系才常用荧光增白剂,它们常用于薄膜和涂层中
(溶液涂层、热塑性塑料涂层)。荧光增白剂可直接加入聚氨酯溶液中或与粒料干掺合。
在浇注膜中应用时,要特别注意溶解性和渗移稳定性,因为在干燥过程中,荧光增
白剂有可能被蒸发的溶剂带到薄膜表面。这样,渗出的光学增白剂就会产生无规则的黄
斑点。
在聚氨酯中,荧光增白剂的耐光性通常比在其他塑料中差。对于超白制品,所需浓
度在 500×10-6 左右。
荧光增白剂的最佳选择应借助于对各种聚氨酯配方的试验,并考虑荧光增白剂生产
厂的建议。
例 5 聚烯烃
聚烯烃也常进行物料本体的增白,特别是用于纸张涂膜的聚乙烯薄膜。选择合适的
增白剂产品的基本标准是它与基质的相容性。增白剂与聚烯烃的相容性的顺序通常为:
聚丙烯 >高密度聚乙烯 >低密度聚乙烯。
增白剂在聚烯烃中的耐光性通常都不太好 (蓝色色标数 1~2)。
二、光敏剂
(一)简介
光敏剂又称敏化剂、增感剂、光引发剂,是一类能吸收一定波长的紫外线而产生自
由基或离子并引发光聚合的化合物。光敏剂是光学光敏胶、光交联水分散性聚氨酯、光
刻胶及光固化涂料等的重要组分之一。光敏胶含有光敏树脂、交联剂、光敏剂及阻聚剂
等。光敏树脂是具有活泼双键的线型结构化合物 (如丙烯酸酯类环氧树脂、不饱和聚
酯及聚氨酯等),交联剂单体分子结构中也含有一个或两个不饱和双键。光敏剂吸收适
量光能后,发生光物理过程到某一激发态,若此时能量大于断裂所需的能量,就能产生
活性种,如自由基或阳离子,从而引发聚合反应。光敏胶的光致固化历程大致按下述四
个阶段进行:
1)光敏剂吸收紫外线后发生均裂而产生自由基:
R-R′
紫外线
→R·
+R′
2)链引发。光敏剂自由基引发光敏树脂和交联剂分子的不饱和双键产生新的自由
基:
R· C
→
C
R
C
3)链增长。新产生的自由基继续引发光敏树脂和交联剂分子中的不饱和双键产生
自由基,进行自由基连锁反应,而且反应速度很快:
R
C

+ C
C
C
C·(链自由基
4)链终止。化学反应中,由于自由基含有未偶化电子,非常活泼,极易倾向于与
其他自由基偶合或发生歧化作用,产生偶合终止或歧化终止,使链反应活性中心失活,
链反应也就终止:

C
C·+·

C
C
→
偶合


C
C
C
C

C
C·+·

C
C
→
歧化
C

C
C
反应结果生成相对分子质量较大的共聚物,使光敏胶由液态转变为固态。
光敏剂类型很多,有羰基化合物、偶氮化合物、有机硫化物、氧化还原物、有机金
属化合物、增感染料等。应用较广泛的光敏剂有以下几类:
1)安息香及醚类 (安息香、安息香甲醚、安息香乙醚、安息香丁醚等)。
2)二苯甲酮类 (二苯甲酮、2,4-二羟基二苯甲酮、米蚩酮)。
3)苯偶酰类。
4)苯乙酮衍生物 (二乙氧基苯乙酮、二甲氧基苯基苯乙酮、羟基环己基苯基酮)。
5)硫杂蒽类 (硫代丙氧基硫杂蒽酮、异丙基硫杂蒽酮)。
光敏剂的一般用量为 0.01% ~5%。
选用光敏剂时,首先应根据主体材料光敏树脂的性质选用适当的光敏剂,同时考虑
光敏剂的引发效率要高、用量要少、有一定热稳定性 (85°C以下不分解)、无毒害及环
境污染。有时将几种光敏剂复合使用时,可在不同波长范围引发聚合,比使用单一光敏
剂时的固化速度更快。
(二)主要品种与性能
1.安息香
别名 苯偶姻、二苯乙醇酮、二苯羟乙酮。
化学式 C14H12O2
结构式 C6H5CH(OH)COC6H5
性质 无色或淡黄色棱柱状结晶。相对密度 1.310,熔点 137°C,沸点 344°C
(0.102kPa)。微溶于冷水及乙醚,溶于热水、沸乙醇、丙酮、氯仿及吡啶等。与浓硫酸
作用时会生成联苯酰,受热分解或燃烧时放出剧毒的刺激性气体,吸入或与皮肤接触会
中毒。安息香光分解后产生两个初级自由基,它们都可以引发单体聚合,但如初级自由
基扩散太慢,则会导致其偶合而降低引发效率。此外,由于安息香在光聚合体系中易发
生暗聚合,使存放稳定性下降,因此目前更多地使用安息香衍生物。
用法及应用特点 用作光敏粘合剂的光敏剂,也用作医药中间体及用于制造染料及
涂料等。
不饱和聚脂感光性树脂的配比见表 4-21。
表 4-21 不饱和聚酯感光性树脂 (质量份)
不饱和聚酯
100
对苯二酚
0.05~0.2
丙烯酸
18~22
安息香
1.5~3
丙烯酰胺
28~32
2.安息香甲醚
别名 苯偶姻甲醚、甲氧基苯偶姻。
化学式 C15H14O2
结构式
C
O
C
OCH
3
H
性质 白色至淡黄色针状结晶。相对密度 1.1276(14°C),熔点 49~50°C,沸点
188~189°C(1.99kPa)。不溶于水,溶于醇、醚、芳烃及氯代烃等。在相同体系中,安
息香甲醚的光固化速率是安息香的二倍左右。低毒!储存稳定性稍差。
用法及应用特点 用作光敏剂,用于配制光敏胶、光固化涂料及印刷工业的感光树
脂板等。环氧树脂光敏胶的配比见表 4-22。
表 4-22 环氧树脂光敏胶 (质量份)
环氧树脂(711)
60
安息香甲醛
1.5
甲基丙烯酸甲酯
40
注:本品可用于玻璃或有机玻璃与金属粘接。
3.安息香乙醚
别名 苯偶姻乙醚、乙氧基苯偶姻
化学式 C16H16O2
结构式
C
O
C
H
OC2H
5
性质 白色至淡黄色针状结晶。相对密度 1.1016(17°C),熔点 58~60°C (dl
体),沸点 194~195°C (2.67kPa),折射率 1.5727(27°C)。不溶于水,溶于醇、醚、
酮及芳烃等有机溶剂。是烯类单体光聚合中应用较广的光敏剂,具有近紫外吸收较高及
光裂解产率高的特点。低毒!
用法及应用特点 用作光敏剂,主要用于配制感光敏剂及印刷工业制作感光树脂
板,在涂料工业中配制溶剂时用作光敏剂起光固化作用,三乙醇胺对安息香乙醚有促进
作用。环氧丙烯酸型光敏胶的配比见表 4-23。
表 4-23 环氧丙烯酸型光敏胶 (质量份)
环氧丙烯酸树脂
100
安息香乙醚
2
邻苯二甲酸二丁酯
6
对苯二酚
0.08
邻苯二甲酸二丙烯酸酯
28
注:本品可用于陶瓷谐振器粘接。
4.安息香丁醚
别名 苯偶姻丁醚、丁氧基苯偶姻。
化学式 C18H20O2
结构式
C
O
C
H
OC4H
9
性质 玫瑰色或浅黄色油状液体。相对密度 1.06,沸点 128~130°C(0.4kPa)。不
溶于水,溶于丙酮、乙醚、苯等多数有机溶剂。
用法及应用特点 用作光敏剂,用于配制光敏胶、光固化涂料及印刷工业用于配制
感光树脂板等。光固化丙烯酸酯涂料 (一)的配比见表 4-24。
表 4-24 光固化丙烯酸酯涂料 (一)(质量份)
聚氨酯丙烯酸酯
35
安息香丁醚
6
聚酯丙烯酸酯
12
偶联剂
2
环氧丙烯酸酯
10
胺催化剂
5
三羟甲基丙烷三丙烯酸酯
25
吐温
3
注:本品可用于保护热转印图像不退色。
5.安息香异丙醚
别名 苯偶姻异丙醚。
化学式 C17H18O
结构式
C
O
CH
OC3H
7
性质 白色至浅黄色结晶。熔点 72~75°C,微溶于水,溶于醇、醚、酮及芳烃等
多数有机溶剂。其光固化速率比安息香高,而且使用寿命长、储存稳定性好。最高紫外
线吸收范围为 240~260nm。
用法及应用特点 可作光敏剂,用于配制光敏胶、光固化涂料及印刷工业用于配制
感光树脂板等。改性环氧光敏胶的配比见表 4-25。
表 4-25 改性环氧光敏胶 (质量份)
顺酐改性丙烯酸环氧树脂
100
安息香异丙醚
1.2
邻苯二甲酸二丁酯
4.5
气相白炭黑
6
过氧化苯甲酰
0.3
注:本品可用于透明材料与陀螺布线粘接。
6.安息香双甲醚
别名 安息香二甲醚、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮。
化学式 C16H16O3
结构式
C
O
C
OCH
3
OCH
3
性质 白色至淡黄色结晶。熔点 67~70°C,不溶于水,溶于醇、醚、酮及芳烃等
多数有机溶剂。具有较高的光引发活性及长的使用寿命,最佳紫外线吸收范围为 340~
350nm。其主要缺点是使用时会使聚合体系变色,变色原因是其自由基会结合生成醌式
结构所致。一般用量为 0.5% ~5%。
用法及应用特点 用作光敏剂,用于配制油墨、光敏胶及光固化涂料等。光固化丙
烯酸酯涂料 (二)的配比见表 4-26。
表 4-26 光固化丙烯酸酯涂料 (二)(质量份)
丙烯酸丁酯
10
安息香二甲醚
5
丙烯酸异戊酯
28
抗静电剂 G
2
二季戊四醇六丙烯酸酯
40
三羟甲基丙烷三丙烯酸脂
32
注:本品可涂覆于含聚合物的注射盘。
7.二苯甲酮
别名 苯酮、二苯酮、苯酰苯。
化学式 C13H10O
结构式
C
O
性质 白色片状或斜方晶系结晶,有甜味,有类似玫瑰香气。相对密度 1.108
(23°C),熔点 48.5°C,沸点 305.4°C,折射率 1.5975(45.2°C)。不溶于水,溶于醇、
醚、酮及氯代烃等有机溶剂。对碱比较稳定,有毒!
用法及应用特点 用作光敏胶、光固化涂料的光敏剂,但单独用于光固化涂料或光
敏胶时无光引发作用,必须与含活泼氢的化合物 (如脂肪胺)并用才有效。也用于制
造香皂,用作定香剂和东方型香精的调和香料。光固化丙烯酸酯涂料 (三)的配比见
表 4-27。
表 4-27 光固化丙烯酸酯涂料 (三)(质量份)
三羟甲基丙烷三丙烯酸酯
50
二苯甲酮
3
己二醇丙烯酸酯
28
二乙醇胺
3
丙烯酸-β-羟乙酯
22
注:本品可用于金属、塑料、陶瓷、木材等底材的涂装。
8.2-羟基-2-甲基苯丙酮
别名 α-羟基-α-甲基苯丙酮,简称 HMPP。
化学式 C10H12O2
结构式
C
O
C(CH3)
2
OH
性质 无色透明液体。相对密度 1.077,沸点 102~103°C (0.533kPa),折射率
1.5330。不溶于水,溶于醚、酮、芳烃等有机溶剂,也易与树脂混溶。属 α-羟烷基芳基
酮类光敏剂,具有热稳定性好、引发效率高、耐黄变性能优良等特点。
用法及应用特点 用作制造紫外线光固化油墨、粘合剂及涂料等的光敏剂,常用于
聚酯、丙烯酸酯类光敏胶,也可用于水性紫外线光固化体系。
9.苯偶酰
别名 联苯酰、二苯基乙二酮
化学式 C14H10O2
结构式
C
O
C
O
性质 白色至黄色晶体。相对密度 1.230(15°C),熔点 95°C,沸点 346~348°C
(分解)。不溶于水,溶于醇、醚、芳烃及氯代烃等。储存稳定性较好。
用法及应用特点 用作制造光敏胶、光固化涂料等的光敏剂,也用作有机合成中间

体,用于生产抗癫痫药苯妥英钠及光敏剂安息香双甲醚等。

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