荧光增白剂是什么原理?什么样的塑料适合选择荧光增白剂?
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2025-07-29 19:26:31
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(来源:链塑网)

荧光增白剂 (FWA) 也称为光学增白剂,是一种能够吸收电磁波谱中紫外和紫色区域的光线,并重新发射蓝光的化合物。

这类添加剂通常用于增强织物和纸张的色彩外观,产生“增白”效果,通过增加反射蓝光的总量,使材料看起来不那么泛黄。因此也常常被用于注塑用热塑性材料中。

本文会详细为您介绍荧光增白剂的作用方式和使用效果。

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为什么要使用荧光增白剂?

荧光增白剂又称光学增白剂,这类添加剂的作用如下:

1.提亮颜色

2.掩盖塑料的自然变黄

3.改善初始颜色

4.使彩色或黑色颜料制品呈现光彩

这些荧光增白剂通过荧光机制发挥作用,吸收紫外光谱中的光,并发射可见光谱中蓝色区域的光,使衣物看起来更明亮、更清新。 荧光增白剂的一些推荐用途包括:

1.模塑热塑性塑料

2.薄膜和片材

3.纤维

4.粘合剂

5.合成皮革

让我们详细了解荧光增白剂、作用方式和好处…… 

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作用方式

荧光增白剂或荧光增白剂 (FWA)是无色至微色的有机化合物,其溶液状态或应用于基材时会吸收紫外线,并将大部分吸收的能量以 400-500 纳米之间的蓝色荧光形式重新发射。如果材料能够均匀地反射照射到其表面的所有波长的大部分光线,则在人眼看来呈现白色。

例如,天然纤维由于含有杂质(天然色素),通常比其他纤维吸收更多可见光谱中蓝色区域的光(“蓝色缺陷”)。因此,天然纤维也呈现出这种淡黄色。

合成纤维也有这种淡黄色,尽管不那么明显。

可以通过以下方式提高基材的白度: 加强反射,或补偿蓝色缺陷。

在荧光增白剂 (FWA) 出现之前,常见的做法是使用少量蓝色或紫色染料来增强白色的视觉效果。这些染料会吸收光谱中绿黄色区域的光,从而降低亮度。 

但是,由于它们同时将黄色材料的色调移向蓝色,因此人眼感觉到白度的增加。与染料不同,荧光增白剂可以抵消黄色偏色,同时提高亮度,因为它们的发蓝效果不是基于减去黄绿光,而是基于增加蓝光。 荧光增白剂实际上是无色化合物,当存在于基质上时,主要吸收 300-400 纳米 (nm) 范围内的不可见紫外线,并重新发射可见的紫到蓝荧光。也就是说,它能够吸收不可见的短波长辐射并重新发射可见蓝光,从而使基质反射的光呈现亮白度,这是荧光增白剂有效性的关键。 

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荧光增白剂如何发挥作用?

增白剂分子吸收光量子(A)会诱发从单重态基态S0跃迁至电子激发单重态(S1)的振动能级。 

处于S1态的增白剂可以通过多种途径失活。荧光是由辐射跃迁至基态(F)的振动能级产生的。

与荧光竞争的失活过程主要包括非辐射失活至S0态(IC)和非辐射跃迁至三重态(系间窜越,ISC)。

荧光效率通过量子产率来衡量:

量子产率(Φ)=发射的量子数/吸收的量子数

它由荧光发射的相对速率和竞争过程决定。当增白剂固定在固体基质上时,会发出高量子产率的荧光。 

荧光增白剂及其跃迁的能量图

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荧光增白剂的聚合物基质

荧光增白剂 (FWA) 可有效用于多种聚合物基材,例如工程塑料(例如聚酯、聚碳酸酯、聚酰胺和丙烯酸树脂)、热塑性聚氨酯、聚氯乙烯、苯乙烯均聚物和共聚物、聚烯烃、粘合剂以及其他有机基材。

荧光增白剂的有效性取决于基材类型、加工条件以及与配方中其他成分(例如白色颜料或紫外线吸收剂)的相互作用。一般而言,荧光增白剂在极低浓度下即可有效。

二氧化钛颜料(TiO2)会吸收与荧光增白剂相同的紫外线波长范围内的光,因此它也会产生较低的白度。 

eg.1 柔性PVC中的荧光增白剂

锐钛矿型二氧化钛颜料在380nm波长下吸收约40%的入射辐射,而金红石型二氧化钛颜料则吸收约90%。

在柔性PVC样品中,仅使用低浓度的荧光增白剂(FWA)和锐钛矿型二氧化钛即可获得亮白色。使用金红石型二氧化钛时,在相同浓度下,白度会略有降低。以下两幅图展示了荧光增白剂的优势。 

软质PVC增白效果的浓度依赖性

软质PVC增白效果的耐光性

PET纤维中的荧光增白剂

荧光增白剂技术适用性的一个关键标准是其在基材中的耐光性。下图显示了增白剂在PET纤维中的稳定性:

PET纤维增白效果的耐光性

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