Page 194 - 《精细化工》2021年第1期
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·184·                             精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 38 卷

                 速生材高含量木素纸浆（简称高得率浆，HYP）                        粉接枝共聚领域提供了新的研究思路和实验依据。
            具有制浆过程中保留大量木素、得率高、污染小、
                                                               1   实验部分
            原料来源广等优势而具备广阔应用前景。但由于其
            木质素含量高导致漂白浆容易受到光、热、氧的作
                                                               1.1   试剂与仪器
            用而发生返黄现象，大大限制了其在高质量纸种中
                                                                   三聚氯氰、N-羟甲基丙烯酰胺、2，4-二羟基二
            的应用。近年来，研究表明荧光增白剂可作为一种                             苯甲酮、二甲基二烯丙基氯化铵（DMDAAC）、甲
            高得率浆的返黄抑制剂，并且取得了良好的效果                     [1-7] 。
                                                               基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DMC），上海阿拉
            其中，最高效的荧光增白剂就是二苯乙烯型荧光增                             丁生化科技股份有限公司；苯乙烯，天津市致远化
            白剂，其具有荧光强度高、增白效果好等优点                      [8-13] 。  学试剂有限公司；丙酮，国药集团化学试剂有限公
            但此类荧光增白剂存在与纸张结合力弱、容易发生                             司；N-N 二甲基甲酰胺（DMF），天津市大茂化学试
            光致顺-反异构现象等缺点，很大程度上限制了其适                            剂厂；4，4-二氨基二苯乙烯-2，2-二磺酸（DSD 酸），
            用范围及经济效益         [14-15] 。其光致异构化的过程如图              上海麦克林生化科技有限公司。以上试剂均为分析
            1 所示。反式异构体具有荧光发射性能，在紫外光                            纯。木薯淀粉（ST），工业级，山东优索化工科技
            的照射下，激发态的反式异构体很不稳定，易围绕                             有 限公司 。纸 浆为杨 木碱 性过氧 化氢 机械 浆
            处于中心位的乙烯双键发生旋转成为顺式异构体，顺                            （APMP），湖南泰格林纸集团有限公司。
            式异构体分子共平面性较低，吸光后不能发射荧光，                                ADVANCEⅢ 400  MHz 型核磁共振波谱仪、
            进而不具备荧光性能          [16-17] 。近年来，为了解决二苯             VECTOR-22 型傅里叶变换红外光谱仪，德国 Bruker
            乙烯型荧光增白剂光致顺反异构的问题，聚合型二苯                            公司；Cary60UV-Vis 型紫外-可见分光光度计，美国
            乙烯类荧光增白剂使得其光稳定性差的问题得到                              Agilent 科技公司；Turbiscan Lab 型稳定性分析仪，
            了明显改善，但其与纸张的结合力仍然不理想                     [18-22] 。   法国 Formulaction 公司；Malvern 型纳米粒度表面电
                                                               位分析仪，英国 Malvern 公司；纸张抄片器，陕西
                                                               科技大学机械厂；FluoroMax-4P 型荧光分光光度计、
                                                               S4800 型场发射扫描电子显微镜，日本 Hitachi 公司；
                                                               JC2000A 型接触角测定仪，上海中晨数字技术设备
                                                               有限公司；ZB-A 型色度仪，温州仪器仪表有限公司；

                                                               ZN-100N 型台式紫外灯耐气候试验箱，西安同晟仪
                 图 1   二苯乙烯型荧光增白剂光致顺-反异构体
            Fig. 1    Molecular structures of the cis and trans isomers of   器制造有限公司；062/969921 型抗张强度试验仪，
                   styrene-type fluorescent brightener         劳 伦森韦 特瑞 （上海 ）检 测设备 有限 公司 ；
                                                               SLD-1000Z 型纸张撕裂度测定仪，济南三泉中石实
                 由于淀粉具有半刚性的大分子网状结构，且有                          验仪器有限公司。
            良好的成膜性与黏结性，常被作为一种天然绿色环                             1.2   方法
            保的纸张表面施胶剂。近年来研究表明，将淀粉与                             1.2.1   荧光单体的制备
            丙烯酰胺、苯乙烯等接枝共聚可改善乳液对纸张的                                 在三口烧瓶中加入 4.823 g（0.026 mol）三聚氯
            施胶性能，从而提高纸张的物理强度，但此类表面                             氰及 40 mL 丙酮，在冰浴下搅拌 10 min 使其充分溶
            施胶剂功能较单一         [23-26] 。为了赋予此类表面施胶剂              解。然后在 30 min 内匀速滴加 4.805 g（0.013 mol）
            更多的功能，将二苯乙烯型荧光增白剂和阳离子单                             DSD 酸（质量分数 1% NaOH 溶解）于三口烧瓶中。
            体等接枝到淀粉的大分子链上，即可得到一种既可                             此过程用 NaOH 溶液维持体系 pH 为 5~6，控制体系
            以提高纸张结合力又具有荧光增白性能的纸张表面                             温度为 0~5 ℃，搅拌反应 2 h。将体系温度升至
            施胶剂。                                               35~40 ℃，加入 5.550 g（0.026 mol）2，4-二羟基二
                 基于此，本文首先通过亲核取代法将紫外线吸                          苯甲酮（UV）（55 mL  DMF 溶解），并用 NaOH 溶
            收剂引入荧光单体，制备一种具有强紫外线吸收性                             液维持体系 pH 为 6~7，反应 3 h。升温至 90 ℃，加
            能的二苯乙烯型荧光单体（FBs），然后采用接枝共                           入 2.626 g（0.026 mol）N-羟甲基丙烯酰胺（N-AM），
            聚技术将 FBs、阳离子季铵盐及苯乙烯与淀粉接枝                           用 NaOH 溶液维持体系 pH 为 7~8，搅拌反应 5 h 后，
            共聚，制备出两种淀粉-阳离子接枝共聚荧光乳液                             将反应物冷却至室温，用无水乙醇、丙酮洗涤并进
            （ST-DMDAAC-FBs/ST-DMC-FBs）。通过涂布的方                  行抽滤，得到浅黄色固体粉末即为荧光单体 FBs，
            式进行纸张表面施胶，考察施胶纸张的物理性能，                             产率为 76.4%。
            并对纸张的光学性能进行研究，为荧光增白剂及淀                                 荧光单体（FBs）的合成路线如下所示：
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