纺织品辅助机
我SSN 1004 - 0439，CN 32-1262/TQ
在线首次出版物 纺织品辅助机
标题： 散射苯苯型荧光美白剂的性能比较
作者：Zh一个ng Bo，Ji Zhengf一个ng，Ye liubin，Jiang Hua
收到：2025年3月7日
在线首次出版日期：2025年4月14日
引用：张博，吉Zhengfang，ye liubin，江华。散发苯苯型荧光美白剂的性能比较[J/OL]。 纺织品辅助机 . https：//link.cnki.net/urlid/32.1262.tq.20250414.1208.002
在线首次出版时间 ：2025年4月14日，14：58：12
在线首次出版URL : https://link.cnki.net/urlid/32.1262.tq.20250414.1208.002
作者信息 ：Zhang Bo（1999-），女性，硕士学位，研究重点：高性能荧光美白剂的开发和应用，电子邮件： [email protected] .
通讯作者：江华（1988-），男性，副教授，博士，研究重点：高性能染料的合成和应用，电子邮件： [email protected] .
散射苯苯型荧光美白剂的性能比较
Zhangboō，jizhengfang²，³，⁴，yeliubin⁴，江户，³
（1。纺织和纺织品工程研究中心，教育部，中国杭州科技大学教育部，中国杭州310018;2。Zhejiang Hongyi Chemical Co. Lishui 323700，中国323700，中国;3。 Zhejiang更快的新材料有限公司，Lishui 323700，中国）
抽象的 ：进行了一项比较研究，对在三种散酰基苯型荧光美白剂的聚酯上的结构特性，热特性，吸收特性，荧光性能以及美白施用性能进行了比较研究。该研究的重点是探索结构差异对这些荧光美白剂性能的影响。结果表明，与具有对称结构的er-ii，er-我和er-iii相比，具有更正常的和有序的分子排列和出色的热稳定性。相反，er-ii具有相对较高的极性，不仅会影响吸收和荧光发射特性，而且还形成了与聚酯的更强亲和力，这有助于增强染料摄取和染色速率。
关键字 ：Distyryl苯；荧光美白剂；取代效应；聚酯纤维;白色
中国图书馆分类号码 ：TQ610.495
文件标识代码 ：b
近年来，随着新的结构美白剂的开发已经减慢，荧光美白剂领域的产品开发逐渐转向了产品混合[1]。混合的美白剂不仅可以提高纤维的吸附和染色能力，还可以提高白度并减少使用的美白剂量[2-3]。混合物中使用的美白剂的结构差异不应太大，因为这可能会影响美白剂纤维染色的同步[4]。在各种混合方法中，将荧光美白剂与异构体混合已成为行业中广泛使用的有效方法[5]。
收到：2025年3月7日
Distyryl苯（ER）型荧光美白剂是用于聚酯美白的荧光美白剂的重要类别。由于低剂量，高白度，稳定的性能和易用性[6-7]，它们在市场上很受欢迎。本文选择了三种常用的二酰苯型荧光美白剂，并对它们的结构特性，热性能，吸收特性和荧光性能提供了深入的分析。磨削这些美白剂后，使用高温和高压染色方法来美白聚酯织物。测试了诸如白度，染料摄取率和染色率之类的参数。系统地讨论了这些荧光美白剂的结构活性关系，以为其混合应用提供有用的参考。
1。实验部分
1.1材料，试剂和仪器
材料 ：聚酯针织织物（230 g/m²）。
试剂 ：美白剂er-I，er-II，ER-iii；辩护人；石油醚;乙酸乙酯； N，N-二甲基甲酰胺（DMF）;甲苯非离子分散代理（市售）。
乐器 ：TGA550热重分析仪（美国TA Instruments）； Q2000差速器扫描量热计（美国TA Instruments）； HS82熔点设备（瑞士梅特勒·托莱多）； 756S UV-VIS分光光度计（Lingguang Technology Co.，Ltd.，上海）； F-4600荧光光谱仪（日本日立）； RTSM-0.5BJD水平砂厂（rute机械和电气设备有限公司，上海）; Dye-24染料机（Qianli Automation Equipment Co.，Ltd.，上海）; WSD-3C白度计（Kangguang Optical Instruments Co.，Ltd.，北京）。
1.2理论计算方法
使用高斯09软件进行密度功能理论（DFT）计算。在B3LYP/6-31G基集水平上获得了美白剂分子的地面优化结构，并在B3LYP/6-311 g（d，p）水平上进一步计算了美白剂分子的能量信息。
1.3美白剂研磨法
使用高速分散剂（2000 r/min）将美白剂，分散剂和水（质量比2：1：7）混合并预分散。根据泡沫状况，添加了适当数量的调味剂。 10分钟后，将前分散转移到水平砂厂进行研磨，并记录分散时间。使用纳米颗粒尺寸分析仪监测分散体中美白剂的粒径。磨进过程后，浆液被排出并放在一边以供进一步使用。
1.4聚酯增白方法
将地面美白剂，水和织物（美洲剂量X％OWF，酒比1:30）加入染色杯中。然后将染色杯放在染色机中进行染色和美白（染色温度40°C，加热速率为2°C/min，保持温度为130°C，保持时间60分钟）。染色后，冷却至40°C，取出样品，用水洗涤，然后干燥。
1.5白度和颜色参数测试方法
使用白色表测试和记录白色聚酯织物的白度和颜色参数。每个样品经过3次测试，并采用平均值。
1.6染色率测试方法
染色前后，服用1毫升染料。染色前后，使用UV-VIS分光光度计测试染料酒的吸收光谱，记录在最大吸收波长下的吸光度值。使用以下公式计算染色率：
染色率=（1 - a₂n）×100％
（1）在公式中，a₁是染料之前的染料的吸光度值，染料是染料液的吸光度值，染料后，m是染色前酒的稀释因子，而n是染后液体的稀释因子。
2。结果和讨论
2.1结构比较
美白剂ER-I，ER-II和ER-III的分子结构仿真结果如图2和表1所示。从侧面查看，三种美白剂的地面优化结构都是平面。这有益于增强美白剂分子与纤维或其他底物之间的相互作用，但它也加强了分子间相互作用，从而促进了增白剂分子的聚集。美白剂分子拉长。在研究的三个增白剂系统中，随着Cyano组逐渐从矫正位置移动到PARA位置，美白剂分子的晶格长度逐渐增加，宽度下降，并且高度几乎保持不变。 [AB]平面和晶格体积的面积最大，其次是II，而ER-III最小。因此，ER-I具有最强的分子间力，其次是ER-II，而ER-III的力具有最弱的力。
Cyano组在ER型增白剂分子中的位置对分子能量和前沿轨道能水平有重大影响。 ER-II的总能量最高，其次是ER-I，而ER-III的总能量最低。该结果表明ER-III具有最稳定的结构，而ER-II是最不稳定的。三种美白分子的边界轨道的电子云密度均匀地分布在整个分子的整个π共轭系统上，并且富的电子云密度增强了美白剂分子之间的静电相互作用。对于ER -III，占ER -I的最高占据分子轨道（HOMO）能级从ER -I逐渐降低到-3.048 eV，而对于ER -III，ER -I的最低无分子轨道（Lumo）能级从-5.971 EV降低到-6.132 EV的-5.971 eV。由于Lumo能级的降低较大，因此能量间隙（∆E = Elumo-eHomo）也从ER-I的3.152 eV降低到ER-III的3.084 eV。
ER-I和ER-III的偶极矩接近0，对应于其基态在其基态中ER-I和ER-III的高度对称分子结构。 ER-II分子表现出不对称的结构，导致偶极矩为7.4919 Debye。美白剂分子的偶极矩与其极性有关。如图2所示，使用薄层色谱法验证了三种美白剂的极性。在相同的极性发育剂条件下，ER-I具有最高的RF值（物质的运动距离与溶剂的前运动距离之比），其次是ER-III，而ER-II的距离最低。因此，三种美白剂的极性排名为er-i> er-iii> er-ii。
| | 总能量 | 偶极时刻/Debye | a /一个 | b /一个 | c /一个 | [ ab ]/一个 2 | [ ABC ]/一个 3 |
| ER- I | - 1033.40828 | 0.0002 | 19.1708 | 7.4594 | 1.0001 | 143.0027 | 143.0170 |
| ER- II | - 1033.40638 | 7.4919 | 20.9166 | 6.7653 | 1.0048 | 141.5071 | 142.1863 |
| ER- III | - 1033.40956 | 0.0003 | 22.3714 | 5.8109 | 1.0024 | 129.9980 | 130.3100 |
表1：ER型增白剂的分子结构计算数据
注意：A，B和C分别表示分子晶格的长度，宽度和高度。 [ab]指分子晶格的长度和宽度的乘积，[ABC]是指分子晶格的长度，宽度和高度的乘积。
注意：将乙酸石油/乙酸乙酯的混合溶剂以5：1的体积比用作发育剂。在365 nm的光源下观察到；中点代表混合点。
图2：ER-I至ER-III的薄层色谱法
2.2热性质比较
ER-I，ER-II和ER-III的熔点是使用熔点装置测量的。 ER-I的熔点为224-226°C，ER-II的熔点为185-187°C，ER-III的熔点为221-223°C。 ER-I和ER-III的熔点明显高于ER-II。该结果反映出与具有不对称结构的ER-II相比，ER-I和ER-III的对称结构允许更多规则和有序的分子排列，需要更高的温度才能融化。
ER-I至ER-III的热重曲线（TGA）显示在 图3（a） 。在经过测试的条件下，这些美白剂的体重的5％的温度分别为311°C，311°C和302°C，ER-I，ER-II和ER-III分别表明所有三种美白剂都具有良好的热稳定性。 ER-I至ER-III的差分扫描量热法（DSC）曲线显示在 图3（b） 。所有三种美白剂均表现出两个吸热峰。第一个吸热峰（在较低的温度下）对应于每种美白剂的熔点，表明该峰代表了剂的熔化过渡。
热性能测试结果表明，在高温，高压染色过程，热融化垫染色或载体染色方法下，ER型美白剂保持良好的热稳定性，通常用于染色过程。由于热融化垫染色的烘烤温度可以达到180-200°C，因此在这些条件下，ER-II可能会进行相变。因此，用户应注意这种相转变如何影响实际应用中的美白和染色性能。
（a）热重曲线
（b）DSC曲线
图3：ER型美白剂的热重态和DSC曲线
2.3吸收特性比较
DMF中三种美白剂的紫外线吸收光谱显示在 图4（a） 。由于ER型美白剂的类似主链结构，它们表现出相似的吸收光谱。 ER-I到ER-III的最大吸收波长在近乎紫外线范围内（300-400 nm）分别为367、371和367 nm。 ER-II不仅显示出红变的最大吸收波长，而且在相同浓度下表现出更强的吸收峰。相反，在甲苯溶剂中的紫外可见吸收光谱中 图4（b） ），所有三种美白剂的最大吸收波长均为367 nm，峰形状相似。通常，有机分子的吸收机制包括N-π*跃迁，π-π*过渡和分子内电荷转移。在π-π*过渡中，增加溶剂极性会导致兴奋状态能量的减少，从而缩小π和π*轨道之间的能量间隙，从而导致吸收最大值（λmax）的红移。在N-π*过渡中，高度极性溶剂与溶质的N-电子形成氢键，降低N轨道的能量，并增加N和π*轨道之间的能量间隙，从而导致λmax的蓝色移位。基于此分析，极性溶剂中ER-II观察到的相对红移归因于其较高的极性。对ER-II的吸收特性的溶剂增强作用还表明，近紫外线区域中ER型增白剂的吸收光谱主要是由于π-π*过渡。
此外，所有三种美白剂在可见光区域（400-420 nm）中均显示出轻微的吸收。这说明了粉末形式的略带颜色，当剂量过高时，可以降低美白效果。
通过记录不同浓度的最大吸收波长的吸光度值，获得了DMF中ER型增白剂的标准工作曲线。拟合的线性关系很牢固，这表明在低浓度下，ER型美白剂的吸收行为遵循Lambert-Beer定律。 ER-I，ER-II和ER-III的摩尔灭绝系数分别为111.5、157.3和126.3 L/（G·CM）。
（a）吸收光谱（在DMF中）
（b）吸收光谱（在甲苯中）
（c）标准工作曲线
（d）光照耐久性曲线
笔记： 在标准工作曲线中，拟合线不能反映截距（截距值小于0.02）。
图4： DMF（A）和甲苯（B）中ER型增白剂的UV可见吸收光谱，标准工作曲线（C）和光暴露耐用性曲线（D）。
2.4荧光性能比较
DMF中三种美白剂的荧光发射和激发光谱显示在 图5 。 ER-I至ER-III的荧光发射光谱分别位于390–550 nm的范围内，最大发射波长分别为431、436和431 nm。 ER-I至ER-III的激发光谱范围为290至410 nm，在很大程度上与它们的吸收光谱重叠，最大波长分别为371、372和371 nm。与ER-I和ER-III相比，ER-II显示其发射和激发光谱的红移，这可能会导致最终美白产品的颜色外观有所差异。
（a）发射光谱
（b）激发光谱
注意：ER-I至ER-III发射光谱的激发波长分别为365、370和366 nm，激发光谱的发射波长为500 nm。
图5： ER-I至ER-III的荧光发射光谱（A）和激发光谱（B）。
2.5磨的特性比较
用研磨时间的美白剂平均粒径的变化曲线显示在 图6 。美白剂的研磨过程可以分为三个阶段：快速粒径还原阶段（阶段1），缓慢的粒径还原阶段（阶段2）和粒径稳定阶段（阶段3）。在第一阶段，由于研磨培养基（锆珠）的作用，在碰撞期间，美白剂的大固体颗粒被迅速分解成细颗粒。粉末形式的美白剂的平均粒径约为70-80μm。到磨削过程达到100分钟时，美白剂的粒径已降低至1-3μm。在第二阶段，美白剂的颗粒变得明显小。在这一点上，分散美白剂颗粒并进一步降低尺寸变得更加困难，因此粒度降低的速度会减慢。粒度变化曲线反映了以ER-I> ER-II> ER-III为eR-i> er-ii> er-iii的增生剂的易于分离。例如，为了达到1μm的平均粒径，ER-I大约需要240分钟，ER-II大约需要180分钟，而ER-III仅需90分钟。可以通过比较分子结构来解释该结果。从ER-I到ER-III，分子[AB]平面的面积逐渐减小，分子间的力削弱，从而更容易将美白剂的较大颗粒解散。三种美白剂的粒度变化曲线在大约360分钟时相交，其中粒径约为0.55μm。在研磨的第三阶段，美白剂颗粒基本上在解聚和聚集之间达到平衡，并且粒度变化变得不那么明显。但是，ER-I的粒径仍然显示出逐渐减少的趋势，而ER-II和ER-III的粒度降低趋势变得不那么明显。这可能是由于ER-I的分子平面较大，ER-I与ER-II和ER-III相比，它与分散剂的相互作用更强，可以更好地抑制ER-I分子的自我聚集，并促进ER-I粒径的进一步减少。
图6： 粒度变化曲线随磨时间的时间。
2.6美白效果比较
研磨处理后，三种类型的美白剂通过高温和高压染色方法用于美白聚酯织物。染色聚酯织物的颜色参数和白度值显示在 表2 。与原始的聚酯织物相比，用ER型增白剂处理的聚酯织物表现出明显改善的白度。例如，当使用0.05％的ER-I OWF时，聚酯织物的白度从70.65（原始织物）显着增加到83.43（处理的织物），而B*值（黄蓝色坐标）从0.64变为-9.26。 ER-I的黄点（白度不再增加的美白剂量）约为0.2％OWF，织物白度为91.52。 ER-II的黄点约为OWF 0.2％，对应于93.28的白度。 ER-III的黄点约为OWF 0.15％，相应的白度值为91.99。当美白剂在黄点上方使用时，聚酯织物的B*值的绝对值增加，但随后会显着降低。 L*值和白度显着降低了黄点。这是由于过度美白剂的聚集引起的荧光淬灭以及美白剂本身的固有泛黄。
表2： 用ER型美白剂处理的聚酯织物的颜色参数和白度值。
| 打亮者 | 剂量/％OWF 1 | L * | a * | b * | 白色 2 |
|  原始布（控制样品） | 87.37 | 2.19 | 0.64 | 70.65 |
| ER- I | 0.05 | 87.59 | 4.90 | - 9.26 | 83.43 |
| 0.1 | 90.57 | 4.22 | - 8.77 | 89.70 |
| 0.15 | 89.33 | 5.14 | - 9.19 | 87.35 |
| 0.2 | 90.84 | 4.68 | - 9.61 | 91.52 |
| 0.4 | 85.98 | 5.20 | - 12.76 | 84.39 |
| 0.6 | 86.83 | 4.57 | - 12.45 | 86.05 |
| 0.8 | 84.66 | 3.01 | - 12.08 | 80.54 |
| 1.0 | 88.47 | 3.81 | - 8.70 | 84.69 |
| ER- II | 0.05 | 90.51 | 3.80 | - 8.39 | 89.03 |
| 0.1 | 88.87 | 3.96 | - 7.67 | 84.50 |
| 0.15 | 89.81 | 4.36 | - 10.34 | 90.04 |
| 0.2 | 91.36 | 3.86 | - 9.98 | 93.28 |
| 0.4 | 89.31 | 5.97 | - 10.69 | 89.33 |
| 0.6 | 86.75 | 4.11 | - 11.46 | 84.44 |
| 0.8 | 87.93 | 4.59 | - 9.96 | 85.14 |
| 1.0 | 89.38 | 3.32 | - 8.97 | 87.16 |
| ER- III | 0.05 | 90.17 | 3.97 | - 9.32 | 89.49 |
| | 0.1 | 90.94 | 3.36 | - 8.65 | 90.40 |
| 0.15 | 91.84 | 2.83 | - 8.23 | 91.99 |
| 0.2 | 89.63 | 4.71 | - 9.79 | 88.86 |
| 0.4 | 88.66 | 3.75 | - 7.64 | 83.73 |
| 0.6 | 88.43 | 2.50 | - 5.86 | 83.48 |
| 0.8 | 89.64 | 2.66 | - 5.23 | 84.15 |
| 1.0 | 90.77 | 1.91 | - 4.97 | 85.51 |
注1： 相对于原始粉末； 注2： 蓝色的白色。
用美白剂处理的聚酯织物的染料摄取数据显示在 图7 。当美白剂量不超过OWF的0.8％时，ER-I的染料摄取率大于95％。以1％OWF的剂量，ER-I的染料摄取速率略微降低至81％。 ER-II的剂量不超过1％OWF。对于ER-III，当剂量超过0.4％OWF时，染料摄取率显着降低。这些结果表明，ER-II对聚酯具有最佳的亲和力，其次是ER-I，而ER-III具有最弱的亲和力。 ER-II的极性更大可能是其与聚酯相关增强的主要原因。 ER-III不仅具有与聚酯的极性差异很大，而且分子平面面积不足以与纤维相互作用，从而导致其与纤维的亲和力较弱。
图7： 用不同剂量的ER-I到ER-III处理的聚酯染料摄取速率。
在0.2％OWF的剂量下，记录了聚酯美白剂的温度染色速率曲线，如图所示 图8 。与ER-I和ER-III相比，ER-II的温度染色曲线通常向左移动，表明ER-II的染色速率更快。 ER-II在低于100°C的温度下吸附某些美白剂分子到聚酯纤维上，然后在100-130°C的温度范围内迅速染色，当温度达到130°C时，可实现完全染色。 ER-I和ER-III在较低温度下的分子都较少，并且它们仍需要在130°C下的时间才能实现完全染色。这些结果再次表明，与ER-I和ER-III相比，ER-II与聚酯的亲和力更高。
图8： ER-I至ER-III的染色率曲线。
3。结论
氰基基团在二苯基乙烯基结构中的位置的变化主要改变了分子的空间形状，分子极性和电荷分布，这又影响了分子间相互作用以及白培养剂分子与纤维分子之间的相互作用。这些变化对美白剂的热性能，吸收和发射特性以及应用性能有重大影响。与ER-I和ER-III相比，ER-II具有不对称的分子结构，具有更大的分子极性，从而导致与纤维的亲和力更强。在类似的条件下，ER-II表现出较高的染料摄取，更快的染色速率和染色的聚酯织物的较高的白度值。
参考：
[1]张杰。 “荧光美白剂及其环境影响的技术进步（第4部分）。” 印染 ，2015，19：49-52。
[2] Wang Xiaoying，Wang小林。 “聚酯和荧光美白剂的美白方法。” 染色和染色 ，2019，56（4）：33-36。
[3] Gan Hongyu，Wang Gang，Ji Dongfeng。 “荧光量子产率在荧光美白剂的兼容性和质量控制中的应用。” 印刷和染色辅助机 ，2016，33（11）：57-60。
[4] Guo Lixue，Wang Chenglong，Huang Junfeng等。 “分析高亮点染料的性能C.I.分散蓝色77和C.I.分散黄色54.” 智格科技大学杂志 ，2023，49（4）：466-475。
[5] Zhu Baijun，Cheng Yi，Cheng Dewen。 “基于二苯基乙烯的荧光美白剂。” 印刷和染色辅助机 ，2006，23（2）：15-18。
[6] Liang Xiaoyan，Huo Jingpei，Hu Xiaohong等。 “基于二苯基乙烯的荧光美白剂的研究进展。” 化学推进剂和聚合物材料 ，2018，16（2）：14-20。
[7] Xu Huizhi，Yu Weigang，Jiang Zhiqian。 “氰基群取代的二苯基乙烯基于非对称荧光美白剂的合成。” 染色和染色 ，2014，51（2）：11-13.
EN
中文
ES
