CN103806339A - 一种水溶性纸张光稳定剂及其制备与应用 - Google Patents
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Abstract
一种水溶性纸张光稳定剂及其制备方法，将3-氯-2-羟基丙基磺酸钠分别与7-羟基-4-甲基香豆素荧光增白剂、受阻胺光稳定剂1,2,2,6,6-五甲基哌啶胺、受阻胺光稳定剂1,2,2,6,6-五甲基哌啶醇进行反应，得到一系列水溶性较好的纸张用光稳定剂；将合成好的水溶性香豆素荧光增白剂与任意一种水溶性受阻胺光稳定剂配合使用，用糊化好的氧化淀粉溶液将其溶解，得到水溶性较好的纸张光稳定剂表面施胶胶料，将其涂布于高得率浆手抄片上进行抑制纸张返黄的应用，本发明具有合成方法简单、荧光增白效果理想以及热稳定性好等优点，本发明充分利用了香豆素型荧光增白剂与受阻胺类光稳定剂的协同作用，因此有效地降低了纸张光诱导返黄的程度。
Description
技术领域
本发明属于高得率浆光稳定剂领域，特别涉及一种水溶性纸张光稳定剂及其制备与应用。
背景技术
由于高得率浆遇光返黄的机理多重复杂，单一的化学助剂很难达到低成本，高效率的光稳定作用。而且多数助剂水溶性差，与纸张纤维的结合度较差。如果能将多种功能性基团配合使用，使其充分发挥分子间的协同效应，应用于抑制高得率浆的光致返黄方面，不仅可拓宽高得率浆的使用范围，还可降低投入成本，提高其经济效益。
此前，专利201210391346.X报道了一种萘酰亚胺荧光增白剂与四甲基哌啶类光稳定剂复配的高得率浆返黄抑制剂，此发明在提高各助剂水溶性的同时，达到了较好的光致返黄抑制效果，但萘酰亚胺荧光增白剂合成方法复杂，且其荧光增白效果不佳，对纸张初始白度提高较少，而另一种四甲基哌啶类光稳定剂也存在热稳定性效果差等问题。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种水溶性纸张光稳定剂及其制备与应用，该稳定剂在达到良好的光稳定效果的基础上，同时具有合成方法简单、水溶性好以及热稳定好等优点。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种水溶性纸张光稳定剂，由水溶性香豆素荧光增白剂与水溶性受阻胺光稳定剂复合而成，复配质量之比为1:1。
所述水溶性香豆素荧光增白剂，结构为：
所述水溶性受阻胺光稳定剂，结构为
或
本发明还提供了一种所述水溶性纸张光稳定剂的制备方法，其特征在于：
（1）按照如下方式制备水溶性香豆素荧光增白剂
在三口烧瓶中加入3-氯-2-羟基丙基磺酸钠和等物质的量的7-羟基-4-甲基香豆素荧光增白剂，用氢氧化钠调节pH至10-11，在35-45℃反应5-7小时，得到混合液，将混合液冷却至室温后倒入丙酮中静置沉淀，将沉淀抽滤，真空干燥后得到粉末状的化合物即为水溶性香豆素荧光增白剂；
（2）按照如下方式制备水溶性受阻胺光稳定剂
在三口烧瓶中加入3-氯-2-羟基丙基磺酸钠水溶液和等物质的量的1,2,2,6,6-五甲基哌啶胺或1,2,2,6,6-五甲基哌啶醇，用氢氧化钠调节pH至9-11，在25-45℃反应4-6小时，得到混合液，将混合液冷却至室温后倒入丙酮中静置沉淀，将沉淀抽滤，真空干燥后得到粉末状的化合物即为水溶性受阻胺光稳定剂；
（3）将水溶性香豆素荧光增白剂和水溶性受阻胺光稳定剂混合。
该水溶性纸张光稳定剂可用于抑制高得率浆的返黄，具体方法如下：
称取不同量的光稳定剂，将任意一种或两种配合溶解于已糊化好的质量分数4%的氧化淀粉水溶液中得到表面施胶胶料，将其涂布于高得率浆手抄片的表面，然后于暗室室温下风干。
所述表面施胶胶料中光稳定剂所占的质量分数为0.4～1.2%。
待纸样风干后，将其置于台式紫外灯耐气候试验箱中，设置时间间隔，进行紫外光加速老化实验，温度设定为25℃，紫外灯光管（共四根）的波长为340nm，输出功率为5.3mW/cm2，灯管与纸样之间的距离为35cm，光照48h，采用杭州纸邦仪器有限公司的ZB-A型色度仪检测光照前后纸样的白度变化。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明采用的7-羟基-4-甲基香豆素荧光增白剂，具有合成方法简单，荧光性能好等优点；采用的另一种1,2,2,6,6-五甲基哌啶类受阻胺光稳定剂的淬灭作用强，热氧化稳定效能也较好。
本发明充分利用不同功能性基团的协同效应，与单一光稳定助剂相比，其水溶性较好，且对纸浆的光致返黄的抑制效果有显著提高。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
1.制备方法
实施例一
本实施例合成的光稳定剂为单一的水溶性香豆素型荧光增白剂，其结构式为：
合成上式结构的光稳定剂的具体步骤为：
在三口烧瓶中加入3-氯-2-羟基丙基磺酸钠和等物质的量的7-羟基-4-甲基香豆素荧光增白剂，用氢氧化钠调节pH至10-11，在35-45℃反应5-7小时，得到混合液，将混合液冷却至室温后倒入丙酮中静置沉淀，将沉淀抽滤，真空干燥后得到粉末状的化合物，收率82.9%。
上述3-氯-2-羟基丙基磺酸钠可购买到，也可自制：将亚硫酸氢钠、环氧氯丙烷按一定物质的量比投料，用一定比例的亚硫酸钠/亚硫酸氢钠调节体系的pH值为微酸性，混合物在室温下搅拌反应一段时间陈化，抽滤得到产品，收率92.0%。其结构式如下：
上述7-羟基-4-甲基香豆素可购买到，也可自制：将一定的量的间二苯酚加入三口烧瓶中，同时加入等物质的量的乙酰乙酸乙酯，再投入适量的对甲苯磺酸（催化剂），搅拌下水浴加热至75℃，保温回流2h，将反应液倒入冰水混合液中，析出沉淀，抽滤，用10%的NaOH溶液溶解沉淀，再用2mol·L-1的硫酸酸化至pH=4，析出白色固体，抽滤，用V(乙醇)：V(水)=3:2的乙醇水溶液重结晶，得白色针状晶体，收率94.7%。其结构式如下：
合成产物光稳定剂的红外鉴定结果如下：从合成产物的红外光谱可以看出，目标产物分子结构中的官能团的特征峰，3358cm-1处为-OH伸缩振动峰，1778cm-1处为香豆素上的C=O的伸缩振动峰，1149cm-1处为仲醇的吸收峰，1036cm-1处为Ar-O-C中C-O的伸缩振动峰，表明7-羟基-4-甲基香豆素已接入，1397cm-1为甲基的特征吸收，1510cm-1、1458cm-1为苯环的特征伸缩振动，1630cm-1为-SO3Na的特征吸收。
实施例二
本实施例合成的光稳定剂为单一的水溶性受阻胺光稳定剂，其结构式为：
合成上式结构的光稳定剂的具体步骤为：在三口烧瓶中加入一定量的3-氯-2-羟基丙基磺酸钠水溶液和等物质的量的1,2,2,6,6-五甲基哌啶胺，用氢氧化钠调节pH至9-10，在25-35℃反应4-6h，得到混合液，将混合液冷却至室温后倒入丙酮中静置沉淀，将沉淀抽滤，真空干燥后得到粉末状的化合物，收率83.3%。
合成产物的红外鉴定结果如下：从合成产物的红外光谱可以看出，目标产物分子结构中的官能团的特征峰，3347cm-1处为-OH的伸缩振动峰，3051cm-1、2832cm-1、2780cm-1处为哌啶环上不饱和氢的吸收，2775cm-1处为-CH3的伸缩振动，1422cm-1处为-OH的面内弯曲振动吸收峰，1422cm-1处为C-N伸缩振动吸收峰，表明1,2,2,6,6-五甲基哌啶胺已接入，1460cm-1、1400cm-1为孪生甲基的特征吸收，1619cm-1为-SO3Na的吸收峰。
实施例三
本实施例合成的光稳定剂为水溶性受阻胺光稳定剂，其结构式为：
合成上式结构的光稳定剂的具体步骤为：在三口烧瓶中加入一定量的3-氯-2-羟基丙基磺酸钠水溶液和等物质的量的1,2,2,6,6-五甲基哌啶醇，用氢氧化钠调节pH至10-11，在35-45℃反应5-6h，得到混合液，将混合液冷却至室温后倒入丙酮中静置沉淀，将沉淀抽滤，真空干燥后得到粉末状的化合物，收率80.6%。
合成产物的红外鉴定结果如下：从合成产物的红外光谱可以看出，目标产物分子结构中的官能团的特征峰，3361cm-1处为-OH的伸缩振动峰，1007cm-1为C-O-C的伸缩振动峰，表明1,2,2,6,6-五甲基哌啶醇已接入，2747cm-1、2663cm-1分别为哌啶环上-CH2、-CH3的伸缩振动，1633cm-1为-SO3Na的吸收峰。
2.应用方法
称取不同量的光稳定剂，分别将水溶性香豆素型荧光增白剂（实施例一）、水溶性受阻胺光稳定剂（实施例二、三）以及将实施例一与实施例二配合使用（复配质量之比为1:1，记为复配样一）、将实施例一与实施例三配合使用（复配质量之比为1:1，记为复配样二），溶解于已糊化好的质量分数4%的氧化淀粉水溶液中得到表面施胶胶料，将其涂布于高得率浆手抄片的表面，然后于暗室室温下风干。
待纸样风干后，将其置于台式紫外灯耐气候试验箱中，设置时间间隔，进行紫外光加速老化实验，温度设定为25℃，紫外灯光管（共四根）的波长为340nm，输出功率为5.3mW/cm2，灯管与纸样之间的距离为35cm，光照48h，采用杭州纸邦仪器有限公司的ZB-A型色度仪检测光照前后纸样的白度变化。
表1各个助剂最佳用量以及对纸张光致返黄的抑制效果
由上表可知，水溶性香豆素型荧光增白剂与水溶性受阻胺光稳定剂都对纸张光致返黄有一定的抑制作用。虽然水溶性香豆素型荧光增白剂对纸张初始白度提高较多，但是其单独使用时对纸张的返黄抑制效果不佳；而水溶性受阻胺光稳定剂单独使用时，对纸张初始白度没有提高。而两种样品配合使用时，对纸张的返黄抑制效果明显优于单独使用任一助剂。
Claims (5)
1.一种水溶性纸张光稳定剂，其特征在于，由水溶性香豆素荧光增白剂与水溶性受阻胺光稳定剂复合而成，复配质量之比为1:1。
2.根据权利要求1所述的水溶性纸张光稳定剂，其特征在于，所述水溶性香豆素荧光增白剂，结构为：
3.根据权利要求1所述的水溶性纸张光稳定剂，其特征在于，所述水溶性受阻胺光稳定剂，结构为
4.一种权利要求1所述水溶性纸张光稳定剂的制备方法，其特征在于：
（1）按照如下方式制备水溶性香豆素荧光增白剂
在三口烧瓶中加入3-氯-2-羟基丙基磺酸钠和等物质的量的7-羟基-4-甲基香豆素荧光增白剂，用氢氧化钠调节pH至10-11，在35-45℃反应5-7小时，得到混合液，将混合液冷却至室温后倒入丙酮中静置沉淀，将沉淀抽滤，真空干燥后得到粉末状的化合物即为水溶性香豆素荧光增白剂；
（2）按照如下方式制备水溶性受阻胺光稳定剂
在三口烧瓶中加入3-氯-2-羟基丙基磺酸钠水溶液和等物质的量的1,2,2,6,6-五甲基哌啶胺或1,2,2,6,6-五甲基哌啶醇，用氢氧化钠调节pH至9-11，在25-45℃反应4-6小时，得到混合液，将混合液冷却至室温后倒入丙酮中静置沉淀，将沉淀抽滤，真空干燥后得到粉末状的化合物即为水溶性受阻胺光稳定剂；
（3）将水溶性香豆素荧光增白剂和水溶性受阻胺光稳定剂混合。
5.根据权利要求1所述水溶性纸张光稳定剂用于抑制高得率浆的返黄的用途。
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