[发明专利]一种新型钙基粉体填充料荧光增白剂的合成与应用

说明书

技术领域

本发明涉及荧光增白剂技术领域，具体涉及一种新型钙基粉体填充料荧光增白剂的合成与应用。

背景技术

我国在“十二五”新材料发展规划中将开发与资源、环境协调的新材料作为主要考核指标，通过开发新材料解决资源短缺问题。我国已经形成了比较完善的材料科技体系，在某些新材料领域内具有明显的资源优势和技术优势，但总体自主创新能力还比较薄弱，具有自主知识产权的新材料产品及技术还比较少，尤其是在碳酸钙粉体填充料荧光增白剂方面创新性不足。

荧光增白剂具有很高的光量子产率，对被处理的基质能有效地增白、増艳。荧光增白剂分子具有较大的共轭体系，能够吸收波长范围在300～400nm左右的紫外光，并发射出波长范围在420～450nm左右的蓝色荧光，从而弥补了基质中由于蓝光缺失而造成的视觉上的泛黄。通过弥补蓝光使人感到被处理的基质更亮洁、更鲜艳。荧光增白剂被广泛地用于造纸、纺织、洗涤剂、塑料、油墨、皮革、紫外吸收剂、显影剂等诸多领域，市场需求巨大。

碳酸钙粉体作为最大的无机填充料，由于原料广、价格低、无毒等优点，被广泛应用于电缆料、合成革、聚乙烯薄膜，泡沫塑料、塑料管材、纸张等制品的填充料或原料。碳酸钙粉体作为最大填充材料，人们对其白度和光泽度均有较高要求，市场上有众多塑料、造纸和洗涤剂等专用荧光增白剂，但能同时与碳酸钙粉体和有机材料结合并有效增白碳酸钙粉体填充料的荧光增白剂却不多见，市场需求非常迫切、巨大。未经过表面活化的碳酸钙粉体具有亲水性，与有机聚合物的亲和性较差，在基料中易造成分散的不均匀或团聚现象，从而导致填料与聚合物之间产生相异界面，这种缺陷容易产生应力集中现象，以致填充复合材料机械力学性能下降。碳酸钙粉体作为填充料必须经过表面活化处理，改变其亲水疏油性能。

碳酸粉体表面具有游离钙离子和羟基，市场上现有的荧光增白剂产品很难有效与粉体表面离子或基团发生有效键合力或表面吸附，缺乏能有效增白、增亮和表面改性钙基粉体填充料的多功能材料。因此，开发具有增白和表面改性能的钙基粉体填充料荧光增白剂已成为碳酸钙粉体及相关行业重要研究内容之一。通过科技创新，拓展增白剂的应用领域和市场竞争力，对于节能减排、构建和谐会具有非常重要的意义。

发明内容

针对上述不足，本发明的目的在于提供一种新型钙基粉体填充料荧光增白剂的合成与应用，该钙基粉体填充料荧光增白剂的合成方法简单，原材料价格低廉，工艺绿色环保。通过测试钙基粉体填充料荧光增白剂的荧光发射性能、对钙基粉体填充料的增白和表面改性效果，可以明显看出该钙基粉体填充料荧光增白剂具有较强的荧光发射性能、对钙基粉体填充料表面离子具有较强的键合力和显著的增白效果，处理后的钙基粉体填充料具有较好的流动性、分散性和较低吸油值，是一种兼具荧光增白和表面改性性能的多功能钙基粉体填充料荧光增白剂，具有极大的推广和应用空间。

具体来说，本发明的方案为：一种新型钙基粉体填充料荧光增白剂，所述的一种新型钙基粉体填充料荧光增白剂的结构式为式1。

同时本发明还公开了上述一种新型钙基粉体填充料荧光增白剂的合成方法，包括以下步骤：

步骤1：将4,4'-二氨基二苯乙烯-2,2'-二磺酸水溶液加入到三聚氯氰水溶液中，用10％Na₂CO₃水溶液维持体系的pH为3～4，在0～5℃条件下搅拌反应一段时间；

步骤2：然后将对氨基苯甲酸加入到步骤1的反应混合物中，用10％Na₂CO₃水溶液维持体系的pH为6～7，在30～40℃的条件下反应一段时间；

步骤3：向步骤2的反应混合物中加入甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯溶液并维持反应体系的pH为8～9，在80～90℃的条件下反应一段时间；

步骤4：冷却后加入无机盐，使钙基粉体填充料荧光增白剂析出并收集；

其中，三聚氯氰、4,4'-二氨基二苯乙烯-2,2'-二磺酸、对氨基苯甲酸、甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯的物质的量的比例为：2.05:1:2:2.2。

在上述一种新型钙基粉体填充料荧光增白剂的合成方法中，所述的步骤1中，三聚氯氰水溶液中，每20mmol三聚氯氰对应200～250mL水；

4,4'-二氨基二苯乙烯-2,2'-二磺酸水溶液中，每10mmol 4,4'-二氨基二苯乙烯-2,2'-二磺酸对应200mL水。

在上述一种新型钙基粉体填充料荧光增白剂的合成方法中，所述的4,4'-二氨基二苯乙烯-2,2'-二磺酸水溶液的pH值为7～8。