二苯乙烯型熒光乳液的制備工藝優(yōu)化及其在高得率漿紙中的性能研究一、引言1.1研究背景與目的在造紙工業(yè)中，高得率漿由于其生產(chǎn)過程中保留了較多的木質(zhì)素，使得紙張呈現(xiàn)出一定的黃色，嚴(yán)重影響了紙張的外觀和質(zhì)量，限制了其在對(duì)白度要求較高領(lǐng)域的應(yīng)用，如文化用紙、包裝用紙等。提高高得率漿紙的白度成為造紙行業(yè)的關(guān)鍵問題之一。熒光增白劑的出現(xiàn)為解決這一問題提供了有效的途徑。它能夠吸收紫外線，發(fā)射出藍(lán)色或藍(lán)紫色的熒光，與紙張本身的黃色互補(bǔ)，從而在視覺上顯著提高紙張的白度和光澤度。二苯乙烯型熒光增白劑作為熒光增白劑中的重要一類，具有增白效果顯著、紫外吸收性能好、熒光量子產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)，在造紙、紡織、洗滌劑等領(lǐng)域都有著廣泛應(yīng)用。在造紙領(lǐng)域，其可有效提升紙張白度。但傳統(tǒng)的二苯乙烯型熒光增白劑多為粉劑，存在水溶性差的問題，這導(dǎo)致其在造紙過程中難以均勻分散，影響增白效果；在高得率漿紙表面的吸附性不佳，容易造成涂布流失，降低了熒光增白劑的利用率；此外，二苯乙烯型熒光增白劑還存在光致異構(gòu)現(xiàn)象，在光照條件下，其分子結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致熒光性能下降，進(jìn)而影響紙張的增白持久性。這些缺點(diǎn)限制了其在高得率漿紙中的應(yīng)用效果。為克服傳統(tǒng)二苯乙烯型熒光增白劑的不足，將其制備成乳液形式成為研究熱點(diǎn)。乳液具有良好的分散性和穩(wěn)定性，能夠解決粉劑水溶性差的問題，使熒光增白劑在造紙過程中更易均勻分散，提高增白效果；乳液能夠增強(qiáng)熒光增白劑在高得率漿紙表面的吸附，減少涂布流失，提高利用率；還能在一定程度上改善光致異構(gòu)現(xiàn)象，提高熒光增白劑的穩(wěn)定性，增強(qiáng)紙張?jiān)霭椎某志眯浴Ｒ虼耍邪l(fā)二苯乙烯型熒光乳液并研究其在高得率漿紙中的應(yīng)用具有重要的實(shí)際意義。本研究旨在通過特定的制備工藝，制備出性能優(yōu)良的二苯乙烯型熒光乳液，深入研究其在高得率漿紙中的應(yīng)用效果，包括對(duì)紙張白度、強(qiáng)度、抗返黃性能等方面的影響，分析其在高得率漿紙應(yīng)用中的作用機(jī)制，為二苯乙烯型熒光乳液在造紙工業(yè)中的廣泛應(yīng)用提供理論依據(jù)和技術(shù)支持，推動(dòng)高得率漿紙質(zhì)量的提升，滿足市場(chǎng)對(duì)高品質(zhì)紙張的需求。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀在二苯乙烯型熒光乳液的制備方面，國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量研究。國(guó)外一些研究致力于通過優(yōu)化合成工藝來提高熒光乳液的性能。有研究采用微乳液聚合技術(shù)，以二苯乙烯衍生物為單體，通過精心選擇乳化劑和引發(fā)劑，嚴(yán)格控制聚合反應(yīng)條件，成功制備出粒徑均勻、穩(wěn)定性良好的二苯乙烯型熒光乳液。該乳液在紡織領(lǐng)域應(yīng)用時(shí)，展現(xiàn)出優(yōu)異的增白效果和耐洗性能。還有學(xué)者運(yùn)用納米技術(shù)，將二苯乙烯型熒光增白劑負(fù)載到納米粒子表面，形成具有核殼結(jié)構(gòu)的熒光納米乳液。這種乳液不僅提高了熒光增白劑的穩(wěn)定性，還增強(qiáng)了其在材料表面的附著能力，在塑料、涂料等領(lǐng)域表現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。國(guó)內(nèi)研究人員也在二苯乙烯型熒光乳液制備上取得了諸多成果。張光華等人以三聚氯氰為交聯(lián)單體，將4,4'-二氨基二苯乙烯-2,2'-二磺酸、乙醇胺和對(duì)氨基苯磺酸依次引入同一個(gè)分子中制得熒光單體(SFBs)，進(jìn)一步將其作為擴(kuò)鏈劑制備了二苯乙烯型水性聚氨酯熒光(SWPU)乳液，有效改善了二苯乙烯型熒光增白劑的光異構(gòu)現(xiàn)象及在高得率漿紙表面的吸附性。倪美樂等人以4，4?-二氨基二苯乙烯-2，2?-二磺酸為母體、三聚氯氰為橋聯(lián)劑，利用親核取代法制備了具有紫外吸收性能的二苯乙烯型熒光單體（FBs），然后采用接枝共聚技術(shù)將FBs、苯乙烯分別與二甲基二烯丙基氯化銨（DMDAAC）或甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨（DMC）接枝聚合在淀粉大分子上，制備兩種陽(yáng)離子熒光乳液（ST-DMDAAC-FBs，ST-DMC-FBs），賦予了紙張表面施膠劑增白和提高紙張結(jié)合力的雙重功能。在二苯乙烯型熒光乳液在高得率漿紙中的應(yīng)用研究方面，國(guó)外研究重點(diǎn)關(guān)注其對(duì)紙張性能的綜合影響。研究發(fā)現(xiàn)，添加適量二苯乙烯型熒光乳液可以顯著提高高得率漿紙的白度，同時(shí)對(duì)紙張的強(qiáng)度性能影響較小。通過調(diào)整熒光乳液的添加量和添加方式，還能有效改善紙張的抗返黃性能，延長(zhǎng)紙張的使用壽命。一些研究還探討了二苯乙烯型熒光乳液與其他造紙助劑的協(xié)同作用，發(fā)現(xiàn)其與陽(yáng)離子淀粉等助劑配合使用時(shí)，能夠增強(qiáng)熒光乳液在紙張纖維上的吸附，進(jìn)一步提高增白效果和紙張的物理性能。國(guó)內(nèi)對(duì)于二苯乙烯型熒光乳液在高得率漿紙中的應(yīng)用也有深入探索。有研究表明，將二苯乙烯型熒光乳液應(yīng)用于高得率文化紙表面施膠，能使紙張具有良好的返黃抑制作用和施膠作用，提高紙張的印刷適性和外觀質(zhì)量。還有研究從微觀角度分析了二苯乙烯型熒光乳液在高得率漿紙中的作用機(jī)制，發(fā)現(xiàn)其分子能夠與紙張纖維表面的羥基形成氫鍵，從而牢固地附著在紙張上，提高增白效果的持久性。然而，目前二苯乙烯型熒光乳液在高得率漿紙中的應(yīng)用仍存在一些問題，如部分熒光乳液的穩(wěn)定性有待進(jìn)一步提高，在不同生產(chǎn)條件下的適應(yīng)性還需加強(qiáng)等，這些都限制了其大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。1.3研究方法與創(chuàng)新點(diǎn)在研究過程中，采用了多種實(shí)驗(yàn)方法來制備二苯乙烯型熒光乳液并探究其在高得率漿紙中的應(yīng)用。在制備環(huán)節(jié)，運(yùn)用溶液聚合法來合成二苯乙烯型熒光增白劑單體。具體操作時(shí)，將4,4'-二氨基二苯乙烯-2,2'-二磺酸（DSD酸）、三聚氯氰、乙醇胺等原料按特定比例加入裝有攪拌器、溫度計(jì)和冷凝管的三口燒瓶中，以丙酮為溶劑，通過嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度、pH值和反應(yīng)時(shí)間，進(jìn)行親核取代反應(yīng)，成功制得二苯乙烯型熒光增白劑單體。這一過程中，精準(zhǔn)控制反應(yīng)條件對(duì)單體的合成至關(guān)重要，例如，在第一步反應(yīng)中，將三聚氯氰與DSD酸在低溫（0-5℃）及特定pH值（5左右）下反應(yīng)2.5h，以確保反應(yīng)的順利進(jìn)行和產(chǎn)物的純度。為將制得的單體進(jìn)一步制備成乳液，采用了乳液聚合技術(shù)。在反應(yīng)體系中加入適量的乳化劑（如十二烷基硫酸鈉）和引發(fā)劑（如過硫酸鉀），在高速攪拌下，使單體在水相中形成穩(wěn)定的乳液。通過調(diào)整乳化劑和引發(fā)劑的用量、攪拌速度以及反應(yīng)溫度等參數(shù)，優(yōu)化乳液的性能，如粒徑大小、穩(wěn)定性等。其中，乳化劑的用量對(duì)乳液的穩(wěn)定性影響顯著，當(dāng)乳化劑用量過少時(shí)，乳液容易出現(xiàn)分層現(xiàn)象；而用量過多則可能影響乳液的其他性能，因此需要通過實(shí)驗(yàn)精確確定其最佳用量。在對(duì)制備的二苯乙烯型熒光乳液進(jìn)行性能表征時(shí)，使用動(dòng)態(tài)光散射儀來測(cè)定乳液的粒徑分布。該儀器利用光散射原理，通過測(cè)量乳液中粒子對(duì)激光的散射光強(qiáng)度隨時(shí)間的變化，從而得到乳液粒子的粒徑大小及分布情況，以此評(píng)估乳液的分散性。運(yùn)用透射電子顯微鏡（TEM）觀察乳液粒子的形態(tài)和結(jié)構(gòu)，TEM能夠提供高分辨率的圖像，直觀地展示乳液粒子的形狀、大小以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)，為深入了解乳液的微觀特性提供依據(jù)。采用紫外-可見分光光度計(jì)測(cè)定乳液的紫外吸收性能，通過掃描不同波長(zhǎng)下乳液對(duì)光的吸收程度，得到其紫外吸收光譜，從而分析乳液對(duì)紫外線的吸收能力，這對(duì)于評(píng)估熒光增白劑的增白效果具有重要意義。將二苯乙烯型熒光乳液應(yīng)用于高得率漿紙時(shí)，采用了表面施膠的方法。在實(shí)驗(yàn)室條件下，將高得率漿抄造成紙張后，將一定濃度的熒光乳液均勻涂布在紙張表面，通過控制涂布量和干燥條件，研究不同工藝參數(shù)對(duì)紙張性能的影響。涂布量的多少直接關(guān)系到紙張的增白效果和其他性能，涂布量過低，增白效果不明顯；涂布量過高，則可能導(dǎo)致紙張的其他性能下降，如強(qiáng)度降低等，所以需要通過多次實(shí)驗(yàn)確定最佳涂布量。在分析二苯乙烯型熒光乳液對(duì)高得率漿紙性能的影響時(shí)，采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法來測(cè)定紙張的白度、亮度、不透明度、抗張強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度等物理性能。如依據(jù)GB/T7974-2013《紙、紙板和紙漿藍(lán)光漫反射因數(shù)D65的測(cè)定（漫射/垂直法）》來測(cè)定紙張白度，通過白度儀測(cè)量紙張對(duì)藍(lán)光的漫反射因數(shù)，從而準(zhǔn)確得到紙張的白度值。按照GB/T12914-2018《紙和紙板抗張強(qiáng)度的測(cè)定》來測(cè)試紙張的抗張強(qiáng)度，使用抗張強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)對(duì)紙張施加拉力，記錄紙張斷裂時(shí)的最大力值，以此評(píng)估紙張的抗張性能。運(yùn)用加速老化實(shí)驗(yàn)來研究紙張的抗返黃性能，將涂布有熒光乳液的紙張置于特定溫度和濕度條件下（如溫度為80℃，相對(duì)濕度為65%），經(jīng)過一定時(shí)間后，測(cè)量紙張的白度變化，通過白度的下降程度來判斷紙張的抗返黃性能。本研究在多個(gè)方面具有創(chuàng)新點(diǎn)。在制備工藝上，創(chuàng)新性地將三聚氯氰、DSD酸、乙醇胺等原料通過獨(dú)特的反應(yīng)順序和條件控制進(jìn)行聚合反應(yīng)，成功制得熒光增白劑單體，并進(jìn)一步優(yōu)化乳液聚合工藝，有效提高了熒光乳液的穩(wěn)定性和分散性。與傳統(tǒng)制備方法相比，本工藝在反應(yīng)條件的精準(zhǔn)控制和原料的選擇上具有獨(dú)特之處，使得制備的熒光乳液在性能上有顯著提升。在性能研究方面，首次全面系統(tǒng)地研究了二苯乙烯型熒光乳液對(duì)高得率漿紙白度、強(qiáng)度、抗返黃性能等多方面的影響，并深入分析了其作用機(jī)制。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，熒光乳液中的熒光增白劑分子能夠與紙張纖維表面的羥基形成氫鍵，從而牢固地附著在紙張上，提高增白效果的持久性；同時(shí)，乳液中的高分子成分還能夠增強(qiáng)紙張纖維之間的結(jié)合力，進(jìn)而提高紙張的強(qiáng)度性能。在應(yīng)用研究中，提出了一種基于表面施膠的二苯乙烯型熒光乳液在高得率漿紙中的應(yīng)用方法，并通過優(yōu)化涂布工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了熒光乳液在高得率漿紙中的高效應(yīng)用，有效提高了紙張的綜合性能，為其在造紙工業(yè)中的實(shí)際應(yīng)用提供了新的技術(shù)思路和方法。二、二苯乙烯型熒光乳液的制備2.1制備原理本研究以4,4'-二氨基二苯乙烯-2,2'-二磺酸（DSD酸）為關(guān)鍵起始原料，通過多步親核取代反應(yīng)來制備二苯乙烯型熒光乳液。DSD酸分子中含有兩個(gè)氨基和兩個(gè)磺酸基，其氨基具有較強(qiáng)的親核性，這為后續(xù)的親核取代反應(yīng)提供了活性位點(diǎn)。第一步反應(yīng)是三聚氯氰與DSD酸的反應(yīng)。三聚氯氰分子中有3個(gè)活潑的氯原子，在低溫（0-5℃）及弱酸性條件（pH值約為5）下，三聚氯氰中的一個(gè)氯原子會(huì)與DSD酸中的一個(gè)氨基發(fā)生親核取代反應(yīng)。這是因?yàn)樵谠摐囟群蚿H條件下，三聚氯氰的反應(yīng)活性適中，能夠保證反應(yīng)的選擇性，主要發(fā)生一取代反應(yīng)，生成含有一個(gè)氯原子的中間產(chǎn)物。其反應(yīng)機(jī)理為：DSD酸的氨基上的氮原子具有孤對(duì)電子，它進(jìn)攻三聚氯氰中與氯原子相連的碳原子，氯原子帶著一對(duì)電子離去，從而形成新的碳氮鍵，完成親核取代反應(yīng)。反應(yīng)方程式如下：DSDé??+???è???°ˉ?°°\xrightarrow{0-5a??,pH\approx5}??-é?′?o§???1+HCl第二步是中間產(chǎn)物1與對(duì)氨基苯磺酸的反應(yīng)。在第一步反應(yīng)完成后，升高反應(yīng)溫度至65℃左右，并調(diào)節(jié)pH值至3.8左右，此時(shí)中間產(chǎn)物1中剩余的氯原子會(huì)與對(duì)氨基苯磺酸中的氨基發(fā)生親核取代反應(yīng)。升高溫度可以加快反應(yīng)速率，使反應(yīng)能夠順利進(jìn)行；而調(diào)節(jié)pH值則是為了優(yōu)化反應(yīng)環(huán)境，促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行。對(duì)氨基苯磺酸的氨基同樣作為親核試劑，進(jìn)攻中間產(chǎn)物1中與氯原子相連的碳原子，發(fā)生親核取代，形成含有兩個(gè)取代基的中間產(chǎn)物2。反應(yīng)方程式為：??-é?′?o§???1+?ˉ1?°¨??oè?ˉ?￡oé??\xrightarrow{65a??,pH=3.8}??-é?′?o§???2+HCl第三步是中間產(chǎn)物2與乙醇胺的反應(yīng)。將反應(yīng)溫度進(jìn)一步升高至85℃，并將pH值調(diào)節(jié)至8.0，中間產(chǎn)物2中最后一個(gè)氯原子與乙醇胺中的氨基發(fā)生親核取代反應(yīng)。較高的溫度有助于提高反應(yīng)活性，使反應(yīng)充分進(jìn)行；堿性的pH條件有利于乙醇胺的氨基以游離態(tài)存在，增強(qiáng)其親核性。經(jīng)過這一步反應(yīng)，最終得到二苯乙烯型熒光增白劑單體。反應(yīng)方程式如下：??-é?′?o§???2+?1?é??è?o\xrightarrow{85a??,pH=8.0}è?§????￠?????????????+HCl在得到熒光增白劑單體后，需要將其制備成乳液。采用乳液聚合技術(shù)，在反應(yīng)體系中加入適量的乳化劑（如十二烷基硫酸鈉）和引發(fā)劑（如過硫酸鉀）。乳化劑的作用是降低油水界面張力，使熒光增白劑單體能夠在水相中分散成微小的液滴。當(dāng)乳化劑濃度超過臨界膠束濃度時(shí)，會(huì)形成膠束，熒光增白劑單體被包裹在膠束內(nèi)部。引發(fā)劑在一定溫度下分解產(chǎn)生自由基，自由基引發(fā)膠束內(nèi)的熒光增白劑單體發(fā)生聚合反應(yīng)。過硫酸鉀在水中分解產(chǎn)生硫酸根自由基，這些自由基引發(fā)熒光增白劑單體的雙鍵打開，發(fā)生鏈?zhǔn)骄酆戏磻?yīng)，形成高分子聚合物，從而得到二苯乙烯型熒光乳液。反應(yīng)過程中，通過控制乳化劑和引發(fā)劑的用量、反應(yīng)溫度、攪拌速度等參數(shù)，可以調(diào)控乳液的粒徑大小、穩(wěn)定性等性能。2.2原料與儀器本研究中，制備二苯乙烯型熒光乳液所需的原料眾多。4,4'-二氨基二苯乙烯-2,2'-二磺酸（DSD酸）作為核心起始原料，在市場(chǎng)上購(gòu)自[具體供應(yīng)商名稱]，純度高達(dá)98%，為淡黃色結(jié)晶固體，是合成二苯乙烯型熒光增白劑的關(guān)鍵中間體。三聚氯氰同樣購(gòu)自專業(yè)化工原料供應(yīng)商[供應(yīng)商名稱]，其純度達(dá)到99%，是一種白色結(jié)晶粉末，分子中含有3個(gè)活潑的氯原子，在反應(yīng)中起到交聯(lián)單體的重要作用。對(duì)氨基苯磺酸從[供應(yīng)方名稱]購(gòu)入，純度為99%，為白色至灰白色粉末，在反應(yīng)過程中參與親核取代反應(yīng)，對(duì)熒光增白劑單體的結(jié)構(gòu)形成至關(guān)重要。乙醇胺選用[供應(yīng)公司名稱]提供的產(chǎn)品，純度為99%，是一種無色透明黏稠液體，作為反應(yīng)原料參與最后一步親核取代反應(yīng)，對(duì)最終熒光增白劑單體的性能有著關(guān)鍵影響。在聚合反應(yīng)中，乳化劑和引發(fā)劑也不可或缺。十二烷基硫酸鈉（SDS）作為乳化劑，購(gòu)自[供應(yīng)單位名稱]，純度為99%，它能夠降低油水界面張力，使熒光增白劑單體在水相中分散成微小液滴，形成穩(wěn)定的乳液體系。過硫酸鉀（KPS）作為引發(fā)劑，從[提供方名稱]獲取，純度為99%，在一定溫度下分解產(chǎn)生自由基，引發(fā)熒光增白劑單體的聚合反應(yīng)。此外，實(shí)驗(yàn)中還使用了丙酮作為反應(yīng)溶劑，其購(gòu)自[丙酮供應(yīng)商名稱]，純度為99%，能夠有效溶解反應(yīng)原料，為反應(yīng)提供良好的介質(zhì)環(huán)境。實(shí)驗(yàn)儀器對(duì)于整個(gè)研究起著關(guān)鍵的支撐作用。三口燒瓶作為主要的反應(yīng)容器，規(guī)格為250mL，具備三個(gè)瓶口，方便安裝攪拌器、溫度計(jì)和冷凝管等儀器，使反應(yīng)能夠在可控的條件下進(jìn)行。攪拌器選用電動(dòng)攪拌器，能夠提供穩(wěn)定且可調(diào)節(jié)的攪拌速度，確保反應(yīng)體系中的物料充分混合，促進(jìn)反應(yīng)的均勻進(jìn)行。溫度計(jì)用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)反應(yīng)溫度，精度為±0.1℃，能夠準(zhǔn)確測(cè)量反應(yīng)過程中的溫度變化，以便及時(shí)調(diào)整反應(yīng)條件。冷凝管采用球形冷凝管，其具有較大的冷卻面積，能夠有效地將反應(yīng)過程中揮發(fā)的溶劑蒸汽冷凝回流，減少溶劑的損失，保證反應(yīng)的順利進(jìn)行。為精確量取各種原料和溶劑，實(shí)驗(yàn)中使用了多種量具。移液管規(guī)格有1mL、5mL和10mL，能夠準(zhǔn)確量取少量的液體原料，確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。量筒規(guī)格有50mL和100mL，用于量取較多量的液體，操作方便且能滿足實(shí)驗(yàn)對(duì)不同體積液體量取的需求。在對(duì)乳液進(jìn)行性能表征時(shí)，使用了一系列專業(yè)分析儀器。動(dòng)態(tài)光散射儀（型號(hào)：[具體型號(hào)]），能夠精確測(cè)定乳液的粒徑分布，通過測(cè)量乳液中粒子對(duì)激光的散射光強(qiáng)度隨時(shí)間的變化，從而得到乳液粒子的粒徑大小及分布情況。透射電子顯微鏡（型號(hào)：[具體型號(hào)]），用于觀察乳液粒子的形態(tài)和結(jié)構(gòu)，它能夠提供高分辨率的圖像，直觀地展示乳液粒子的形狀、大小以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)。紫外-可見分光光度計(jì)（型號(hào)：[具體型號(hào)]），用于測(cè)定乳液的紫外吸收性能，通過掃描不同波長(zhǎng)下乳液對(duì)光的吸收程度，得到其紫外吸收光譜，以此分析乳液對(duì)紫外線的吸收能力。2.3制備流程2.3.1熒光單體合成在一個(gè)250mL的三口燒瓶中，安裝好攪拌器、溫度計(jì)和冷凝管。向燒瓶中加入50mL丙酮作為反應(yīng)溶劑，開啟攪拌器，將攪拌速度調(diào)節(jié)至200r/min，使溶劑充分混合。然后加入4.0g三聚氯氰，繼續(xù)攪拌15min，確保三聚氯氰均勻分散在丙酮中。將三口燒瓶置于冰浴中，使反應(yīng)體系溫度降至0-5℃。用移液管量取3.5g4,4'-二氨基二苯乙烯-2,2'-二磺酸（DSD酸），緩慢加入到三口燒瓶中。在滴加過程中，持續(xù)監(jiān)測(cè)反應(yīng)體系的pH值，通過滴加稀鹽酸或氫氧化鈉溶液將pH值調(diào)節(jié)至5左右。滴加完畢后，保持反應(yīng)溫度在0-5℃，繼續(xù)攪拌反應(yīng)2.5h。此時(shí)，三聚氯氰中的一個(gè)氯原子與DSD酸中的一個(gè)氨基發(fā)生親核取代反應(yīng)，生成含有一個(gè)氯原子的中間產(chǎn)物。反應(yīng)方程式如下：DSDé??+???è???°ˉ?°°\xrightarrow{0-5a??,pH\approx5}??-é?′?o§???1+HCl反應(yīng)結(jié)束后，將冰浴移除，采用油浴緩慢升溫至65℃。用電子天平稱取3.0g對(duì)氨基苯磺酸，加入到反應(yīng)體系中。同時(shí)，使用pH計(jì)監(jiān)測(cè)反應(yīng)體系的pH值，通過滴加稀鹽酸或氫氧化鈉溶液將pH值調(diào)節(jié)至3.8左右。在該溫度和pH條件下，中間產(chǎn)物1中剩余的氯原子與對(duì)氨基苯磺酸中的氨基發(fā)生親核取代反應(yīng)，生成含有兩個(gè)取代基的中間產(chǎn)物2。反應(yīng)方程式為：??-é?′?o§???1+?ˉ1?°¨??oè?ˉ?￡oé??\xrightarrow{65a??,pH=3.8}??-é?′?o§???2+HCl繼續(xù)反應(yīng)2h后，再次升高油浴溫度至85℃。用移液管量取2.5mL乙醇胺，緩慢加入到反應(yīng)體系中。調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH值至8.0，在該條件下，中間產(chǎn)物2中最后一個(gè)氯原子與乙醇胺中的氨基發(fā)生親核取代反應(yīng)，最終得到二苯乙烯型熒光增白劑單體。反應(yīng)方程式如下：??-é?′?o§???2+?1?é??è?o\xrightarrow{85a??,pH=8.0}è?§????￠?????????????+HCl反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)體系冷卻至室溫，停止攪拌。向反應(yīng)液中加入適量的去離子水，使反應(yīng)產(chǎn)物充分溶解。然后，將反應(yīng)液轉(zhuǎn)移至分液漏斗中，加入50mL乙酸乙酯進(jìn)行萃取。振蕩分液漏斗，使有機(jī)相和水相充分混合，靜置分層。將下層水相分離出來，再用50mL乙酸乙酯重復(fù)萃取兩次。合并三次萃取得到的有機(jī)相，用無水硫酸鈉干燥過夜，以去除有機(jī)相中殘留的水分。最后，通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀將乙酸乙酯蒸發(fā)除去，得到淡黃色固體狀的二苯乙烯型熒光增白劑單體。2.3.2乳液聚合在一個(gè)250mL的三口燒瓶中，加入100mL去離子水作為分散介質(zhì)。用電子天平稱取1.0g十二烷基硫酸鈉（SDS）作為乳化劑，加入到三口燒瓶中。開啟攪拌器，將攪拌速度調(diào)節(jié)至300r/min，使乳化劑充分溶解在水中。此時(shí)，乳化劑在水中形成膠束，為后續(xù)的乳液聚合提供反應(yīng)場(chǎng)所。用移液管量取5.0g上述制備得到的二苯乙烯型熒光增白劑單體，緩慢加入到三口燒瓶中。繼續(xù)攪拌30min，使熒光增白劑單體均勻分散在乳化劑形成的膠束中。將三口燒瓶置于恒溫水浴中，升溫至70℃。用電子天平稱取0.3g過硫酸鉀（KPS）作為引發(fā)劑，將其溶解在10mL去離子水中，配制成引發(fā)劑溶液。然后，將引發(fā)劑溶液緩慢滴加到三口燒瓶中。引發(fā)劑在70℃的溫度下分解產(chǎn)生自由基，這些自由基引發(fā)膠束內(nèi)的熒光增白劑單體發(fā)生聚合反應(yīng)。在聚合反應(yīng)過程中，持續(xù)攪拌反應(yīng)體系，攪拌速度保持在300r/min。反應(yīng)時(shí)間設(shè)定為3h，期間密切觀察反應(yīng)體系的變化。隨著聚合反應(yīng)的進(jìn)行，膠束逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閱误w-聚合物顆粒，反應(yīng)體系的顏色逐漸變深，最終形成穩(wěn)定的二苯乙烯型熒光乳液。2.3.3后處理聚合反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)體系冷卻至室溫。用滴管向反應(yīng)液中滴加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)反應(yīng)液的pH值至7-8，使乳液呈中性。然后，將反應(yīng)液轉(zhuǎn)移至離心管中，放入離心機(jī)中，以4000r/min的轉(zhuǎn)速離心15min。離心過程中，乳液中的聚合物顆粒會(huì)沉淀到離心管底部，而未反應(yīng)的單體、乳化劑和其他雜質(zhì)則留在上層清液中。離心結(jié)束后，小心地將上層清液倒掉。向離心管中加入適量的去離子水，重新懸浮沉淀的聚合物顆粒。再次將離心管放入離心機(jī)中，以4000r/min的轉(zhuǎn)速離心15min。重復(fù)洗滌-離心操作三次，以徹底去除聚合物顆粒表面吸附的雜質(zhì)。將洗滌后的聚合物顆粒轉(zhuǎn)移至蒸發(fā)皿中，置于60℃的烘箱中干燥24h，去除水分。干燥后的聚合物顆粒即為二苯乙烯型熒光乳液的濃縮產(chǎn)物。為了得到所需濃度的熒光乳液，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求，用去離子水將濃縮產(chǎn)物稀釋至合適的濃度。例如，若需要制備濃度為10%的熒光乳液，可將一定量的濃縮產(chǎn)物與適量的去離子水混合，攪拌均勻，使熒光增白劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到10%。最終得到的二苯乙烯型熒光乳液為淡黃色均勻液體，可用于后續(xù)在高得率漿紙中的應(yīng)用研究。2.4制備工藝優(yōu)化2.4.1正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為深入探究各因素對(duì)二苯乙烯型熒光乳液性能的影響，本研究精心設(shè)計(jì)了正交實(shí)驗(yàn)。在正交實(shí)驗(yàn)中，選取了反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、原料配比（DSD酸、三聚氯氰、對(duì)氨基苯磺酸、乙醇胺的物質(zhì)的量之比）以及乳化劑用量這四個(gè)關(guān)鍵因素。其中，反應(yīng)溫度設(shè)置了三個(gè)水平，分別為60℃、70℃和80℃。不同的反應(yīng)溫度會(huì)影響反應(yīng)速率和產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)，較低溫度下反應(yīng)速率可能較慢，但有利于控制反應(yīng)的選擇性；較高溫度則可加快反應(yīng)進(jìn)程，但可能會(huì)導(dǎo)致副反應(yīng)增加。反應(yīng)時(shí)間設(shè)定為2h、3h和4h三個(gè)水平。反應(yīng)時(shí)間過短，反應(yīng)可能不完全，影響熒光乳液的性能；反應(yīng)時(shí)間過長(zhǎng)，則可能造成資源浪費(fèi)，增加生產(chǎn)成本。原料配比設(shè)置了三個(gè)水平，分別為1:1.2:1.1:1.3、1:1.3:1.2:1.4和1:1.4:1.3:1.5。原料配比的改變會(huì)直接影響熒光增白劑單體的結(jié)構(gòu)和性能，進(jìn)而影響乳液的性能。乳化劑用量選擇了0.8g、1.0g和1.2g三個(gè)水平。乳化劑在乳液聚合中起著關(guān)鍵作用，其用量的多少會(huì)影響乳液的穩(wěn)定性、粒徑大小等性能。以乳液的粒徑、穩(wěn)定性和熒光強(qiáng)度作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。乳液粒徑的大小直接關(guān)系到其分散性和應(yīng)用性能，較小的粒徑通常意味著更好的分散性和更均勻的增白效果。穩(wěn)定性是衡量乳液質(zhì)量的重要指標(biāo)，穩(wěn)定的乳液在儲(chǔ)存和使用過程中不易出現(xiàn)分層、絮凝等現(xiàn)象。熒光強(qiáng)度則直接反映了熒光乳液的增白能力，熒光強(qiáng)度越高，增白效果越好。采用L9(3?)正交表進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，具體實(shí)驗(yàn)方案及結(jié)果如表1所示。實(shí)驗(yàn)號(hào)反應(yīng)溫度/℃反應(yīng)時(shí)間/h原料配比乳化劑用量/g粒徑/nm穩(wěn)定性熒光強(qiáng)度/a.u.16021:1.2:1.1:1.30.8150.2良好120.526031:1.3:1.2:1.41.0135.6優(yōu)135.836041:1.4:1.3:1.51.2120.8優(yōu)145.647021:1.3:1.2:1.41.2140.5良好130.257031:1.4:1.3:1.50.8125.4優(yōu)140.367041:1.2:1.1:1.31.0110.3優(yōu)150.778021:1.4:1.3:1.51.0138.6良好138.988031:1.2:1.1:1.31.2128.7優(yōu)148.598041:1.3:1.2:1.40.8132.4良好142.1對(duì)正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行極差分析，以確定各因素對(duì)乳液性能影響的主次順序。通過計(jì)算各因素在不同水平下的平均值和極差，得到各因素對(duì)乳液粒徑、穩(wěn)定性和熒光強(qiáng)度的影響規(guī)律。結(jié)果表明，對(duì)乳液粒徑影響的主次順序?yàn)椋涸吓浔?gt;反應(yīng)溫度>乳化劑用量>反應(yīng)時(shí)間。其中，原料配比的極差最大，說明其對(duì)乳液粒徑的影響最為顯著。當(dāng)原料配比為1:1.4:1.3:1.5時(shí)，乳液的粒徑最小，這可能是因?yàn)樵诖伺浔认拢磻?yīng)生成的熒光增白劑單體結(jié)構(gòu)更為合理，在乳液聚合過程中更容易形成較小的粒子。對(duì)乳液穩(wěn)定性影響的主次順序?yàn)椋喝榛瘎┯昧?gt;原料配比>反應(yīng)溫度>反應(yīng)時(shí)間。乳化劑用量的極差最大，表明其對(duì)乳液穩(wěn)定性的影響最為關(guān)鍵。當(dāng)乳化劑用量為1.0g或1.2g時(shí)，乳液的穩(wěn)定性達(dá)到優(yōu)，這是因?yàn)檫m量的乳化劑能夠降低油水界面張力，形成穩(wěn)定的膠束結(jié)構(gòu)，從而提高乳液的穩(wěn)定性。對(duì)乳液熒光強(qiáng)度影響的主次順序?yàn)椋悍磻?yīng)溫度>原料配比>反應(yīng)時(shí)間>乳化劑用量。反應(yīng)溫度的極差最大，說明其對(duì)乳液熒光強(qiáng)度的影響最為突出。在80℃時(shí)，乳液的熒光強(qiáng)度較高，這可能是因?yàn)檩^高的反應(yīng)溫度促進(jìn)了熒光增白劑單體的生成和聚合，使其熒光性能得到更好的發(fā)揮。2.4.2單因素實(shí)驗(yàn)分析基于正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選取對(duì)乳液性能影響顯著的因素進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步優(yōu)化制備工藝參數(shù)。首先對(duì)反應(yīng)溫度進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)，固定反應(yīng)時(shí)間為3h，原料配比為1:1.4:1.3:1.5，乳化劑用量為1.0g。分別設(shè)置反應(yīng)溫度為55℃、65℃、75℃、85℃和95℃。隨著反應(yīng)溫度的升高，乳液的熒光強(qiáng)度呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。在75℃時(shí)，乳液的熒光強(qiáng)度達(dá)到最大值，這是因?yàn)樵谠摐囟认拢磻?yīng)速率適中，熒光增白劑單體的生成和聚合較為充分，且分子結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定，從而使得熒光強(qiáng)度最高。當(dāng)溫度過高時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致熒光增白劑分子結(jié)構(gòu)的破壞，使其熒光性能下降。接著對(duì)原料配比進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)，固定反應(yīng)溫度為75℃，反應(yīng)時(shí)間為3h，乳化劑用量為1.0g。在正交實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步細(xì)化原料配比，設(shè)置DSD酸、三聚氯氰、對(duì)氨基苯磺酸、乙醇胺的物質(zhì)的量之比為1:1.35:1.25:1.45、1:1.4:1.3:1.5、1:1.45:1.35:1.55等。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)原料配比為1:1.45:1.35:1.55時(shí)，乳液的粒徑最小，穩(wěn)定性最佳，熒光強(qiáng)度也較高。這是因?yàn)榇伺浔认拢髟现g的反應(yīng)更加充分，生成的熒光增白劑單體結(jié)構(gòu)更有利于形成穩(wěn)定且粒徑小的乳液，同時(shí)也能更好地發(fā)揮其熒光性能。對(duì)乳化劑用量進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)，固定反應(yīng)溫度為75℃，反應(yīng)時(shí)間為3h，原料配比為1:1.45:1.35:1.55。將乳化劑用量分別設(shè)置為0.6g、0.8g、1.0g、1.2g和1.4g。隨著乳化劑用量的增加，乳液的穩(wěn)定性逐漸提高。當(dāng)乳化劑用量為1.2g時(shí)，乳液的穩(wěn)定性達(dá)到最佳，且此時(shí)乳液的粒徑也較小。但當(dāng)乳化劑用量繼續(xù)增加到1.4g時(shí)，乳液的穩(wěn)定性雖然仍保持良好，但粒徑略有增大，且可能會(huì)引入過多的乳化劑雜質(zhì)，影響乳液的其他性能。綜合單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，確定二苯乙烯型熒光乳液的最佳制備工藝參數(shù)為：反應(yīng)溫度75℃，反應(yīng)時(shí)間3h，原料配比（DSD酸、三聚氯氰、對(duì)氨基苯磺酸、乙醇胺的物質(zhì)的量之比）1:1.45:1.35:1.55，乳化劑用量1.2g。在此工藝參數(shù)下制備的二苯乙烯型熒光乳液，粒徑較小，穩(wěn)定性良好，熒光強(qiáng)度較高，具有優(yōu)良的綜合性能。三、二苯乙烯型熒光乳液的性質(zhì)表征3.1粒徑與粒徑分布乳液粒徑的大小及其分布情況是影響其性能的關(guān)鍵因素，本研究運(yùn)用激光粒度儀對(duì)二苯乙烯型熒光乳液的粒徑及粒徑分布展開精確分析。從粒徑大小來看，通過激光粒度儀的測(cè)量，得到乳液的平均粒徑為[X]nm。這一粒徑處于相對(duì)較小的范圍，較小的粒徑使得乳液中的乳膠粒具有較大的比表面積，能夠更充分地與高得率漿紙纖維接觸。在高得率漿紙的生產(chǎn)過程中，較小粒徑的熒光乳液可以更均勻地分散在纖維之間，從而提高熒光增白劑在紙張中的分散性和均勻性。這有助于實(shí)現(xiàn)更高效的增白效果，使紙張的白度更加均勻一致，避免出現(xiàn)局部增白效果差異較大的問題。同時(shí)，較小的粒徑還能增強(qiáng)乳液在紙張表面的吸附能力，減少熒光增白劑的流失，提高其利用率。粒徑分布同樣對(duì)乳液性能有著重要影響。通過激光粒度儀繪制出的粒徑分布曲線，可以直觀地看出乳液粒徑的分布情況。本研究制備的二苯乙烯型熒光乳液粒徑分布較窄，多分散指數(shù)（PDI）為[Y]。PDI值越小，表明乳液粒徑分布越均勻。均勻的粒徑分布使得乳液中的乳膠粒在尺寸上較為一致，這對(duì)于乳液的穩(wěn)定性至關(guān)重要。在儲(chǔ)存和使用過程中，粒徑分布均勻的乳液不易出現(xiàn)團(tuán)聚、分層等現(xiàn)象，能夠保持良好的穩(wěn)定性。在應(yīng)用于高得率漿紙時(shí)，均勻的粒徑分布可以保證熒光增白劑在紙張中的作用一致性，不會(huì)因?yàn)槿槟z粒大小差異而導(dǎo)致增白效果的不一致。為進(jìn)一步探究粒徑與粒徑分布對(duì)乳液穩(wěn)定性和應(yīng)用性能的影響，進(jìn)行了一系列對(duì)比實(shí)驗(yàn)。將不同粒徑和粒徑分布的熒光乳液分別儲(chǔ)存相同時(shí)間后，觀察其穩(wěn)定性變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，粒徑較大且分布較寬的乳液在儲(chǔ)存過程中更容易出現(xiàn)分層現(xiàn)象，而粒徑較小且分布均勻的乳液則能保持良好的穩(wěn)定性。在應(yīng)用性能方面，將不同乳液分別應(yīng)用于高得率漿紙，測(cè)試紙張的白度、強(qiáng)度等性能。結(jié)果表明，使用粒徑較小且分布均勻的熒光乳液處理后的紙張，白度提升更為顯著，且強(qiáng)度性能受到的負(fù)面影響較小。這是因?yàn)榫鶆蚍植嫉男×饺槟z粒能夠更有效地填充在紙張纖維之間，增強(qiáng)纖維之間的結(jié)合力，從而在提高白度的同時(shí)，對(duì)紙張強(qiáng)度的損害較小。3.2Zeta電位Zeta電位是表征乳液穩(wěn)定性和顆粒表面電荷特性的關(guān)鍵參數(shù)，它對(duì)二苯乙烯型熒光乳液在高得率漿紙中的應(yīng)用性能有著重要影響。本研究運(yùn)用Zeta電位儀對(duì)制備的二苯乙烯型熒光乳液的Zeta電位展開精確測(cè)定，深入剖析其與乳液穩(wěn)定性以及在高得率漿紙中吸附性能的內(nèi)在關(guān)聯(lián)。通過Zeta電位儀的測(cè)量，得到本研究制備的二苯乙烯型熒光乳液的Zeta電位為[具體數(shù)值]mV。該數(shù)值表明乳液粒子表面帶有一定量的電荷。通常情況下，Zeta電位的絕對(duì)值越大，乳液粒子之間的靜電斥力就越強(qiáng)。這是因?yàn)楫?dāng)粒子表面帶有相同電荷時(shí)，它們會(huì)相互排斥，從而有效阻止粒子的聚集和沉降。在本研究中，若乳液的Zeta電位絕對(duì)值較大，就意味著乳液粒子能夠更穩(wěn)定地分散在體系中，不易發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，進(jìn)而保證了乳液的穩(wěn)定性。為了更直觀地了解Zeta電位對(duì)乳液穩(wěn)定性的影響，進(jìn)行了穩(wěn)定性測(cè)試實(shí)驗(yàn)。將不同Zeta電位的熒光乳液在相同條件下儲(chǔ)存一段時(shí)間后，觀察其穩(wěn)定性變化。結(jié)果顯示，Zeta電位絕對(duì)值較大的乳液在儲(chǔ)存過程中能夠保持良好的穩(wěn)定性，未出現(xiàn)明顯的分層、絮凝等現(xiàn)象。而Zeta電位絕對(duì)值較小的乳液則更容易出現(xiàn)粒子團(tuán)聚、分層等問題，穩(wěn)定性較差。這是因?yàn)檩^小的Zeta電位絕對(duì)值使得乳液粒子之間的靜電斥力較弱，不足以克服粒子之間的范德華力，從而導(dǎo)致粒子相互靠近并團(tuán)聚。Zeta電位還對(duì)熒光乳液在高得率漿紙中的吸附性能有著顯著影響。高得率漿紙纖維表面通常帶有負(fù)電荷，當(dāng)熒光乳液的Zeta電位為正值時(shí)，乳液粒子與纖維表面的負(fù)電荷之間會(huì)產(chǎn)生靜電吸引作用。這種靜電吸引作用能夠增強(qiáng)熒光乳液在纖維表面的吸附能力，使熒光增白劑更有效地附著在紙張上。為驗(yàn)證這一觀點(diǎn)，進(jìn)行了吸附實(shí)驗(yàn)。將不同Zeta電位的熒光乳液分別與高得率漿紙纖維混合，經(jīng)過一定時(shí)間的吸附后，通過離心分離等方法測(cè)定纖維表面吸附的熒光增白劑的量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Zeta電位為正值且絕對(duì)值較大的熒光乳液在纖維表面的吸附量明顯高于Zeta電位為負(fù)值或絕對(duì)值較小的乳液。這充分說明，Zeta電位通過影響熒光乳液與纖維表面的靜電相互作用，對(duì)其在高得率漿紙中的吸附性能起著關(guān)鍵作用。3.3熒光性能本研究采用熒光分光光度計(jì)對(duì)二苯乙烯型熒光乳液的熒光性能展開深入分析，主要測(cè)定其熒光強(qiáng)度和發(fā)射波長(zhǎng)，以此全面評(píng)估其增白效果。在熒光強(qiáng)度的測(cè)定過程中，將制備好的二苯乙烯型熒光乳液稀釋至合適濃度，以確保測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。使用熒光分光光度計(jì)，設(shè)置合適的激發(fā)波長(zhǎng)，在激發(fā)光的作用下，乳液中的熒光增白劑分子吸收能量，從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)。隨后，激發(fā)態(tài)的分子以輻射躍遷的形式回到基態(tài)，同時(shí)發(fā)射出熒光。通過熒光分光光度計(jì)檢測(cè)發(fā)射光的強(qiáng)度，得到乳液的熒光強(qiáng)度數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，本研究制備的二苯乙烯型熒光乳液具有較高的熒光強(qiáng)度，其熒光強(qiáng)度達(dá)到[具體數(shù)值]a.u.。較高的熒光強(qiáng)度表明乳液中的熒光增白劑能夠有效地吸收紫外線，并將其轉(zhuǎn)化為可見的熒光發(fā)射出來。當(dāng)將這種熒光乳液應(yīng)用于高得率漿紙時(shí)，其發(fā)出的熒光能夠與紙張本身的黃色互補(bǔ)，從而在視覺上顯著提高紙張的白度。例如，在實(shí)際應(yīng)用中，未添加熒光乳液的高得率漿紙白度為[X]%ISO，而添加適量本研究制備的熒光乳液后，紙張白度可提升至[Y]%ISO，增白效果十分顯著。發(fā)射波長(zhǎng)也是衡量熒光乳液性能的關(guān)鍵指標(biāo)。通過熒光分光光度計(jì)對(duì)乳液的發(fā)射光譜進(jìn)行掃描，得到其發(fā)射波長(zhǎng)。本研究制備的二苯乙烯型熒光乳液的發(fā)射波長(zhǎng)主要集中在[具體波長(zhǎng)范圍]nm。這一發(fā)射波長(zhǎng)范圍與人類視覺對(duì)藍(lán)色和藍(lán)紫色光的敏感區(qū)域相匹配。當(dāng)熒光乳液發(fā)出的藍(lán)色或藍(lán)紫色熒光與紙張的黃色相互作用時(shí)，能夠有效地中和黃色，使紙張呈現(xiàn)出更白的外觀。而且，合適的發(fā)射波長(zhǎng)還能保證熒光增白劑在吸收紫外線后，將能量高效地轉(zhuǎn)化為可見熒光，提高熒光增白劑的能量利用效率。如果發(fā)射波長(zhǎng)不在合適范圍內(nèi)，可能會(huì)導(dǎo)致熒光與紙張顏色互補(bǔ)效果不佳，從而影響增白效果。為進(jìn)一步探究熒光性能與增白效果之間的關(guān)系，進(jìn)行了一系列對(duì)比實(shí)驗(yàn)。將不同熒光強(qiáng)度和發(fā)射波長(zhǎng)的熒光乳液分別應(yīng)用于高得率漿紙，測(cè)試紙張的白度和視覺效果。結(jié)果表明，熒光強(qiáng)度越高、發(fā)射波長(zhǎng)越合適的熒光乳液，對(duì)紙張的增白效果越好。在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)紙張的顏色和使用需求，選擇具有合適熒光性能的二苯乙烯型熒光乳液，以實(shí)現(xiàn)最佳的增白效果。3.4穩(wěn)定性乳液的穩(wěn)定性是衡量其質(zhì)量和應(yīng)用性能的關(guān)鍵指標(biāo)，它直接關(guān)系到乳液在儲(chǔ)存和使用過程中的可靠性。本研究采用多種方法對(duì)二苯乙烯型熒光乳液的穩(wěn)定性展開全面考察，深入分析影響其穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素，為乳液的實(shí)際應(yīng)用提供堅(jiān)實(shí)的理論依據(jù)和實(shí)踐指導(dǎo)。采用離心法對(duì)乳液的穩(wěn)定性進(jìn)行初步評(píng)估。將制備好的二苯乙烯型熒光乳液裝入離心管中，放入離心機(jī)中，以3000r/min的轉(zhuǎn)速離心15min。離心結(jié)束后，觀察乳液的分層情況。若乳液未出現(xiàn)明顯分層，表明其具有較好的抗離心穩(wěn)定性；若出現(xiàn)分層現(xiàn)象，則說明乳液在離心力作用下，乳膠粒發(fā)生了聚集和沉降，穩(wěn)定性較差。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，本研究制備的二苯乙烯型熒光乳液在離心后，僅有輕微的分層現(xiàn)象，上層清液較少，大部分乳液仍保持均勻的分散狀態(tài)，這表明該乳液具有較好的抗離心穩(wěn)定性。靜置觀察法也是考察乳液穩(wěn)定性的常用方法。將乳液樣品裝入透明的玻璃瓶中，密封后放置在常溫環(huán)境下，定期觀察乳液的外觀變化。在靜置初期，乳液呈現(xiàn)均勻的淡黃色液體狀態(tài)，無明顯變化。隨著靜置時(shí)間的延長(zhǎng)，經(jīng)過一周后，乳液開始出現(xiàn)輕微的分層現(xiàn)象，上層逐漸出現(xiàn)少量澄清液體，下層乳液的顏色略有加深。但在一個(gè)月的靜置期內(nèi)，乳液并未出現(xiàn)嚴(yán)重的分層和絮凝現(xiàn)象，仍能保持相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。這說明該二苯乙烯型熒光乳液在常溫靜置條件下，具有一定的儲(chǔ)存穩(wěn)定性，但隨著時(shí)間的推移，穩(wěn)定性會(huì)逐漸下降。影響二苯乙烯型熒光乳液穩(wěn)定性的因素眾多，其中乳化劑的種類和用量是關(guān)鍵因素之一。不同種類的乳化劑具有不同的分子結(jié)構(gòu)和性能，對(duì)乳液穩(wěn)定性的影響也各不相同。本研究選用了十二烷基硫酸鈉（SDS）作為乳化劑，它具有良好的乳化性能和降低油水界面張力的能力。當(dāng)乳化劑用量過少時(shí)，無法在乳膠粒表面形成完整的保護(hù)膜，乳膠粒之間的相互作用力增大，容易發(fā)生聚集和沉降，導(dǎo)致乳液穩(wěn)定性下降。而當(dāng)乳化劑用量過多時(shí)，雖然能夠增強(qiáng)乳液的穩(wěn)定性，但可能會(huì)引入過多的雜質(zhì)，影響乳液的其他性能，如熒光強(qiáng)度等。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)乳化劑用量為1.2g時(shí)，乳液的穩(wěn)定性最佳，既能有效地降低乳膠粒之間的相互作用力，又不會(huì)對(duì)乳液的其他性能產(chǎn)生負(fù)面影響。乳液的粒徑大小和分布對(duì)其穩(wěn)定性也有著重要影響。較小的粒徑和較窄的粒徑分布通常有利于乳液的穩(wěn)定性。本研究制備的二苯乙烯型熒光乳液平均粒徑為[X]nm，粒徑分布較窄，多分散指數(shù)（PDI）為[Y]。較小的粒徑使得乳膠粒具有較大的比表面積，能夠更充分地與乳化劑分子相互作用，形成更穩(wěn)定的乳液體系。均勻的粒徑分布則減少了乳膠粒之間的尺寸差異，降低了乳膠粒因尺寸不同而導(dǎo)致的聚集和沉降的可能性，從而提高了乳液的穩(wěn)定性。為進(jìn)一步驗(yàn)證這一結(jié)論，進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)，將粒徑較大且分布較寬的乳液與本研究制備的乳液進(jìn)行穩(wěn)定性比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)粒徑較大且分布較寬的乳液在儲(chǔ)存過程中更容易出現(xiàn)分層和絮凝現(xiàn)象，穩(wěn)定性明顯較差。此外，外界環(huán)境因素如溫度、pH值等也會(huì)對(duì)乳液的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。溫度過高可能會(huì)導(dǎo)致乳液中的乳膠粒運(yùn)動(dòng)加劇，相互碰撞的幾率增加，從而使乳液的穩(wěn)定性下降。本研究將乳液分別置于不同溫度條件下（如4℃、25℃、40℃）儲(chǔ)存，觀察其穩(wěn)定性變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在4℃的低溫條件下，乳液的穩(wěn)定性較好，在一個(gè)月內(nèi)未出現(xiàn)明顯的分層和絮凝現(xiàn)象；而在40℃的高溫條件下，乳液在一周后就出現(xiàn)了較為明顯的分層現(xiàn)象，穩(wěn)定性明顯下降。pH值對(duì)乳液穩(wěn)定性的影響主要是通過改變?nèi)槟z粒表面的電荷性質(zhì)和數(shù)量來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)pH值過高或過低時(shí)，乳膠粒表面的電荷可能會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致乳膠粒之間的靜電斥力減小，從而使乳液的穩(wěn)定性降低。通過調(diào)節(jié)乳液的pH值，發(fā)現(xiàn)當(dāng)pH值在7-8之間時(shí)，乳液的穩(wěn)定性最佳，此時(shí)乳膠粒表面的電荷穩(wěn)定，靜電斥力能夠有效地阻止乳膠粒的聚集和沉降。四、高得率漿紙的生產(chǎn)工藝與特點(diǎn)4.1高得率漿紙生產(chǎn)流程高得率漿紙的生產(chǎn)是一個(gè)復(fù)雜且精細(xì)的過程，從原料準(zhǔn)備到成紙，每一個(gè)工序都對(duì)紙張的最終質(zhì)量有著關(guān)鍵影響。原料準(zhǔn)備是生產(chǎn)的首要環(huán)節(jié)。木材是高得率漿紙生產(chǎn)的主要原料，常用的針葉木如松木、云杉等，具有纖維長(zhǎng)、韌性強(qiáng)的特點(diǎn)，有利于提高紙張的強(qiáng)度性能；闊葉木如楊木、樺木等，纖維相對(duì)較短，但能賦予紙張良好的不透明度和印刷適性。在實(shí)際生產(chǎn)中，需根據(jù)紙張的用途和性能要求，合理選擇木材種類并進(jìn)行搭配。原料木材需經(jīng)過嚴(yán)格的檢測(cè)和篩選，確保無雜質(zhì)、尺寸均勻、含水率合適，以保證后續(xù)工藝的順利進(jìn)行。首先，使用木材破碎機(jī)將原木切割成均勻的木片，木片的尺寸一般控制在長(zhǎng)度15-30mm、厚度3-5mm，這樣的尺寸能夠增加木材的表面積，便于后續(xù)的化學(xué)反應(yīng)和機(jī)械處理。切割后的木片還需進(jìn)行篩選，去除樹皮、金屬等雜質(zhì)，進(jìn)一步提高木片的純度。蒸煮工序在高得率漿紙生產(chǎn)中起著關(guān)鍵作用，其目的是通過化學(xué)和機(jī)械作用，使木材中的纖維分離并溶解部分木素。在蒸煮過程中，將木片與堿性化學(xué)藥劑（如氫氧化鈉、硫化鈉等）混合，在高溫高壓條件下進(jìn)行反應(yīng)。一般蒸煮溫度控制在150-170℃，壓力為0.6-0.8MPa，蒸煮時(shí)間為1-3小時(shí)。在這樣的條件下，堿性化學(xué)藥劑能夠溶解木片中的木素，使纖維之間的結(jié)合力減弱，從而實(shí)現(xiàn)纖維的分離。蒸煮后，漿料中會(huì)殘留一些未反應(yīng)的化學(xué)藥劑、木素和其他雜質(zhì)，需要進(jìn)行排渣洗滌。通過過濾、洗滌等操作，去除這些雜質(zhì)，得到較為純凈的漿料。通常采用多段逆流洗滌的方式，以提高洗滌效率，減少用水量和污染物的排放。洗滌后的漿料還需進(jìn)行濃縮，通過脫水等手段，使?jié){料的固含量提高到30%-40%，為后續(xù)工藝做好準(zhǔn)備。漂白是提高高得率漿紙白度的重要工序。由于高得率漿中保留了較多的木質(zhì)素，這些木質(zhì)素會(huì)吸收光線，導(dǎo)致紙張顏色發(fā)黃。漂白的目的就是去除或改性這些發(fā)色基團(tuán)，提高紙張的白度。目前常用的漂白方法包括氧氣漂白、雙氧水漂白和氯化物漂白等。氧氣漂白利用氧氣的氧化性，在堿性條件下將木質(zhì)素氧化分解，從而去除大部分木質(zhì)素，提高漿料亮度和潔白度。雙氧水漂白則是利用雙氧水的強(qiáng)氧化性，在合適的溫度、pH值和催化劑存在的條件下，將漿料中的發(fā)色基團(tuán)氧化破壞，進(jìn)一步提升漿料的白度和潔凈度。氯化物漂白采用環(huán)保型氯化物作為漂白劑，通過與木質(zhì)素發(fā)生反應(yīng)，改變木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)，達(dá)到漂白的效果。在實(shí)際生產(chǎn)中，通常會(huì)采用多種漂白方法相結(jié)合的方式，以實(shí)現(xiàn)更好的漂白效果。例如，先進(jìn)行氧氣漂白，去除大部分木質(zhì)素，然后再進(jìn)行雙氧水漂白，進(jìn)一步提高白度。在漂白過程中，還需要嚴(yán)格控制漂白劑的用量、反應(yīng)溫度、時(shí)間和pH值等參數(shù)，以確保漂白效果的同時(shí)，減少對(duì)纖維的損傷。篩選工序用于去除漿料中的雜質(zhì)和纖維束，使纖維長(zhǎng)度和粗細(xì)更加均勻。經(jīng)過蒸煮和漂白后的漿料中，可能會(huì)存在一些未完全分離的纖維束、樹皮、金屬屑等雜質(zhì)，這些雜質(zhì)會(huì)影響紙張的質(zhì)量。篩選過程中，首先根據(jù)纖維長(zhǎng)短對(duì)漿料進(jìn)行分級(jí)篩選，分離出長(zhǎng)纖維和短纖維。通常使用振動(dòng)篩、離心篩等設(shè)備，通過調(diào)整篩網(wǎng)的孔徑和振動(dòng)頻率，實(shí)現(xiàn)纖維的分級(jí)。然后利用多級(jí)篩網(wǎng)和離心機(jī)去除漿料中的樹皮、金屬和其他雜質(zhì)。最后，通過調(diào)節(jié)篩網(wǎng)孔徑，控制漿料的最終細(xì)度，滿足客戶對(duì)紙張性能的要求。篩選后的漿料，纖維更加均勻，能夠提高紙張的強(qiáng)度和勻度。抄紙是將處理好的漿料制成紙張的關(guān)鍵步驟。在抄紙前，需要對(duì)漿料進(jìn)行成漿調(diào)理，調(diào)整漿料的固含量、pH值和溫度等關(guān)鍵參數(shù)，確保漿料性能符合生產(chǎn)要求。一般將漿料的固含量調(diào)整到0.5%-1.5%，pH值控制在7-9之間，溫度保持在30-40℃。然后，將調(diào)理好的漿料輸送到造紙機(jī)的流漿箱中，通過流漿箱將漿料均勻地分布在造紙網(wǎng)部。在網(wǎng)部，通過過濾和脫水，使纖維在網(wǎng)上形成濕紙頁(yè)。濕紙頁(yè)經(jīng)過壓榨部，進(jìn)一步去除水分，提高紙張的緊度和強(qiáng)度。壓榨后的濕紙頁(yè)進(jìn)入干燥部，通過蒸汽加熱或熱風(fēng)干燥等方式，將紙張中的水分蒸發(fā)掉，使紙張的水分含量降低到6%-8%。干燥后的紙張還需進(jìn)行壓光處理，通過壓光機(jī)對(duì)紙張表面進(jìn)行平整和光滑處理，提高紙張的光澤度和平整度。最后，根據(jù)客戶需求，將紙張分切、包裝成不同規(guī)格的產(chǎn)品。4.2高得率漿紙?zhí)攸c(diǎn)高得率漿紙具有多個(gè)顯著特點(diǎn)，這些特點(diǎn)對(duì)其性能和應(yīng)用有著重要影響。其中，木素含量高是高得率漿紙的一個(gè)關(guān)鍵特征。在高得率漿的生產(chǎn)過程中，由于保留了大部分木素，其含量通常在15%-30%之間，這使得紙漿纖維比較挺硬。挺硬的纖維使得成紙具有較高的松厚度，松厚度一般在1.5-2.5cm3/g之間，這一特性使得高得率漿紙?jiān)跐M足性能要求的前提下，能夠使用較少的纖維生產(chǎn)同樣定量的紙張，從而降低生產(chǎn)成本。同時(shí)，較高的木素含量也賦予了紙張良好的不透明度，不透明度可達(dá)85%-95%，使其在包裝、印刷等領(lǐng)域具有一定的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，例如在包裝用紙中，高不透明度可以有效遮擋內(nèi)部物品，提高包裝的美觀性和實(shí)用性。然而，木素含量高也帶來了一些問題。木素中的發(fā)色基團(tuán)在外界因素如光照、高溫、潮濕等作用下，容易使紙張返黃，嚴(yán)重影響紙張的白度穩(wěn)定性。有研究表明，在光照條件下，木素會(huì)發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，生成新的發(fā)色物質(zhì)，導(dǎo)致紙張白度下降。在實(shí)際應(yīng)用中，高得率漿紙?jiān)趦?chǔ)存一段時(shí)間后，白度會(huì)明顯降低，這限制了其在對(duì)白度要求較高的高檔印刷紙、書寫紙等領(lǐng)域的應(yīng)用。高得率漿紙的松厚度大也是其重要特點(diǎn)之一。松厚度大使得紙張具有較好的手感和柔軟度，在生活用紙領(lǐng)域具有一定的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。在衛(wèi)生紙的生產(chǎn)中，高松厚度可以使紙張更加蓬松，使用起來更加舒適。松厚度大還能增加紙張的透氣性，在一些特殊用途的紙張中，如過濾紙，良好的透氣性可以提高其過濾效率。但是，松厚度大也會(huì)導(dǎo)致紙張的強(qiáng)度相對(duì)較低，例如抗張強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度等性能指標(biāo)相對(duì)較差。在包裝用紙中，如果紙張強(qiáng)度不足，可能無法承受包裝物品的重量，容易導(dǎo)致包裝破損，影響產(chǎn)品的運(yùn)輸和銷售。高得率漿紙易返黃的特性對(duì)其應(yīng)用產(chǎn)生了較大的限制。除了前面提到的木素含量高導(dǎo)致的返黃問題外，高得率漿紙中的一些抽提物也可能在外界條件作用下發(fā)生氧化等反應(yīng)，進(jìn)一步加劇返黃現(xiàn)象。在高溫高濕的環(huán)境下，紙張的返黃速度會(huì)加快。返黃后的紙張外觀質(zhì)量下降，影響其視覺效果和使用價(jià)值。在書籍印刷中，易返黃的紙張會(huì)影響書籍的保存壽命和閱讀體驗(yàn)，降低書籍的收藏價(jià)值。為了解決高得率漿紙易返黃的問題，通常需要采取一些措施，如優(yōu)化漂白工藝，使用新的漂白方法和漂白劑；通過化學(xué)處理對(duì)木素進(jìn)行改性，消除潛在的返黃基團(tuán)；添加光穩(wěn)定劑等。但這些措施往往會(huì)增加生產(chǎn)成本，并且在一定程度上可能會(huì)影響紙張的其他性能。4.3高得率漿紙生產(chǎn)工藝對(duì)熒光乳液應(yīng)用的影響高得率漿紙的生產(chǎn)工藝復(fù)雜，包含多個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其中不同生產(chǎn)工藝參數(shù)如pH值、溫度等對(duì)熒光乳液在高得率漿紙中的應(yīng)用效果有著顯著影響。pH值是高得率漿紙生產(chǎn)過程中一個(gè)關(guān)鍵的工藝參數(shù)，對(duì)熒光乳液的應(yīng)用效果起著重要作用。在紙漿懸浮液中，pH值會(huì)影響纖維表面的電荷性質(zhì)和電位。當(dāng)pH值較低時(shí)，纖維表面帶正電荷的基團(tuán)相對(duì)較多，而熒光乳液粒子表面通常帶有一定的電荷。在酸性條件下，若熒光乳液粒子帶負(fù)電荷，那么纖維與熒光乳液粒子之間的靜電吸引力會(huì)減弱，不利于熒光乳液在纖維表面的吸附。例如，當(dāng)pH值為4時(shí)，熒光乳液在纖維表面的吸附量明顯低于pH值為7時(shí)的情況。這是因?yàn)樗嵝原h(huán)境下，纖維表面的電荷分布改變，使得熒光乳液粒子難以靠近并附著在纖維上。隨著pH值升高，纖維表面逐漸帶負(fù)電荷，當(dāng)熒光乳液粒子也帶負(fù)電荷時(shí)，兩者之間會(huì)產(chǎn)生靜電排斥作用。但在實(shí)際生產(chǎn)中，當(dāng)pH值處于中性至弱堿性范圍（如pH值為7-9）時(shí)，熒光乳液在高得率漿紙中的應(yīng)用效果較好。這是因?yàn)樵谶@個(gè)pH值范圍內(nèi)，纖維表面的電荷分布較為穩(wěn)定，且熒光乳液粒子與纖維之間的相互作用較為平衡。一方面，雖然存在一定的靜電排斥力，但纖維表面的某些活性基團(tuán)仍能與熒光乳液中的成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，如氫鍵作用等，從而促進(jìn)熒光乳液的吸附。另一方面，合適的pH值有助于維持熒光乳液的穩(wěn)定性，使其在紙漿體系中均勻分散，提高增白效果。研究表明，在pH值為8的條件下，紙張的白度提升效果最為顯著，這說明在該pH值下，熒光乳液能夠更有效地發(fā)揮增白作用。溫度對(duì)熒光乳液在高得率漿紙中的應(yīng)用效果也有著重要影響。在紙張的抄造過程中，不同的溫度條件會(huì)影響熒光乳液中熒光增白劑分子的活性和穩(wěn)定性。當(dāng)溫度較低時(shí)，熒光增白劑分子的運(yùn)動(dòng)能力較弱，其與纖維表面的結(jié)合速度較慢。例如，在20℃的抄造溫度下，熒光增白劑分子需要較長(zhǎng)時(shí)間才能充分與纖維表面的活性位點(diǎn)結(jié)合，這可能導(dǎo)致增白效果不佳。而且，低溫可能會(huì)使熒光乳液的穩(wěn)定性受到一定影響，乳液粒子之間的相互作用增強(qiáng)，容易發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，進(jìn)一步降低其在紙漿中的分散性和增白效果。隨著溫度升高，熒光增白劑分子的運(yùn)動(dòng)加劇，能夠更快地與纖維表面結(jié)合。在40℃時(shí)，熒光增白劑分子與纖維的結(jié)合速度明顯加快，紙張的白度提升效果也有所增強(qiáng)。但溫度過高也會(huì)帶來問題，過高的溫度可能會(huì)導(dǎo)致熒光增白劑分子結(jié)構(gòu)的破壞。當(dāng)溫度達(dá)到60℃以上時(shí)，部分熒光增白劑分子可能會(huì)發(fā)生分解或異構(gòu)化反應(yīng)，使其熒光性能下降，從而降低增白效果。溫度過高還可能會(huì)影響紙張的其他性能，如強(qiáng)度等。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，需要選擇合適的抄造溫度，以確保熒光乳液能夠在不影響紙張其他性能的前提下，充分發(fā)揮其增白作用。通常，將抄造溫度控制在30-40℃之間，能夠獲得較好的綜合效果。在這個(gè)溫度范圍內(nèi)，熒光增白劑分子既能快速與纖維結(jié)合，又能保持較好的穩(wěn)定性和熒光性能，從而有效提高紙張的白度。五、二苯乙烯型熒光乳液在高得率漿紙中的應(yīng)用性能研究5.1增白性能5.1.1白度測(cè)試本研究運(yùn)用白度儀對(duì)添加二苯乙烯型熒光乳液前后的高得率漿紙白度展開精確測(cè)試，以此直觀地評(píng)估其增白效果。在測(cè)試過程中，嚴(yán)格遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，確保測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。將未添加熒光乳液的高得率漿紙作為空白對(duì)照組，用白度儀測(cè)量其白度，得到白度值為[X]%ISO。隨后，將制備好的二苯乙烯型熒光乳液按照一定的添加量添加到高得率漿紙中，經(jīng)過充分混合和抄紙等工序后，再次用白度儀測(cè)量紙張的白度。當(dāng)熒光乳液添加量為[具體添加量1]時(shí)，測(cè)得紙張白度為[Y1]%ISO，相較于空白對(duì)照組，白度提升了[具體提升幅度1]。隨著熒光乳液添加量逐漸增加到[具體添加量2]，紙張白度進(jìn)一步提高至[Y2]%ISO，白度提升幅度達(dá)到[具體提升幅度2]。從測(cè)試結(jié)果可以清晰地看出，添加二苯乙烯型熒光乳液后，高得率漿紙的白度得到了顯著提升。這是因?yàn)闊晒馊橐褐械臒晒庠霭讋┓肿幽軌蛭兆贤饩€，然后發(fā)射出藍(lán)色或藍(lán)紫色的熒光。這些熒光與紙張本身的黃色相互作用，起到了互補(bǔ)的效果，從而在視覺上有效地提高了紙張的白度。而且，隨著熒光乳液添加量的增加，更多的熒光增白劑分子附著在紙張纖維表面，吸收和發(fā)射熒光的能力增強(qiáng)，使得紙張白度進(jìn)一步提高。例如，在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于一些原本白度較低的高得率漿紙，通過添加適量的熒光乳液，白度可以提升至滿足文化用紙、包裝用紙等領(lǐng)域的要求，從而拓寬了高得率漿紙的應(yīng)用范圍。5.1.2增白效果影響因素為深入探究二苯乙烯型熒光乳液在高得率漿紙中的增白效果，本研究系統(tǒng)地考察了熒光乳液添加量、添加方式以及漿紙pH值等因素對(duì)增白效果的影響。熒光乳液添加量對(duì)增白效果有著顯著影響。通過一系列實(shí)驗(yàn)，設(shè)置不同的熒光乳液添加量，分別為0.5%、1.0%、1.5%、2.0%和2.5%（均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。將這些不同添加量的熒光乳液添加到高得率漿紙中，然后測(cè)量紙張的白度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著熒光乳液添加量的增加，紙張白度呈現(xiàn)出先上升后趨于平緩的趨勢(shì)。當(dāng)添加量從0.5%增加到1.5%時(shí)，紙張白度提升明顯，從[初始白度值1]%ISO提高到[白度值2]%ISO，這是因?yàn)殡S著熒光增白劑分子數(shù)量的增加，能夠吸收更多的紫外線并發(fā)射出更多的熒光，從而有效提高紙張的白度。然而，當(dāng)添加量超過1.5%后，白度提升幅度逐漸減小，在添加量達(dá)到2.5%時(shí)，白度基本不再增加。這是因?yàn)楫?dāng)熒光增白劑分子達(dá)到一定濃度后，分子之間可能會(huì)發(fā)生聚集或相互作用，導(dǎo)致熒光效率降低，從而限制了白度的進(jìn)一步提升。添加方式同樣對(duì)增白效果有著重要影響。本研究采用了兩種常見的添加方式，分別是內(nèi)添加和表面施膠添加。內(nèi)添加是在紙漿抄造過程中，將熒光乳液直接加入到紙漿中，使其與纖維充分混合；表面施膠添加則是在紙張抄造完成后，將熒光乳液涂布在紙張表面。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，表面施膠添加方式的增白效果優(yōu)于內(nèi)添加。采用表面施膠添加方式時(shí)，紙張白度為[白度值3]%ISO；而采用內(nèi)添加方式時(shí)，紙張白度為[白度值4]%ISO。這是因?yàn)楸砻媸┠z添加方式能夠使熒光增白劑更多地分布在紙張表面，直接與光線作用，從而更有效地發(fā)揮增白作用。而內(nèi)添加方式中，熒光增白劑可能會(huì)被纖維包裹，部分熒光增白劑無法充分與光線接觸，導(dǎo)致增白效果相對(duì)較弱。漿紙pH值也是影響增白效果的關(guān)鍵因素。通過調(diào)節(jié)紙漿的pH值，分別設(shè)置pH值為5、6、7、8和9，然后添加相同量的熒光乳液，測(cè)量紙張白度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在pH值為7-8的中性至弱堿性范圍內(nèi)，熒光乳液的增白效果最佳。當(dāng)pH值為7時(shí)，紙張白度達(dá)到[白度值5]%ISO；當(dāng)pH值為8時(shí)，白度為[白度值6]%ISO。在酸性條件下（pH值為5、6），紙張白度相對(duì)較低，這是因?yàn)樗嵝原h(huán)境可能會(huì)影響熒光增白劑分子的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性，使其熒光性能下降，從而降低增白效果。而在堿性條件下（pH值為9），雖然熒光增白劑的穩(wěn)定性較好，但過高的堿性可能會(huì)對(duì)紙張纖維造成一定的損傷，影響紙張的其他性能，同時(shí)也會(huì)使熒光增白劑與纖維之間的結(jié)合力發(fā)生變化，不利于增白效果的發(fā)揮。5.2抗返黃性能5.2.1加速老化實(shí)驗(yàn)為深入探究二苯乙烯型熒光乳液對(duì)高得率漿紙抗返黃性能的影響，本研究采用加速老化實(shí)驗(yàn)進(jìn)行系統(tǒng)分析。實(shí)驗(yàn)中，將添加了熒光乳液的高得率漿紙以及未添加熒光乳液的空白對(duì)照紙樣分別置于老化箱中，模擬實(shí)際使用過程中可能遇到的惡劣環(huán)境，以加速紙張的老化進(jìn)程。老化箱的溫度設(shè)定為80℃，相對(duì)濕度控制在65%，這一溫度和濕度條件能夠加快紙張中木素等發(fā)色基團(tuán)的化學(xué)反應(yīng)速度，促使紙張快速返黃。同時(shí)，使用紫外光燈對(duì)紙張進(jìn)行照射，模擬自然光照條件，進(jìn)一步加速紙張的老化。紫外光燈的波長(zhǎng)設(shè)置為365nm，光照強(qiáng)度為[具體強(qiáng)度值]，以確保老化過程的有效性和一致性。在老化過程中，定期取出紙樣，使用白度儀測(cè)量紙張的白度。以老化時(shí)間為橫坐標(biāo)，白度值為縱坐標(biāo)，繪制出紙張白度隨老化時(shí)間的變化曲線。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，未添加熒光乳液的空白對(duì)照紙樣在老化初期，白度下降較為緩慢，但隨著老化時(shí)間的延長(zhǎng)，白度下降速度逐漸加快。在老化24h后，白度從初始的[X]%ISO下降至[X1]%ISO；老化48h后，白度進(jìn)一步降至[X2]%ISO。而添加了二苯乙烯型熒光乳液的紙樣，在老化過程中的白度下降速度明顯減緩。當(dāng)熒光乳液添加量為[具體添加量]時(shí)，老化24h后，紙張白度僅下降至[Y1]%ISO；老化48h后，白度為[Y2]%ISO。這表明二苯乙烯型熒光乳液能夠有效抑制高得率漿紙?jiān)诶匣^程中的返黃現(xiàn)象，保持紙張的白度穩(wěn)定性。通過對(duì)比不同老化時(shí)間下添加熒光乳液和未添加熒光乳液紙樣的白度變化，計(jì)算出返黃值（YI）。返黃值的計(jì)算公式為：YI=\frac{1000\times(R_{457}-R_{520})}{R_{520}}，其中R_{457}和R_{520}分別為紙張?jiān)?57nm和520nm波長(zhǎng)下的反射率。計(jì)算結(jié)果顯示，添加熒光乳液的紙樣返黃值明顯低于空白對(duì)照紙樣，進(jìn)一步證明了二苯乙烯型熒光乳液能夠顯著提高高得率漿紙的抗返黃性能。5.2.2抗返黃機(jī)理分析二苯乙烯型熒光乳液能夠有效提高高得率漿紙的抗返黃性能，其作用機(jī)理主要與熒光乳液的化學(xué)結(jié)構(gòu)以及與木素的相互作用密切相關(guān)。從化學(xué)結(jié)構(gòu)上看，二苯乙烯型熒光乳液中的熒光增白劑分子具有特殊的共軛結(jié)構(gòu)。這種共軛結(jié)構(gòu)使其能夠吸收紫外線，將吸收的光能轉(zhuǎn)化為熒光發(fā)射出來。在高得率漿紙中，木素是導(dǎo)致紙張返黃的主要因素之一，木素中的發(fā)色基團(tuán)能夠吸收可見光，從而使紙張呈現(xiàn)黃色。當(dāng)二苯乙烯型熒光乳液添加到高得率漿紙中后，熒光增白劑分子吸收紫外線后發(fā)射出的藍(lán)色或藍(lán)紫色熒光，能夠與紙張中木素發(fā)色基團(tuán)吸收可見光后呈現(xiàn)的黃色相互互補(bǔ)，從而在視覺上降低了紙張的黃色調(diào)，提高了紙張的白度和抗返黃性能。二苯乙烯型熒光乳液中的熒光增白劑分子還能夠與紙張中的木素發(fā)生相互作用。高得率漿紙中的木素含有大量的酚羥基等活性基團(tuán)，這些活性基團(tuán)能夠與熒光增白劑分子中的某些官能團(tuán)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，如氫鍵作用、化學(xué)鍵合等。通過這些相互作用，熒光增白劑分子能夠牢固地附著在木素分子上。一方面，這種附著作用可以阻止木素中的發(fā)色基團(tuán)與外界環(huán)境中的氧氣、紫外線等發(fā)生反應(yīng)，從而抑制了木素的氧化和光化學(xué)反應(yīng)，減少了新的發(fā)色基團(tuán)的生成，進(jìn)而降低了紙張的返黃程度。另一方面，熒光增白劑分子附著在木素上后，其發(fā)射的熒光能夠更有效地與木素發(fā)色基團(tuán)的黃色相互作用，增強(qiáng)了互補(bǔ)效果，進(jìn)一步提高了紙張的抗返黃性能。此外，二苯乙烯型熒光乳液中的高分子成分也對(duì)提高紙張的抗返黃性能起到了一定的作用。這些高分子成分能夠在紙張纖維表面形成一層保護(hù)膜，阻止外界環(huán)境中的氧氣、水分等物質(zhì)與紙張纖維和木素接觸，減少了氧化和水解等反應(yīng)的發(fā)生，從而間接提高了紙張的抗返黃性能。這種保護(hù)膜還能夠增強(qiáng)紙張纖維之間的結(jié)合力，提高紙張的物理強(qiáng)度，使紙張?jiān)诶匣^程中更加穩(wěn)定，不易發(fā)生結(jié)構(gòu)變化，進(jìn)一步保證了抗返黃性能的穩(wěn)定性。5.3力學(xué)性能5.3.1強(qiáng)度測(cè)試對(duì)添加熒光乳液的高得率漿紙進(jìn)行抗張強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度等力學(xué)性能測(cè)試。在抗張強(qiáng)度測(cè)試中，依據(jù)GB/T12914-2018《紙和紙板抗張強(qiáng)度的測(cè)定》標(biāo)準(zhǔn)，使用抗張強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)對(duì)紙張樣品進(jìn)行測(cè)試。將紙張裁剪成規(guī)定尺寸的長(zhǎng)條狀試樣，寬度為15mm，長(zhǎng)度為250mm。將試樣兩端夾在抗張強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)的夾具中，保證試樣垂直且受力均勻。以恒定的拉伸速度（一般為10mm/min）對(duì)試樣施加拉力，直至試樣斷裂。試驗(yàn)機(jī)自動(dòng)記錄下試樣斷裂時(shí)的最大力值，根據(jù)公式計(jì)算出紙張的抗張強(qiáng)度。抗張強(qiáng)度的計(jì)算公式為：?????

??o?o|=\frac{F}{L\timesW}，其中F為斷裂時(shí)的最大力值（單位：N），L為試樣的長(zhǎng)度（單位：m），W為試樣的寬度（單位：m）。在撕裂強(qiáng)度測(cè)試中，按照GB/T455-2002《紙和紙板撕裂度的測(cè)定》標(biāo)準(zhǔn)，采用撕裂度儀進(jìn)行測(cè)試。將紙張裁剪成規(guī)定形狀和尺寸的試樣，一般為直角形，試樣的大小和形狀會(huì)影響測(cè)試結(jié)果，所以必須嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行裁剪。在撕裂度儀上，先將試樣的一端固定在夾具上，然后用擺錘對(duì)試樣進(jìn)行撕裂。擺錘在撕裂過程中消耗的能量與紙張的撕裂強(qiáng)度相關(guān)，撕裂度儀通過測(cè)量擺錘的能量變化來計(jì)算紙張的撕裂強(qiáng)度。記錄下紙張的撕裂強(qiáng)度數(shù)值，單位為mN。5.3.2對(duì)力學(xué)性能的影響及原因分析熒光乳液對(duì)漿紙力學(xué)性能的影響，從纖維間結(jié)合力等角度探討原因。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，適量添加二苯乙烯型熒光乳液對(duì)高得率漿紙的抗張強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度有一定的提升作用。當(dāng)熒光乳液添加量為[具體添加量]時(shí)，抗張強(qiáng)度從[初始抗張強(qiáng)度值]N/m提高到[添加后抗張強(qiáng)度值]N/m，撕裂強(qiáng)度從[初始撕裂強(qiáng)度值]mN提升至[添加后撕裂強(qiáng)度值]mN。這主要是因?yàn)闊晒馊橐褐械母叻肿映煞帜軌蛟诩垙埨w維之間形成一種類似于橋梁的結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了纖維間的結(jié)合力。這些高分子成分含有多個(gè)活性基團(tuán)，能夠與紙張纖維表面的羥基等基團(tuán)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成化學(xué)鍵或較強(qiáng)的分子間作用力，如氫鍵等。通過這些相互作用，纖維之間的連接更加緊密，在受到外力作用時(shí)，能夠更好地協(xié)同抵抗外力，從而提高了紙張的抗張強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度。然而，當(dāng)熒光乳液添加量超過一定范圍時(shí)，紙張的力學(xué)性能會(huì)出現(xiàn)下降趨勢(shì)。當(dāng)熒光乳液添加量增加到[過量添加量]時(shí)，抗張強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度分別下降至[下降后的抗張強(qiáng)度值]N/m和[下降后的撕裂強(qiáng)度值]mN。這是因?yàn)檫^量的熒光乳液會(huì)在紙張纖維表面形成一層較厚的包覆層，這層包覆層可能會(huì)阻礙纖維之間的直接接觸和結(jié)合，削弱了纖維間的結(jié)合力。過量的熒光乳液還可能會(huì)導(dǎo)致紙張內(nèi)部結(jié)構(gòu)變得疏松，使得紙張?jiān)谑芰r(shí)更容易發(fā)生變形和破壞，從而降低了力學(xué)性能。5.4表面性能5.4.1表面形貌觀察利用掃描電子顯微鏡（SEM）對(duì)添加熒光乳液前后的高得率漿紙表面形貌展開細(xì)致觀察。在低倍率下，未添加熒光乳液的高得率漿紙表面呈現(xiàn)出纖維交織的狀態(tài)，纖維之間存在明顯的空隙。纖維表面較為粗糙，有一些細(xì)小的木素顆粒附著在纖維表面，這是由于高得率漿中保留了較多的木素。在高倍率下，可以清晰地看到纖維表面存在許多溝壑和起伏，這些微觀結(jié)構(gòu)會(huì)影響紙張的表面性能。當(dāng)添加二苯乙烯型熒光乳液后，紙張表面形貌發(fā)生了顯著變化。在低倍率下，纖維之間的空隙明顯減小，這是因?yàn)闊晒馊橐褐械母叻肿映煞帜軌蛱畛湓诶w維之間，起到了一定的橋聯(lián)作用，使纖維之間的結(jié)合更加緊密。在高倍率下，纖維表面變得相對(duì)光滑，原本附著在纖維表面的木素顆粒被熒光乳液覆蓋，這不僅改善了紙張的外觀，還可能對(duì)紙張的其他性能產(chǎn)生影響。熒光乳液在纖維表面形成了一層均勻的薄膜，這層薄膜能夠有效阻擋外界環(huán)境對(duì)纖維的侵蝕，提高紙張的穩(wěn)定性。5.4.2表面性能分析分析熒光乳液對(duì)漿紙表面平滑度、抗水性等性能的影響。從表面平滑度來看，添加二苯乙烯型熒光乳液后，高得率漿紙的表面平滑度得到了明顯提高。采用別克平滑度儀對(duì)紙張表面平滑度進(jìn)行測(cè)試，未添加熒光乳液的紙張平滑度為[初始平滑度值]s，添加熒光乳液后，平滑度提升至[添加后平滑度值]s。這主要是因?yàn)闊晒馊橐褐械母叻肿映煞衷诩垙埨w維表面形成了一層均勻的薄膜，填充了纖維表面的溝壑和空隙，使得紙張表面更加平整。平滑度的提高有利于改善紙張的印刷適性，在印刷過程中，能夠使油墨更加均勻地分布在紙張表面，減少網(wǎng)點(diǎn)擴(kuò)大和油墨滲透，從而提高印刷質(zhì)量，使印刷品的色彩更加鮮艷、圖像更加清晰。在抗水性方面，熒光乳液對(duì)高得率漿紙也有一定的改善作用。通過接觸角測(cè)量?jī)x測(cè)量水滴在紙張表面的接觸角來評(píng)估紙張的抗水性。未添加熒光乳液的紙張表面接觸角為[初始接觸角值]°，添加熒光乳液后，接觸角增大至[添加后接觸角值]°。這表明熒光乳液能夠降低紙張表面的潤(rùn)濕性，使紙張具有更好的抗水性。其原因在于熒光乳液中的高分子成分具有一定的疏水性，在紙張表面形成的薄膜能夠阻止水分的滲透。在實(shí)際應(yīng)用中，提高紙張的抗水性可以使紙張?jiān)诔睗癍h(huán)境下保持較好的性能，不易發(fā)生變形、強(qiáng)度下降等問題，拓寬了紙張的應(yīng)用范圍，例如在包裝領(lǐng)域，抗水性好的紙張可以更好地保護(hù)包裝內(nèi)的物品不受潮損壞。六、結(jié)論與展望6.1研究成果總結(jié)本研究成功制備出性能優(yōu)良的二苯乙烯型熒光乳液，并深入探究了其在高得率漿紙中的應(yīng)用性能，取得了一系列具有重要理論和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的成果。在二苯乙烯型熒光乳液的制備方面，通過精心設(shè)計(jì)的多步親核取代反應(yīng)，以4,4'-二氨基二苯乙烯-2,2'-二磺酸（DSD酸）、三聚氯氰、對(duì)氨基苯磺酸和乙醇胺為原料，成功合成了二苯乙烯型熒光增白劑單體。在合成過程中，嚴(yán)格控制每一步反應(yīng)的溫度、pH值和反應(yīng)時(shí)間，確保反應(yīng)的順利進(jìn)行和產(chǎn)物的純度。例如，第一步反應(yīng)中，在0-5℃及pH值約為5的條件下，三聚氯氰與DSD酸反應(yīng)2.5h，生成含有一個(gè)氯原子的中間產(chǎn)物。后續(xù)反應(yīng)也在精準(zhǔn)控制的條件下依次進(jìn)行，最終得到了結(jié)構(gòu)明確、性能優(yōu)良的熒光增白劑單體。將合成的熒光增白劑單體通過乳液聚合技術(shù)制備成乳液。在乳液聚合過程中，選用十二烷基硫酸鈉（SDS）作為乳化劑，過硫酸鉀（KPS）作為引發(fā)劑，通過優(yōu)化乳化劑和引發(fā)劑的用量、反應(yīng)溫度、攪拌速度等參數(shù)，成功制備出粒徑小、穩(wěn)定性好、熒光強(qiáng)度高的二苯乙烯型熒光乳液。通過正交實(shí)驗(yàn)和單因素實(shí)驗(yàn)，確定了最佳制備工藝參數(shù)：反應(yīng)溫度75℃，反應(yīng)時(shí)間3h，原料配比（DSD酸、三聚氯氰、對(duì)氨基苯磺酸、乙醇