CN107602492A - 一种两性丙烯酸酯季铵盐荧光增白剂的合成与应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种两性丙烯酸酯季铵盐荧光增白剂的合成与应用，其特征在于，所述的一种两性丙烯酸酯季铵盐荧光增白剂的结构式为式1。本发明的目的在于提供一种两性丙烯酸酯季铵盐荧光增白剂的合成与应用，该合成方法简单，原材料价格低廉，工艺绿色环保。采用本发明两性丙烯酸酯季铵盐荧光增白剂处理后纸张具有较高的白度值，是一种新型高性能荧光增白剂。

Description

一种两性丙烯酸酯季铵盐荧光增白剂的合成与应用

技术领域

本发明涉及荧光增白剂技术领域，具体涉及一种两性丙烯酸酯季铵盐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，尤其是在高性能荧光增白剂方面创新性不足。

荧光增白剂是一类非常重要的光学增白助剂，它们的分子能够有效吸收紫外光，从而辐射出可见蓝色荧光，荧光增白剂能有效弥补基质缺乏蓝光而显示发黄和陈旧外观，显著地提升被处理基质的白度。荧光增白剂常用于洗涤剂、纺织、涂料和塑料等行业。中国是荧光增白剂的主要产地，也是第一消耗大国。荧光增白助剂作为一种工业产品，是我国用途最广、利润和附加价值最大的一种工业材料之一。

荧光增白剂产品主要有十六个品种，二苯乙烯类是其中的主要产品。VBL是二苯乙烯荧光增白剂的重要产品，因其加工过程简单方便，备受生产企业青睐，它的生产量大约占市场份额的百分之六十五左右。但VBL易发生光致异构现象，耐光性较差，荧光和增白效率降低等因素，应用领域受到不同程度的限制。随着我国不断的发展和科研取得突破性成就，现有荧光增白剂产品已经远远不能满足工业发展的需求。因此，研究开发一种高性能荧光增白剂是现阶段我国科研工作者的课题之一。

发明内容

针对上述不足，本发明的目的在于提供一种两性丙烯酸酯季铵盐荧光增白剂的合成与应用，该两性丙烯酸酯季铵盐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。通过测试两性丙烯酸酯季铵盐荧光增白剂的荧光发射性能、对纸张的增白效果，可以明显看出该两性丙烯酸酯季铵盐荧光增白剂具有较强的荧光发射性能、对纸张具有较强的键合力和显著的增白效果，是一种新型高性能荧光增白剂，具有极大的推广和应用空间。

具体来说，本发明的方案为：一种两性丙烯酸酯季铵盐荧光增白剂，所述的一种两性丙烯酸酯季铵盐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两性丙烯酸酯季铵盐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：然后将苯胺加入到步骤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，使一种两性丙烯酸酯季铵盐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、苯胺、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。

在上述一种两性丙烯酸酯季铵盐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。

在上述一种两性丙烯酸酯季铵盐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。

在上述一种两性丙烯酸酯季铵盐荧光增白剂的合成方法中，pH值用10％Na₂CO₃水溶液调控。

在上述一种两性丙烯酸酯季铵盐荧光增白剂的合成方法中，所述的甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯溶液中每20mmol甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯对应10mL有机溶剂丙酮。

在上述的一种两性丙烯酸酯季铵盐荧光增白剂的合成方法中，所述的步骤1的反应时间为1.5～2小时，所述的步骤2的反应时间为5～6小时，所述的步骤3的反应时间为9～10小时。

在上述一种两性丙烯酸酯季铵盐荧光增白剂的合成方法中，步骤4中的无机盐为氯化钠。

在上述一种两性丙烯酸酯季铵盐荧光增白剂的合成方法中，所述的步骤1中，4,4'-二氨基二苯乙烯-2,2'-二磺酸水溶液以滴加的形式加入到三聚氯氰水溶液中；

所述的步骤3中甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯溶液以滴加的形式加入到步骤2的反应混合物中。

另外本发明还提供了如上述的一种两性丙烯酸酯季铵盐荧光增白剂的用途，其用于纸张的荧光增白和增亮。

本发明与传统方法相比，具有以下优势：

1.本发明一种两性丙烯酸酯季铵盐荧光增白剂不仅能与纸张表面离子发生有效化学键合，还能与有机载体发生有效结合，结合牢固度更高，耐候性能更好。

2.本发明一种两性丙烯酸酯季铵盐荧光增白剂具有较强的荧光发射性能，可以明显的增白纸张。

附图说明

图1为实施例1的一种两性丙烯酸酯季铵盐荧光增白剂水溶液的光学性能测试中荧光发射光谱图。

具体实施例

下面结合具体实施方式对本发明的权利要求做进一步的详细说明，但不构成对本发明的任何限制，任何在本发明权利要求范围内所做有限的修改，仍在本发明的权利要求保护范围内。

实施例1

20.5mmol三聚氯氰加到250mL冰水中，冰浴。而后滴加10mmol 4,4'-二氨基二苯乙烯-2,2'-二磺酸(DSD酸)与200mL蒸馏水、Na₂CO₃的混合液，搅拌，0℃，反应2h。加入20mmol苯胺，升温至35℃，滴加10％Na₂CO₃水溶液维持体系的pH 6，控温反应6h。而后滴加22mmol二乙氨基甲基丙烯酸乙酯与11mL丙酮混合液，升温至90℃，滴加10％Na₂CO₃水溶液维持体系的pH9，控温反应10h。用薄层色谱技术监测三步反应终点。冷却至室温，加入60g氯化钠，搅拌、抽滤，真空干燥得一种两性丙烯酸酯季铵盐荧光增白剂，收率88.5％。

实施例2

20.5mmol三聚氯氰加到250mL冰水中，冰浴。而后滴加10mmol 4,4'-二氨基二苯乙烯-2,2'-二磺酸(DSD酸)与200mL蒸馏水、Na₂CO₃的混合液，搅拌，3℃，反应1.5h。加入20mmol苯胺，升温至40℃，滴加10％Na₂CO₃水溶液维持体系的pH 7，控温反应5h。而后滴加22mmol二乙氨基甲基丙烯酸乙酯与11mL丙酮混合液，升温至80℃，滴加10％Na₂CO₃水溶液维持体系的pH 8，控温反应9h。用薄层色谱技术监测三步反应终点。冷却至室温，加入60g氯化钠，搅拌、抽滤，真空干燥得一种两性丙烯酸酯季铵盐荧光增白剂，收率85％。

实施例3

20.5mmol三聚氯氰加到250mL冰水中，冰浴。而后滴加10mmol 4,4'-二氨基二苯乙烯-2,2'-二磺酸(DSD酸)与200mL蒸馏水、Na₂CO₃的混合液，搅拌，5℃，反应2h。加入20mmol苯胺，升温至37℃，滴加10％Na₂CO₃水溶液维持体系的pH 6.5，控温反应5.5h。而后滴加22mmol二乙氨基甲基丙烯酸乙酯与11mL丙酮混合液，升温至85℃，滴加10％Na₂CO₃水溶液维持体系的pH 8.5，控温反应10h。用薄层色谱技术监测三步反应终点。冷却至室温，加入60g氯化钠，搅拌、抽滤，真空干燥得一种两性丙烯酸酯季铵盐荧光增白剂，收率87％。

光学性能测试

本发明采用荧光发射光谱对本发明产物进行光学性能测试，荧光发射光谱如图1所示。

一种两性丙烯酸酯季铵盐荧光增白剂配制成浓度为10^-6mol/L的水溶液进行光学性能测试。测试结果表明，一种两性丙烯酸酯季铵盐荧光增白剂具有较强的荧光发射性能。

纸张增白和增亮性能测试

配制不同浓度(0.2％～2％，即为：两性丙烯酸酯季铵盐荧光增白剂占滤纸的百分比)的一种两性丙烯酸酯季铵盐荧光增白剂，浴比为1：60，将直径7cm中速定性滤纸均正面向上室温染色30分钟，取出自然凉干，按标准方法测试染色滤纸的白度值。实验结果表明，在不同的染色浓度条件下，该两性丙烯酸酯季铵盐荧光增白剂对滤纸都具有较好的增白效果，在染色浓度为0.5％时，该两性丙烯酸酯季铵盐荧光增白剂对滤纸的增白效果最佳，处理后的滤纸的白度值为96.7(未处理滤纸的白度值为81.5)。该两性丙烯酸酯季铵盐荧光增白剂是一种高性能荧光增白剂，具有重要的使用价值和应用前景。

以上所述的仅为本发明的较佳实施例，凡在本发明的精神和原则范围内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种两性丙烯酸酯季铵盐荧光增白剂，其特征在于，所述的一种两性丙烯酸酯季铵盐荧光增白剂的结构式为式1。

2.一种两性丙烯酸酯季铵盐荧光增白剂的合成方法，其特征在于，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：然后将苯胺加入到步骤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，使一种两性丙烯酸酯季铵盐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、苯胺、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。

3.根据权利要求2所述的一种两性丙烯酸酯季铵盐荧光增白剂的合成方法，其特征在于，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。

4.根据权利要求2所述的一种两性丙烯酸酯季铵盐荧光增白剂的合成方法，其特征在于，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。

5.根据权利要求2或4所述的一种两性丙烯酸酯季铵盐荧光增白剂的合成方法，其特征在于，pH值用10％Na₂CO₃水溶液调控。

6.根据权利要求2所述的一种两性丙烯酸酯季铵盐荧光增白剂的合成方法，其特征在于，所述的甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯溶液中每20mmol甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯对应10mL有机溶剂丙酮。

7.根据权利要求2所述的一种两性丙烯酸酯季铵盐荧光增白剂的合成方法，其特征在于，所述的步骤1的反应时间为1.5～2小时，所述的步骤2的反应时间为5～6小时，所述的步骤3的反应时间为9～10小时。

8.根据权利要求2所述的一种两性丙烯酸酯季铵盐荧光增白剂的合成方法，其特征在于，步骤4中的无机盐为氯化钠。

9.根据权利要求2所述的一种两性丙烯酸酯季铵盐荧光增白剂的合成方法，其特征在于，所述的步骤1中，4,4'-二氨基二苯乙烯-2,2'-二磺酸水溶液以滴加的形式加入到三聚氯氰水溶液中；

所述的步骤3中甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯溶液以滴加的形式加入到步骤2的反应混合物中。

10.权利要求1所述的一种两性丙烯酸酯季铵盐荧光增白剂的用途，其特征在于，用于纸张的荧光增白。