水性聚氨酯 （WPU）是指聚氨酯 （PU）溶于水或分散于水中而形成的穩(wěn)定乳液， 由于 WPU 是以水為介質(zhì)，故具有無毒、不污染環(huán)境、不燃、節(jié)能和容易加工等諸多優(yōu)點，已廣泛用于織物整理、涂料、膠粘劑和皮革涂飾等領域，并已成為人們研究和關注的焦點。 另外，水性聚氨酯還具有良好的物理機械性能 、耐磨、耐寒 、富有彈性和耐有機溶劑等優(yōu)點， 是具有較大發(fā)展前途的綠色環(huán)保材料。

      熒光增白劑是一類可吸收紫外光、 發(fā)射藍色光或紫藍色光的熒光物質(zhì)。其具有增白作用的原因在于，吸附熒光增白劑的物質(zhì)不僅能將照射在物體上的可見光發(fā)射出來， 而且還能將不可見的紫外光轉化為可見的藍色光或藍紫色光反射出來， 增加了物體對光的反射率； 由于反射出來的可見光強度超過了物體原可見光的強度，故看上去物體的白度增加了，即物體被熒光增白劑增白了。 熒光增白劑吸收光波的波長為 300～400 nm，反射熒光波長為 420～500 nm。 熒光增白劑的另一個增白原因可借助光學中的互補色原理加以說明。 研究發(fā)現(xiàn)， 白色物體變黃是由于從被照射物體上反射出來的光線中藍色光強度相對降低所致。 因此， 早期人們使用某些藍色對織物上藍，以掩蓋其泛黃現(xiàn)象，但卻引起織物亮度下降，在視覺上產(chǎn)生了暗淡的感覺。洗滌劑中使用的熒光增白劑會發(fā)出藍色或藍紫色的熒光，從而恢復了織物的白色，目前已廣泛用于造紙、紡織、塑料、涂料、合成洗滌劑和皮革等領域中。 本文著重討論了乳液的 pH 值、 熒光增白劑用量及其添加方式對WPU 增白效果的影響。

1.性能測試

1.1膜的制備
      將制得的 WPU 乳液倒入隔離紙中，水平放置、室溫風干，取出成膜；然后將薄膜放入 80 烘箱中烘干 4～5 h，取出置于干燥器中自然冷卻，備用。

1.2透射電鏡（TEM）測試
      使用透射電子顯微鏡進行測定。  分辨率為1nm，放大倍數(shù)最大為 20 萬倍。

1.3pH 測定
      使用 pH 計進行測定

2.結果與討論

2.1熒光增白劑用量對 WPU 增白效果的影響
      一般熒光增白劑用量很少就可以達到理想的增白效果，適用于各種聚合物及塑料的增白改性，具有良好的兼容性、光牢度和熱穩(wěn)定性。因此研究熒光增白劑在 WPU 乳液中的應用也需要最優(yōu)的性價比 ，即熒光增白劑用量最少得到的增白效果最好。

      熒光增白劑在 WPU 中的增白作用主要表現(xiàn)在乳液及其膠膜的增白性能方面。 脂肪族和芳香族的 WPU 膠膜在較短時間里呈透明狀 ， 但芳香族的WPU 在久置或受戶外光照后易發(fā)生黃變現(xiàn)象，使其應用受到限制。 因此， 熒光增白劑的增白效果表現(xiàn)在體系中添加了適量的熒光增白劑后， 會使膠膜帶有藍光，而藍色與黃色互為補色，通過增加藍光部分的反射來遮蓋基體的微黃色， 從而得到增白效果。

      由表 1 可知， 熒光增白劑用量對 WPU 乳液的穩(wěn)定性和增白效果（藍光效應）影響較大，其膠膜的藍光效果隨熒光增白劑用量的增加呈先增后減的趨勢（出現(xiàn)峰值）。 這是由于熒光增白劑的最佳用量與 WPU 基體的飽和度有關。 熒光增白劑是以分子狀態(tài)或凝聚體狀態(tài)溶解分散在 WPU 溶液及其膠膜中，這就存在著相容飽和度的問題（見圖 1）。 當 w（熒光增白劑）＜0.008%（即最佳用量）時，WPU 基體中的熒光增白劑未達到飽和， 藍光隨熒光增白劑用量的增加而增強；當 w（熒光增白劑）＞0.008%時，熒光增白劑在 WPU 中因飽和過度而析出， 并且聚集成粒徑較大的團聚體， 而團聚體不僅不能發(fā)揮熒光增白劑的增白作用， 而且其自身的色光還干擾和破壞了熒光增白劑所發(fā)出的藍紫色光， 有時甚至會起到相反的效果（使其發(fā)黃），從而顯著降低了熒光增白劑的增白效果。

2.2pH 值對 WPU 體系性能的影響
      目前，國內(nèi)研究的 WPU 大部分屬于陰離子型，而陰離子型 WPU 乳液一般呈中性或堿性。 所以本實驗僅對 pH≥7 的體系中， 增白劑在 WPU 乳液中的分散情況進行研究 （見表 2）；其中堿溶液主要有 TEA 稀釋溶液和 NaOH 稀釋溶液。

      由表 2 可知， 無論是有機胺還是 NaOH 稀釋溶液， 它們對熒光增白劑在 WPU 中的分散穩(wěn)定性和增白效果的差異不明顯，即在同一 pH 值條件下，乳液的顏色和穩(wěn)定性不受堿類型的影響 ； 當 pH=7～9時， 熒光增白劑在 WPU 中的分散穩(wěn)定性和顏色都較好；當 pH≥10 時 ，變化較明顯 ，乳液呈白渾且黃綠色下降得很快。 這種現(xiàn)象可能是由于 WPU 乳液自身在強堿條件下變渾遮蓋了熒光增白劑的顏色，從而導致乳液微黃綠色下降得很快； 也可能是由于熒光增白劑在強堿作用下， 不利于其增白作用的發(fā)揮。 這些情況都有待于進一步論證。

2.3增白劑添加方式對 WPU 增白效果的影響
      熒光增白劑 KSN 具有良好的耐高溫性能，因此在預聚體（60～65 ）時將熒光增白劑加入到樹脂體系中， 不會因溫度而影響熒光增白劑自身的某些性能。 表 3 列出了兩種添加方式對 WPU 增白效果的影響。

      由表 3 可知， 兩種添加方式對 KSN 在 WPU 中的分散穩(wěn)定性及外觀影響不明顯， 但建議選擇熒光增白劑直接加入 WPU 乳液中較妥。 因為 WPU 乳液的pH 值較穩(wěn)定（一般為 7.0～8.5），這對熒光增白劑的分散更有利。

3.結 論

（1）每種熒光增白劑在 WPU 乳液基體中都有一定的相容飽和度。低于此飽和度時，熒光增白劑在 WPU 膠膜中的藍光效果隨其用量的增加而增強；超過此飽和度時，由于形成熒光增白劑的團聚體，故藍光效果隨其用量的增加而降低。

（2）由于陰離子型 WPU 在 pH 值較低時自身的穩(wěn)定性較差， 故僅對其在堿性條件下的穩(wěn)定性進行研究。 當 pH=7～9 時，熒光增白劑在 WPU 中分散穩(wěn)定性和增白效果都較好； 當 pH≥10 時， 變化較明顯，乳液呈白渾狀、增白效果不佳。

（3）在添加方式上宜采用熒光增白劑直接加入水性聚氨酯乳液中，所得乳液及其膠膜都相對穩(wěn)定且增白效果較好。 采用熒光增白劑可改善 WPU（特別是芳香族）易黃變等問題，使其在涂料、織物等領域中具有更好的使用性能，應用范圍更為廣闊。

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