Принцип отбеливания и метод обнаружения оптических отбеливателей

Оптические отбеливатели (OBA) — это класс функциональных химикатов, широко используемых в таких отраслях, как текстильная, бумажная, пластмассовая и моющая. Они усиливают белизну и яркость объектов, поглощая ультрафиолетовый свет и испуская сине-фиолетовый свет, тем самым улучшая визуальную привлекательность продуктов. В практическом применении понимание принципов отбеливания и проявления цвета оптических отбеливателей и методов их обнаружения имеет решающее значение для обеспечения качества и безопасности продукции. В этой статье будет систематически проанализирован механизм действия, технология обнаружения и промышленное применение оптических отбеливателей .

Что такое оптические отбеливатели?

Белые вещества обычно немного поглощают синий свет в диапазоне 450-480 нм в видимом свете, что приводит к недостаточному синему цвету, делая его слегка желтым и давая людям ощущение возраста. С этой целью люди предпринимали различные меры, чтобы сделать предметы белее и ярче . Флуоресцентный отбеливающий агент (FWA) — важная функциональная добавка, бесцветное органическое соединение, способное поглощать невидимый ультрафиолетовый свет (диапазон длин волн 300–400 нм), а затем излучать сине-фиолетовую флуоресценцию (диапазон длин волн 420–480 нм), видимую невооруженным глазом, восполняя потерю цвета, вызванную желтым тоном на поверхности объекта, тем самым делая материал более ярким и белым.

Принцип отбеливания с помощью оптических отбеливателей

Оптические отбеливатели поглощают ближний ультрафиолетовый свет с высокой энергией, чтобы заставить свои молекулы войти в возбужденное состояние, а затем возбужденные молекулы переходят в основное состояние с более низкой энергией и испускают флуоресценцию. Из-за потери энергии длина волны излучаемой флуоресценции становится длиннее, около 450 нм синего света. Желтый цвет пожелтевших объектов может быть компенсирован синим светом, отраженным оптическими отбеливателями, тем самым увеличивая видимую белизну объектов. Поскольку интенсивность излучаемого света превышает интенсивность исходного видимого света, проецируемого на обработанный объект, создается слегка окрашенный эффект отбеливания.

Проще говоря, принцип проявления цвета оптических отбеливателей делится на следующие две части:

· Поглощение и излучение:
Молекулярная структура оптических отбеливателей содержит сопряженную систему, которая может поглощать энергию коротковолнового ультрафиолетового света и испускать сине-фиолетовую флуоресценцию после электронного перехода.

· Эффект цветовой компенсации:
излучаемая сине-фиолетовая флуоресценция накладывается на отраженный свет материала, компенсируя исходный желтый или серый тон материала, делая его более белым и ярким.

Факторы, влияющие на отбеливание

Тип
источника : Оптические отбеливатели лучше всего работают при источниках света с высоким содержанием УФ-излучения (например, дневной свет или стандартный источник света D65), но не видны при свете ламп накаливания.

· Характеристики поверхности материала:
адсорбционные свойства материала, шероховатость и базовый цвет будут влиять на фактический эффект отбеливателя.

Почему нам следует тестировать оптические отбеливатели ?

Использование оптических отбеливателей играет важную роль во многих областях, но их обнаружение стало критически важным по следующим причинам:

1. Контроль качества
оптических отбеливателей может гарантировать, что продукция соответствует целевым стандартам белизны и повышает конкурентоспособность на рынке.

2. Безопасность и соответствие нормативным требованиям

Некоторые оптические отбеливатели могут быть потенциально вредны для человека или окружающей среды (например, вызывать кожную аллергию, быть экологически токсичными).

Нормативные акты в различных отраслях промышленности (например, регламент ЕС REACH) требуют ограничений или маркировки использования отбеливателей.

3. Обнаружение подделки или незаконного использования
В таких отраслях, как текстильная промышленность и производство упаковки для пищевых продуктов, незаконное добавление оптических отбеливателей необходимо контролировать с помощью методов обнаружения.

4. Требования по охране окружающей среды
С продвижением концепции устойчивого развития тестирование воздействия оптических отбеливателей на окружающую среду стало ключевым этапом в оценке экологичности продукции.

Методы обнаружения оптических отбеливателей

Методы обнаружения оптических отбеливателей в основном основаны на их физических и оптических свойствах. Ниже в основном представлены несколько распространенных методов оптического обнаружения и их характеристики:

1. Метод спектрального отражения

Основной принцип :

Используйте спектрофотометр или колориметр 3nh для измерения цвета образца под УФ- и УФ-не-излучением и сравните данные, чтобы отделить эффект флуоресценции. Характеристики спектра излучения оптических отбеливающих агентов (420-480 нм) сформируют пик в результате, и анализ его интенсивности может оценить содержание и эффект отбеливающего агента.

Приложение :

· Определить равномерность распределения оптических отбеливателей в различных материалах.

· Сравните действие отбеливателей при различных условиях процесса.

· Проанализируйте эффективность светоизлучения осветлителя.

· Наблюдайте за поведением отбеливателей под воздействием УФ-излучения.

2. Метод наблюдения за облучением источника ультрафиолетового света

Основной принцип:

Поместите образец для тестирования (например, бумагу, текстиль, пластик и т. д.) в темную комнату или в слабоосвещенную среду, чтобы эффект флуоресценции под ультрафиолетовым светом был более очевиден. Используйте стандартный источник света, соответствующий цветному световому коробу, включите источник УФ-света и наблюдайте невооруженным глазом, испускает ли образец флуоресценцию, которая выглядит как сине-белый или сине-фиолетовый блеск.

приложение:

· Простая и прямая проверка наличия оптических отбеливателей

· Подходит для первоначального скрининга и крупномасштабного тестирования.

· Ограничено качественным анализом, невозможно точно определить концентрацию отбеливающего агента

3. Колориметрия

Основной принцип:

Значение цветности образца измеряется с помощью спектрофотометра, используя цветовое пространство CIE Lab, путем измерения значений L* (яркость), a* (красно-зеленый оттенок) и b* (желто-синий оттенок) образца при стандартном источнике света (например, D65). Значение b* образцов, содержащих оптический отбеливатель , обычно уменьшается, что указывает на уменьшение желтого оттенка.

приложение:

· Проверяет однородность цвета материалов, обработанных оптическими отбеливателями.

· Анализируйте изменения цвета под разными источниками света.

Ключевые показатели:

· Уменьшение значения b* указывает на меньший желтоватый оттенок материала, т.е. на лучший отбеливающий эффект.

· Увеличение значения L* соответствует увеличению яркости.

4. Анализ ВЭЖХ (высокоэффективная жидкостная хроматография)

Основной принцип:

ВЭЖХ используется для разделения и количественного определения молекулярных компонентов оптических отбеливателей , что подходит для количественного анализа сложных образцов.

приложение:

· Обнаружение остатков отбеливателей в текстиле, бумаге или моющих средствах.

· Определите чистоту и продукты распада отбеливателей.