由于森林覆蓋面積的急劇下降,造紙工業(yè)面臨著原料短缺、環(huán)境污染和生產(chǎn)成本昂貴等問(wèn)題,而擴(kuò)大高得率漿的使用對(duì)于緩解我國(guó)木材資源缺乏、降低生產(chǎn)成本、減少污染、保護(hù)生態(tài)環(huán)境具有重要的意義。但是高得率漿中含有大量的木素和半纖維素,在外界條件如光、熱、水分、金屬離子等的影響下,容易發(fā)生返黃現(xiàn)象,這就限制了高得率漿的使用。目前抑制高得率漿返黃的方法很多,其中返黃抑制劑由于可操作性極強(qiáng),效果明顯,廣泛應(yīng)用于造紙行業(yè)。但是傳統(tǒng)小分子返黃抑制劑普遍存在溶解性差、毒性大,與紙張纖維的結(jié)合度不緊密以及功能單一等缺點(diǎn),這就限制了它們?cè)谠旒埞I(yè)中的應(yīng)用。若提高它們的溶解度,發(fā)揮助劑間的協(xié)同作用,或引入具有紫外吸收功能的納米硅球,就可以從不同方面減弱或抑制高得率漿的返黃,同時(shí)還可提高穩(wěn)定性,降低毒性。基于以上思路,本文合成了一系列新型萘酰亞胺返黃抑制劑。本文從水溶性的角度出發(fā),合成了四種返黃抑制劑,分別為陽(yáng)離子化萘酰亞胺返黃抑制劑、水溶性聚合型返黃抑制劑、多功能水溶性聚合型返黃抑制劑以及納米SiO_2負(fù)載熒光聚合物的返黃抑制劑,首先以4-溴-1,8-萘酐為原料,依次與乙醇胺,乙醇鈉反應(yīng),合成出小分子的萘酰亞胺熒光增白劑N-FBA,隨后對(duì)其進(jìn)行陽(yáng)離子化,制備出陽(yáng)離子萘酰亞胺熒光增白劑CN-FBA;其次合成出兩種水溶性聚合型返黃抑制劑,將小分子的萘酰亞胺熒光增白劑N-FBA與丙烯酰氯反應(yīng),生成萘酰亞胺熒光單體NFM,隨后將其與甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DMC)和丙烯酰胺(AM)反應(yīng),得到水溶性聚合型熒光增白劑(CPNA),之后再向其中引入紫外線(xiàn)吸收劑單體UVAM,合成出多功能水溶性聚合型熒光增白劑(MCPNA);最后以γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)為偶聯(lián)劑,將納米二氧化硅、熒光單體NFM、AM和DMC反應(yīng),制備出納米SiO_2負(fù)載熒光聚合物的返黃抑制劑(SiO_2-CPNA)。通過(guò)核磁共振氫譜、紅外光譜、凝膠滲透色譜法以及X射線(xiàn)光電子能譜對(duì)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征,通過(guò)熱重分析儀對(duì)產(chǎn)物的熱穩(wěn)定性進(jìn)行檢測(cè),利用透射電鏡和掃描電鏡對(duì)產(chǎn)物及涂布紙張形貌進(jìn)行檢測(cè),通過(guò)Zeta電位測(cè)定儀檢測(cè)溶液的陽(yáng)離子化程度,通過(guò)觀(guān)察溶液的溶解情況分析水溶性,采用紫外-可見(jiàn)光譜儀、熒光光譜儀測(cè)定產(chǎn)物的光學(xué)性能,最后在紫外老化箱中對(duì)涂布紙張進(jìn)行36 h的紫外老化實(shí)驗(yàn),來(lái)證實(shí)產(chǎn)物的返黃抑制性能。結(jié)果表明:陽(yáng)離子萘酰亞胺熒光增白劑水溶性好,與空白紙相比初始白度增加了0.16 ISO%,有增白效果,經(jīng)過(guò)36 h的紫外老化后,其白度為56.60 ISO%,返黃值為11.5,與空白紙相比,返黃值少降低了2.45,有返黃抑制效果。聚合型返黃抑制劑和多功能聚合型返黃抑制劑都具有良好的水溶性、成膜性及抗紫外老化性能,初始白度比空白紙分別高了2.64 ISO%和3.74 ISO%,經(jīng)過(guò)36 h的紫外老化后,涂布紙張白度分別為61.54 ISO%和62.68 ISO%,比初始白度降低了14.78 ISO%和14.74 ISO%。納米SiO_2負(fù)載熒光聚合物的返黃抑制劑不僅可以發(fā)揮不同基團(tuán)間的協(xié)同作用,而且穩(wěn)定性顯著提高,具有較強(qiáng)的抗紫外老化效果。經(jīng)36 h的紫外老化后,涂布紙張白度為63.58 ISO%,比初始白度降低了13.92 ISO%。
【學(xué)位單位】：陜西科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：TS727
【部分圖文】：

酯類(lèi)化合物具有工藝簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、紫外吸收范圍窄等特點(diǎn)紫外線(xiàn)吸收劑[21]，對(duì)于水楊酸酯類(lèi)化合物本身來(lái)說(shuō)，其不具在紫外光的作用下發(fā)生 Fries 型重排（見(jiàn)圖 1-2），轉(zhuǎn)換成具苯甲酮結(jié)構(gòu)，因此也被稱(chēng)為先驅(qū)型紫外線(xiàn)吸收劑。圖 1-2 在光的作用下水楊酸酯類(lèi)化合物的 Fries 型重排ig. 1-2 Fries-type rearrangement of salicylate compounds under light irradiat二苯甲酮類(lèi)化合物也是一種紫外線(xiàn)吸收劑，能夠抑制高得率漿酚式-醌式的互變異構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，如圖 1-3 所示，在紫外光作用物將激發(fā)能以低輻射能或熱能的方式釋放出去，通過(guò)降低高紙張的返黃，因?yàn)槠渥贤馕辗秶鷱V，幾乎對(duì)整個(gè)紫外區(qū)都有上目前使用最為廣泛的紫外線(xiàn)吸收劑。

逆的酚式-醌式的互變異構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，如圖 1-3 所示，在紫外光作用下，化合物將激發(fā)能以低輻射能或熱能的方式釋放出去，通過(guò)降低高得率抑制紙張的返黃，因?yàn)槠渥贤馕辗秶鷱V，幾乎對(duì)整個(gè)紫外區(qū)都有較強(qiáng)工業(yè)上目前使用最為廣泛的紫外線(xiàn)吸收劑。圖 1-3 紫外光下鄰羥基二苯甲酮的作用機(jī)理Fig. 1-3 The action mechanism of o-hydroxybenzophenone under ultraviolet radiatio三唑類(lèi)紫外線(xiàn)吸收劑在市場(chǎng)上的品種數(shù)量位居第二，僅次于二苯甲酮甲酮類(lèi)化合物的作用機(jī)理相似，主要吸收波長(zhǎng)范圍位于 300~400nm 區(qū)域的光線(xiàn)幾乎沒(méi)有吸收，在紫外光的作用下，會(huì)形成不穩(wěn)定的酚式，很快會(huì)散發(fā)能量回到基態(tài)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。整個(gè)過(guò)程中效率較高，因此其性[22]。苯并三唑類(lèi)化合物的互變異構(gòu)體結(jié)構(gòu)如圖 1-4 所示。

基于萘酰亞胺的高得率漿返黃抑制劑的合成與性能研究水楊酸酯類(lèi)化合物具有工藝簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、紫外吸收范圍窄等特點(diǎn)，是上應(yīng)用最早的紫外線(xiàn)吸收劑[21]，對(duì)于水楊酸酯類(lèi)化合物本身來(lái)說(shuō)，其不具備吸能力，但它可在紫外光的作用下發(fā)生 Fries 型重排（見(jiàn)圖 1-2），轉(zhuǎn)換成具有極吸收能力的二苯甲酮結(jié)構(gòu)，因此也被稱(chēng)為先驅(qū)型紫外線(xiàn)吸收劑。

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本文編號(hào)：2819700