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高得率浆的扩大使用能够有效解决造纸工业面临的木材资源匮乏和环境污染两大问题,但是由于是保留木素式漂白,所以高得率浆容易光诱导返黄,这一缺点极大地限制了高得率浆的应用。荧光增白剂是造纸工业上用于抑制高得率返黄的重要助剂,其中以双三嗪氨基二苯乙烯型荧光增白剂应用最为广泛,但是其存在光稳定性差,对人体有一定刺激性,泛黄点低等诸多缺点,所以本文分别利用层状双金属氢氧化物(LDH)和纳米SiO2对其进行改性,目的在于提高其抗紫外老化性能的同时避免其与皮肤直接接触,减少刺激性。另外,碳量子点是一种新型的环保的荧光材料,但是其荧光性能较差,达不到使用要求,所以本文利用LDH对其进行改性,提高其荧光发射性能。最后,通过模拟日光加速老化试验研究了杨木APMP纸浆的光诱导返黄机理,并以文中合成的返黄抑制剂为例,探讨了无机-有机复合返黄抑制剂对高得率浆的抑制返黄机理。具体研究内容如下:(1)利用共沉淀法成功将二苯乙烯型荧光小分子插层进入LDH层间,制备出二苯乙烯型荧光小分子插层LDH返黄抑制剂(FBs-LDH)。紫外-可见光谱表明紫外光照3 h后反式异构体与顺式异构体的比例从改性前的0.41增加到4.99,说明插层后产物的光稳定性显著提高;荧光光谱显示FBs-LDH的激发光谱和发射光谱具有良好的镜面对称性,而且FBs-LDH的Δσ为5567 cm-1,明显低于传统荧光增白剂VBL(6250 cm-1);另外FBs-LDH的荧光量子产率达到0.546;紫外老化试验显示用FBs-LDH处理过的纸样比空白纸张的白度高出17个白度单位,PC值分别比空白样低7.5,因此FBs-LDH的应用不仅能提高纸张白度,还对于纸张具有很好的抑制返黄效果。(2)将二苯乙烯型荧光高分子与PVA、双金属氢氧化物LDH通过水热反应法进行复合,制备得到高分子返黄抑制剂PFB/PVA/LDH。产物不仅具有优异的热稳定性,而且对紫外光具有良好的屏蔽作用;紫外老化试验证明PFB/PVA/LDH在纸张上应用时体现出良好的抗紫外老化作用,它不仅能提高纸张的初始白度(可达101.46 ISO%),还能显著提高纸张的抗返黄性能(紫外老化36h后,白度为91.97 ISO%,PC值最小);SEM显示PFB/PVA/LDH在纸张表面具有良好的成膜性能,纸样平滑度和抗张强度测试结果显示随着PFB/PVA/LDH施胶量的增加,纸样的平滑度和抗张强度也随之提高,而且当施胶量为0.4 g·m-2时,平滑度和抗张强度分别达到94.3 s和2.81 m·s-1,而空白纸样的平滑度和抗张强度分别为37.5 s和0.70 m·s-1。(3)利用层层自组装法将碳量子点与LDH进行复合,制备得到的复合返黄抑制剂CQD-LDH环保无毒,具有优良的光稳定性和荧光性能,而且改性后产物的荧光量子产率高达0.326;紫外老化试验发现处理后纸张初始白度为78.21 ISO%(空白纸样71.35 ISO%),紫外老化36 h后纸样白度为66.27ISO%,比老化后空白纸张的纸面白度(4.23 ISO%)高出12.04个白度单位,说明CQD-LDH对纸张具有良好的增白效果和返黄抑制作用。(4)利用硅烷偶联剂将二苯乙烯荧光小分子与SiO2连接起来,制备出SiO2负载二苯乙烯型荧光小分子返黄抑制剂SiO2-FBs。SiO2-FBs具有良好的热稳定性和光稳定性,对紫外光可以全覆盖吸收。荧光光谱表明SiO2-FBs发生荧光猝灭时KH540-FBs的掺量为0.14%,最佳的pH使用范围是中性,荧光量子产率为0.416;纸样白度测试发现经过SiO2-FBs处理的手抄纸白度随着施胶量的增加呈现先增大后减小的变化趋势,而且最大初始白度对应的的施胶量为1.0 wt%;对应的初始白度为79.15 ISO%(空白纸样72.49 ISO%),紫外老化36 h后纸样白度为68.47 ISO%,比老化后空白纸张的白度(59.89ISO%)高出8.58个白度单位,说明SiO2-FBs对纸张具有良好的增白效果和返黄抑制作用。(5)将两种二苯乙烯荧光高分子与TEOS共同水解,制备了两种SiO2负载的二苯乙烯型荧光高分子返黄抑制剂SiO2-PFBs。SiO2-PFBs具有良好的热稳定性和光稳定性,另外由于水解过程中高分子的参与,SiO2-PFBs纳米球的均一性和完整性较SiO2均有所下降;荧光光谱表明SiO2-PFBs发生荧光猝灭时对应的PFBs的掺量分别为0.14%和0.16%。纸样白度测试发现经过SiO2-PFBs处理的手抄纸最大初始白度对应的施胶量均为0.6 wt%,对应的初始白度分别为83.69 ISO%和81.53 ISO%,紫外老化36 h后比空白纸张老化后的白度分别高14.62 ISO%和12.68 ISO%;另外老化后空白纸样和经过SiO2-PFBs1和SiO2-PFBs2处理的纸张的PC值分别为9.818,7.397和7.569,说明SiO2-FBs对纸张不仅具有良好的增白效果,还具有返黄抑制作用。(6)对杨木APMP纸浆进行模拟日光加速老化试验,并利用红外光谱,紫外-可见光谱和XPS对老化前后的纸样进行检测,推测杨木APMP纸浆光诱导返黄机理主要有两个途径:(a)木素分子中的酚羟基在光和热的作用下生成苯氧自由基,苯氧自由基在氧气作用下直接生成有色的醌式结构;(b)木素分子中含有α-羰基的苯甲酰基芳基醚发生β-O-4在光照和过氧自由基存在下发生光解断裂,生成苯氧自由基结构和α-羰基结构,其中苯氧自由基继续反应生成发色团。抑制杨木APMP纸浆光诱导返黄机理如下:(a)利用PFB/PVA/LDH对纸样进行处理后,由于PFB/PVA/LDH对紫外光存在一定的屏蔽作用,导致直接接触纸样的紫外光强度减弱,延缓了纸样的紫外老化速度,由此起到抑制纸样返黄的作用;(b)利用SiO2-PFBs2对纸样进行处理后,SiO2-PFBs2的存在一方面减弱了紫外光到达纸样时的强度,另一方面SiO2-PFBs2能够有效阻止体系中过氧自由基的生成,从而大大降低了木素老化反应的速率,从而达到抑制纸样光诱导返黄的目的。