一种碳酸钙粉体增白剂和表面活性剂的制备方法及其应用与流程

本发明涉及一种碳酸钙粉体增白剂和表面活性剂，尤其是一种碳酸钙粉体增白剂和表面活性剂的制备方法及其应用。

背景技术：

我国通过开发新的材料科学技术以解决资源短缺和环境污染问题，且已形成了比较完善的材料科技体系，在材料领域的研发方面取得了长足进步，某些新材料领域具有明显的资源优势和技术优势，但自主创新能力较弱，具有自主知识产权的新材料产品及技术较少，尤其是在碳酸钙粉体和多用途荧光增白剂方面创新性不足。

荧光增白剂是一种能够发射荧光的染料，又称白色染料，是一种结构复杂的大分子有机化合物。荧光增白剂具有很高的光量子产率，对被处理的基质能有效地增白、増艳。荧光增白剂分子具有较大的共轭体系，能够吸收波长范围在300～400nm左右的紫外光，并发射出波长范围在420～450nm左右的蓝色荧光，从而弥补了基质中由于蓝光缺失而造成的视觉上的泛黄。通过弥补蓝光使人感到被处理的基质更洁白、更鲜艳。荧光增白剂被广泛地用于造纸、纺织、洗涤剂、塑料、油漆、涂料、油墨、皮革、紫外吸收剂、显影剂等诸多领域，市场需求非常巨大。

碳酸钙作为节能减排、绿色环保的矿物材料，由于其特殊的物理化学性质，以及价格低、原料广、无毒等特点而广泛地用于造纸、塑料、橡胶、油漆、涂料、人造岗石、胶粘剂和密封剂以及建材等行业，特别是当下大力倡导低碳经济，碳酸钙的应用领域和消费需求必将更加宽广和快速增长。碳酸钙粉体作为最大的填充材料，下游企业对其白度和色泽度均有较高要求，高品质碳酸钙产品市场需求迫切、巨大。

因此，研究开发新型高性能荧光增白剂已成为相关行业重要研究内容之一。通过科技创新，拓展荧光增白剂的应用领域和市场竞争力，对于节能减排、构建和谐会具有非常重要的意义。

技术实现要素：

针对上述不足，本发明旨在提供一种合成方法简便，原材料价格低廉，操作简单安全的碳酸钙粉体增白剂和表面活性剂的制备方法及其应用。

为了实现上述技术效果，本发明提供的技术方案是这样的：一种碳酸钙粉体增白剂和表面活性剂，其结构式如下所示：

如上所述一种碳酸钙粉体增白剂和表面活性剂的制备方法，包括下述步骤：

步骤1：将4,4'-二氨基二苯乙烯-2,2'-二磺酸与水混合，而后加三聚氯氰，控温反应2～4h；

步骤2：滴加二辛基甲基叔胺与丙酮按照1mmol：1ml的混合液，升温至30～40℃，控温反应6～8h；

步骤3：加对氨基苯甲酸，升温至90～100℃，控温反应8～10h；

步骤4：冷却至20～30℃，加入氯化钠，抽滤，真空干燥得碳酸钙粉体增白剂和表面活性剂；

其中，上述各原料的用量比例为：5～10mmol4,4'-二氨基二苯乙烯-2,2'-二磺酸：20～40ml水：10～20mmol三聚氯氰：11～22mmol二辛基甲基叔胺与丙酮的混合液：9～18mmol对氨基苯甲酸：20～40mmol氯化钠。

优选地，所述步骤1的反应温度为0～5℃。

优选地，所述步骤1反应体系的ph值为3～4。

优选地，所述步骤2反应体系的ph值为6～7。

优选地，所述步骤3反应体系的ph值为8～9。

优选地，所述的ph调节剂为饱和na2co3水溶液。

如上所述一种碳酸钙粉体增白剂和表面活性剂在碳酸钙粉体增白和表面活性剂方面的应用。

本发明与传统方法相比，具有以下优点：

1.本发明碳酸钙粉体增白剂和表面活性剂具有较好的水溶性，能与碳酸钙粉体表面离子发生有效化学键合，结合牢固度高；

2.本发明碳酸钙粉体增白剂和表面活性剂具有较强的紫外吸收性能，可以显著增白、增亮碳酸钙粉体，提升粉体品质；

3.本发明碳酸钙粉体增白剂和表面活性剂具有较强的表面活性，能显著降低水的表面张力。

附图说明

图1为实施例2的碳酸钙粉体增白剂和表面活性剂的核磁氢谱图；

图2为实施例2的碳酸钙粉体增白剂和表面活性剂的紫外吸收谱图；

图3为实施例2的碳酸钙粉体增白剂和表面活性剂的浓度与表面张力关系图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，对本发明的权利要求书做进一步的详细说明，但不构成对本发明的任何限制，任何在本发明的权利要求保护范围内所做的有限次修改，仍在本发明的权利要求保护范围内。

实施例1

5mmol4,4'-二氨基二苯乙烯-2,2'-二磺酸与20ml蒸馏水混合，搅拌，冰浴0～5℃，而后加入10mmol三聚氯氰，搅拌，用饱和na2co3水溶液维持反应体系的ph3～4，控温反应2h；滴加11mmol二辛基甲基叔胺与11ml丙酮混合液，升温反应体系至30～40℃，搅拌，用饱和na2co3水溶液维持反应体系的ph6～7，控温反应6h；而后加入9mmol对氨基苯甲酸，升温90～100℃，滴加饱和na2co3水溶液维持反应体系的ph8～9，控温反应8h。反应用薄层色谱确定反应终点。冷却至室温，加入20mmol氯化钠，搅拌、抽滤，真空干燥得碳酸钙粉体增白剂和表面活性剂，收率91％。

实施例2

8mmol4,4'-二氨基二苯乙烯-2,2'-二磺酸与35ml蒸馏水混合，搅拌，冰浴0～5℃，而后加入16mmol三聚氯氰，搅拌，用饱和na2co3水溶液维持反应体系的ph3～4，控温反应2h；滴加18mmol二辛基甲基叔胺与18ml丙酮混合液，升温反应体系至30～40℃，搅拌，用饱和na2co3水溶液维持反应体系的ph6～7，控温反应6h；而后加入15mmol对氨基苯甲酸，升温90～100℃，滴加饱和na2co3水溶液维持反应体系的ph8～9，控温反应8h。反应用薄层色谱确定反应终点。冷却至室温，加入36mmol氯化钠，搅拌、抽滤，真空干燥得一种碳酸钙粉体增白剂和表面活性剂，收率87％。

氢谱数据(400mhz；dmso-d6,δ):0.84(12h,4ch3),1.23(40h,4(ch2)5),1.53(8h,4ch2),2.61(6h,2ch3),2.86(8h,4ch2),7.6-8.05(16h,arhandch＝ch).

核磁氢谱见图1。

光学性能测试

紫外-可见光谱可以有效地测试荧光增白剂分子的共轭体系。把碳酸钙粉体增白剂和表面活性剂配制成浓度为10^-6mol/l的水溶液进行光学性能测试。测试结果表明，该碳酸钙粉体增白剂和表面活性剂有较强的紫外吸收性能，最大吸收峰位于351nm。

紫外吸收谱图见图2。

对碳酸钙粉体增白性能测试

配制碳酸钙粉体增白剂和表面活性剂质量浓度为0.01～0.03％的水溶液100ml，处理100g不同粒度和白度的重质或轻质碳酸钙粉体。具体做法如下：将不同粒径和白度的碳酸钙粉体放入适量上述浓度的溶液中，室温搅拌30min，抽干，干燥，即可得到高白、高亮碳酸钙粉体。实验结果证明，碳酸钙粉体增白剂和表面活性剂对不同品质的碳酸钙粉体有显著的增白、增亮效果，在浓度为0.02％时，处理粒度为800～2500目的碳酸钙粉体，其白度增加值介于1～2之间。

表面活性测试

应用吊环法对碳酸钙粉体增白剂和表面活性剂的水溶液进行了表面活性测试，实验结果表明，碳酸钙粉体增白剂和表面活性剂在低浓度时能明显地降低水的表面张力，具有优良的表面活性，在临界胶束浓度为3.72×10^-4mol/l时，表面张力为43.29mn/m。

浓度与表明张力关系图见图3。

该碳酸钙粉体增白剂和表面活性剂兼具增白碳酸钙粉体和降低水的表面张力的双重作用，是一种多用途荧光增白剂和表面活性剂，具有广阔的应用价值和推广空间。

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做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围内。