王红强,董春艳,马飞飞,甘宏宇,季东峰,程德文
(1.彩客化学(东光)有限公司,河北 沧州 061600;2.河北省染料与颜料中间体工程技术研究中心,河北 沧州 061600;3.山西青山化工有限公司,山西 运城 044100)
我国造纸用荧光增白剂产品标准化的概况及发展思考
王红强1,董春艳1,马飞飞1,甘宏宇3,季东峰3,程德文2
(1.彩客化学(东光)有限公司,河北 沧州061600;2.河北省染料与颜料中间体工程技术研究中心,河北 沧州 061600;3.山西青山化工有限公司,山西 运城044100)
该文全面系统地介绍了我国造纸用荧光增白剂主要产品标准化工作的发展历程,详细阐述了每项标准的标准编号和标准名称,标准所规定的对产品的技术要求,对我国造纸用荧光增白剂标准化工作今后的发展提出建议:(1)要重视现有标准的不断升级;(2)要制订荧光增白剂产品使用范围的国家级强制性标准;(3)关注复配产品的标准化工作;(4)鼓励和指导企业制(修)订更多高水平的企业标准;(5)加强科技创新,提高对检测对象的分析水平。
造纸用荧光增白剂;标准化;现状;发展建议
产品标准是规范市场建立有序市场竞争秩序的重要手段,是提升参与国际竞争实力的保障,是产品走出国门走向世界的通行证,是实现创新价值的主要途径之一。在我国造纸工业快速发展的拉动下,造纸用荧光增白剂工业无论在数量上还是品种上都有了很大的发展。根据国家统计局编辑的《中国统计年鉴2014年》公布的统计资料,2013年全国纸及纸板产量达到了11 514.30万t,比2003年的4 849.33万t增长了137.44%,平均年增长9.03%,产量已位居世界第1位[1]。为满足造纸工业发展的需要,造纸用荧光增白剂的产量,从2003年的4万~5万t(按自然量计,下同)发展到2013年的15万t,增长了300%,平均年增长11.6%,造纸用荧光增白剂的品种也从几种增加到10多种,产能超过万吨的生产企业已近10家。浙江传化华洋化工有限公司的产能超过6万t,居世界前列。与之相适应的造纸用荧光增白剂产品的标准化工作也有了长足的进步,产品的化工行业标准以上级别的产品标准由1项到2003年增加到2项,此后陆续增加,到2014年增加到9项。目前造纸用荧光增白剂主要的品种都有了全国统一的化工行业标准以上级别的产品标准,有力地促进了我国造纸用荧光增白剂工业更上一层楼。产品标准水平的提升促进了产品质量的提高,使我国的造纸用荧光增白剂走出国门走向世界,参与国际市场的竞争。2012年我国出口荧光增白剂3.6万t(按自然量计,大部分是造纸用液体荧光增白剂),比2003年的0.6万t增长了600%,平均年增长22.02%。
本文全面系统地介绍我国造纸用荧光增白剂产品标准化的概况及发展的思考。
荧光增白剂是个大家族,按其母体的化学结构分类一般可分为15种基本类型,400多个品种,几千种商品牌号。不同化学结构、不同品种的荧光增白剂其物理化学性质有所不同,应用对象、应用条件和应用方法也不相同。同一化学结构、同一品种的荧光增白剂可适用于多个领域。造纸用荧光增白剂的化学结构属DSD酸-三嗪类,该类型荧光增白剂是由1摩尔DSD酸和2摩尔三聚氯氰反应物为基本骨架,两端三聚氯氰上其余2个氯原子分别被一些亲核试剂(芳香胺、脂肪胺、环胺等)所取代,构成一系列衍生物,两端的取代基绝大部分是对称的,也可以是不对称的。这些衍生物就是不同品种的荧光增白剂。其化学结构通式如下:
该类型荧光增白剂主要用于造纸,也用于纺织印染行业中的纤维素纤维及织物的增白。
按照分子中所含磺酸根的数量又可细分为含2个磺酸根、4个磺酸根和含6个磺酸根的造纸用荧光增白剂。目前我国生产的造纸用荧光增白剂的主要品种及现在执行的标准见表1。
下面按上表的顺序详细介绍这些荧光增白剂产品标准制(修)订过程的概况。
1.1GB/T 10661—2010荧光增白剂VBL(C.I.荧光增白剂85)
荧光增白剂VBL主要用于纸浆纤维、纤维素纤维等的增白,也用于印花织物的增艳。荧光增白剂VBL是原天津市染料厂于1959年首先在国内实现工业化生产的荧光增白剂品种,也是我国最早生产的荧光增白剂品种,开始只有企业标准,后来有了地方标准。1966年原化学工业部组织专家对该产品的企业标准和地方标准进行研究、审核首次发布荧光增白剂产品的化工部标准(相当于现在的化工行业标准)标准号为HG 2-382-66标准名称为《荧光增白剂VBL》[2]。该标准规定了荧光增白剂VBL的质量要求(外观、荧光增白强度、色光、泛黄程度、水分含量、不溶于水的杂质含量和细度等7个项目)、试验方法、检验规则以及标志、包装、运输和贮存的各项要求。这是我国第1部荧光增白剂产品的全国性标准。
针对1966年版的标准在实践中发现的问题,1983年对该标准进行了第1次修订,修订的主要内容是:(1)将荧光增白强度的测定方法从打纱样目测比较法改用751型紫外光分光光度计测定消光值法;(2)标准号改为HG 2-382-83,标准名称仍为《荧光增白剂VBL》[3],由原化学工业部发布。
1989年对该标准进行了第2次修订,修订的主要内容是:(1)取消泛黄程度,改用白度仪测白度;(2)将标准升级为国家标准,标准号改为GB/T 10661—1989,标准名称仍为《荧光增白剂VBL》[4],由国家技术监督局发布。该标准至今乃是我国荧光增白剂产品唯一的一个国家级标准。
1996年该标准进行了第3次修订,修订的主要内容是:(1)由于测白度的白度仪质量不稳定,测试的结果误差较大,标准很难执行,仍改用检验品与标准品在同等条件下染漂白棉纱(布)样进行目测比较法;(2)染样所用的材料改为并列采用23S×21S精炼漂白平纹棉布或42S×2精炼漂白双股纱,但在发生异议需仲裁时采用棉纱为准;(3)标准号改为GB/T 10661—1996,标准名称仍为《荧光增白剂VBL》[5],由国家技术监督局发布。
2003年该标准进行了第4次修订,修订的主要内容是:(1)增加了用于造纸行业的检验项目和指标;(2)检验项目中的“白度”修订为“相对强度”,指标也相应进行了修改;(3)染色深度由0.3%改为0.05%;(4)增加了荧光强度结果评定的内容;(5)测定细度的标准筛规格由孔径为180 μm改为250 μm;(6)增加了2~3种有害芳香胺限量指标;(7)补充了型式检验的内容;(8)将产品的贮存期由6个月修改为2年。(9)标准号改为GB/T 10661—2003,标准名称仍为《荧光增白剂VBL》[6],由中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局发布。
表1 我国造纸用荧光增白剂的主要品种及现在实施的产品标准
2010年该标准进行了第5次修订,修订的主要内容是:(1)增加了产品的CAS登录号;(2)合并了用于纺织品和用于造纸的2个规格;(3)将检验项目中的“相对强度”和“白度”更改为“增白强度”,指标也相应进行修改;(4)增加了重金属元素的量指标和试验方法;(5)增加了“增白强度”的试验方法;(6)取消了“相对强度”和“白度”的试验方法;(7)标准号改为GB/T 10661—2010,标准名称中添加了染料索引号,改为荧光增白剂VBL(C.I.荧光增白剂85)[7],由中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局和中国国家标准化管理委员会发布。该标准是现在实施的产品标准。
1.2HG/T 3990—2007荧光增白剂BA(C.I.荧光增白剂113)
荧光增白剂BA主要用于造纸、棉纤维及其织物的增白。我国于20世纪末才开始工业化生产。进入21世纪,在造纸工业快速发展的拉动下,生产企业增多,生产量增加。2007年由国家发展和改革委员会首次发布为化工行业标准,标准号为HG/T 3990—2007,标准名称为《荧光增白剂BA(C.I.荧光增白剂113)》[8]。该标准规定了荧光增白剂BA(C.I.荧光增白剂113)产品的质量要求(外观、紫外吸收、增白强度、色光、水分的质量分数、水不溶物的质量分数、23种有害芳香胺的量和10种重金属元素的量等共8个项目)、采样、试验方法、检验规则和标志、标签、包装、运输、贮存。该标准适用于荧光增白剂BA(C.I.荧光增白剂113)产品的质量检验,是现在实施的标准。
1.3HG/T 4433—2012荧光增白剂5BM
荧光增白剂5BM是一个性能优良、用途广泛的产品,它可用于造纸、棉纤维及其织物的增白增艳,也可用于洗涤剂、香皂、洗发膏等日化产品的增白,是近些年发展很快的一个产品。2012年由工业和信息化部首次发布为化工行业标准,标准号为HG/T 4433—2012,标准名称为《荧光增白剂5BM》[9]。该标准规定了荧光增白剂5BM产品质量的要求(外观、紫外吸收、增白强度、水分的质量分数、水不溶物的质量分数、细度、有害芳香胺的质量分数和重金属元素的质量分数等共8个项目)、采样、试验方法、检验规则和标志、标签、包装、运输、贮存。该标准适用于荧光增白剂5BM的产品质量控制,是现在实施的标准。
1.4HG/T 4636—2014荧光增白剂4BK
荧光增白剂4BK是一个性能优良的增白剂产品,它可用于造纸、棉纤维及其织物的增白增艳。该产品是由荧光增白剂BA(C.I.荧光增白剂113)和微量的染料混合复配而成;因此该标准也是我国第1部复配型荧光增白剂产品的化工行业标准,2014年由工业和信息化部首次发布为化工行业标准,标准号为HG/ T 4636—2014,标准名称为《荧光增白剂4BK》[10]。该标准规定了荧光增白剂4BK产品的质量要求(外观、紫外吸收、增白强度、色光、水分的质量分数、水不溶物的质量分数、细度、有害芳香胺的质量分数和重金属元素的质量分数等共9个项目)、采样、试验方法、检验规则和标志、标签、包装、运输、贮存。该标准适用于荧光增白剂4BK的产品质量控制,是现在实施的标准。
1.5HG/T 4432—2012液体荧光增白剂
为了满足我国造纸工业快速发展的需要,造纸装备也有了积极的发展,许多造纸企业先后从发达国家引进了宽幅、高速、自动化程度很高的大型造纸设备的生产线,这种现代化造纸设备要求添加的造纸化学品是液体商品剂型,以满足自动控制自动化进料的要求。市场对液体荧光增白剂的需求日益剧增,因此许多荧光增白剂生产企业先后开发出液体荧光增白剂。为了规范市场建立有序市场竞争秩序,促进行业健康发展,工业和信息化部于2012年首次发布了液体荧光增白剂的化工行业标准,标准号为HG/T 4432— 2012,标准名称为《液体荧光增白剂》[11]。该标准规定了液体荧光增白剂产品的质量要求(外观、荧光强度、增白强度、色光、pH、低温稳定性、高温稳定性、有害芳香胺的质量分数和重金属元素的质量分数等共9个项目)、采样、试验方法、检验规则和标志、标签、包装、运输、贮存。该标准包含的荧光增白剂产品是指含2个磺酸基结构的荧光增白剂,即由三聚氯氰和DSD酸缩合,然后再和苯胺缩合,最后和乙醇胺类化合物(如一乙醇胺、二乙醇胺、N-甲基乙醇胺等)缩合而制得。这些液体荧光增白剂可用于造纸和棉纤维及其织物的增白增艳,是现在实施的标准。
1.6HG/T 3727—2010荧光增白剂220(C.I.荧光增白剂220)
荧光增白剂220是含4个磺酸基的荧光增白剂产品,主要用途是纸浆纤维及其纸制品的增白,也可用于棉纤维及其织物的增白增艳。该品种荧光增白剂有粉状和液体等2种商品剂型,应用范围较广泛,在造纸工业中可用于浆内添加、表面施胶添加和颜料涂布添加,可用于微酸性介质。2003年由国家发展和改革委员会首次发布为化工行业标准,标准号为HG/T 3727—2003,标准名称为《造纸用荧光增白剂220》[12]。该标准规定了造纸用荧光增白剂220粉状和液体等2种商品剂型产品的质量要求(外观、荧光强度、白度、23种有害芳香胺限量,粉状商品剂型的水分含量、细度和水不溶物含量和液体剂型的黏度等共8个项目)、采样、试验方法、检验规则和标志、标签、包装、运输、贮存。
针对2003年版的标准在实践中发现的问题,2010年对该标准进行了修订,修订的主要内容是:(1)增加了产品的CAS登录号;(2)将“白度”改为“增白强度”,相应调整了指标和试验方法;(3)增加了重金属元素的量指标及相应的试验方法;(4)标准号改为HG/T 3727—2010,标准名称中添加了染料索引号,标准名称改为《荧光增白剂220(C.I.荧光增白剂220)》[13],由工业和信息化部发布。该标准规定了荧光增白剂220(C.I.荧光增白剂220)产品的质量要求(外观、荧光强度、增白强度、有害芳香胺的质量分数、重金属元素的质量分数,粉状商品剂型水分的质量分数和水不溶物的质量分数及细度和液体剂型的黏度等共9个项目)、采样、试验方法、检验规则以及标志、标签、包装、运输和贮存。该标准适用于荧光增白剂220的产品质量控制,是现在实施的标准。
1.7HG/T 3970—2007荧光增白剂SH(C.I.荧光增白剂210)
荧光增白剂SH也是一个含4个磺酸基的荧光增白剂产品,主要用途是纸浆纤维及其纸制品的增白,也可用于棉纤维及其织物的增白增艳。2007年由国家发展和改革委员会首次发布为化工行业标准,标准号为HG/T 3970—2007,标准名称为《荧光增白剂SH(C.I.荧光增白剂210)》[14]。该标准规定了荧光增白剂SH(C.I.荧光增白剂210)产品质量的要求(外观、紫外吸收、增白强度、色光、水分的质量分数、水不溶物的质量分数、23种有害芳香胺的质量分数和10种重金属元素的质量分数等共8个项目)、采样、试验方法、检验规则和标志、标签、包装、运输、贮存。该标准适用于荧光增白剂SH产品的质量检验,是现在实施的标准。
1.8HG/T 3967—2007荧光增白剂MST-H(C.I.荧光增白剂353)
荧光增白剂MST-H是一个含6个磺酸基的荧光增白剂产品,主要用途是造纸的增白,也可用于棉纤维及其织物的增白增艳。2007年由国家发展和改革委员会首次发布为化工行业标准,标准号为HG/ T 3967—2007,标准名称为《荧光增白剂MST-H(C.I.荧光增白剂353)》[15]。该标准规定了荧光增白剂MST-H(C.I.荧光增白剂353)产品的质量要求(外观、紫外吸收、增白强度、色光、水分的质量分数、水不溶物的质量分数、23种有害芳香胺的质量分数和10种重金属元素的质量分数等共8个项目)、采样、试验方法、检验规则和标志、标签、包装、运输、贮存。该标准适用于荧光增白剂MST-H产品的质量检验,是现在实施的标准。
1.9HG/T 3971—2007荧光增白剂HST(C.I.荧光增白剂357)
荧光增白剂HST也是一个含6个磺酸基的荧光增白剂产品,主要用途是造纸的增白,也可用于棉纤维及其织物的增白增艳。2007年由国家发展和改革委员会首次发布为化工行业标准,标准号为HG/T 3971—2007,标准名称为《荧光增白剂HST(C.I.荧光增白剂357)》[16]。该标准规定了荧光增白剂HST(C.I.荧光增白剂357)产品的质量要求(外观、紫外吸收、增白强度、色光、水分的质量分数、水不溶物的质量分数、23种有害芳香胺的质量分数和10种重金属元素的质量分数等共8个项目)、采样、试验方法、检验规则和标志、标签、包装、运输、贮存。该标准适用于荧光增白剂HST产品的质量检验,是现在实施的标准。
经过几十年的发展我国纸及纸板产量已位居世界第1位,但是我国是个有13亿人口的大国,2013年人平均纸品消费量只有72 kg,而美国在2012年人平均纸品消费量高达198.3 kg,仅为美国的36.3%,纸品的消费量也是衡量一个国家经济发展水平的指标,我国的造纸工业仍将有广阔的发展空间。荧光增白剂是造纸工业必须使用的一种造纸化学品,在造纸工业仍将快速发展的拉动下,荧光增白剂工业也必然会有一个大发展的机遇;但是这个大发展的机遇不仅仅是在数量上有一定的增长,更重要的是在内涵方面要有质的飞跃。作为科技创新不可缺少的荧光增白剂标准化工作也必需在科学发展观的指导下与时俱进,为适应科学发展、转型发展新的更高要求,适应参与国际竞争的需要,以服务科学发展为主题,以支撑加快转变经济发展方式为主线,服务经济社会又好又快发展。
2.1要重视现有标准的不断升级
随着科技创新水平的不断提升,新的检测手段、检测方法不断涌现,人们对客观事物的研究和认识不断深化和提升,在已实施的标准中有一些内容已经落伍,如产品中有害芳香胺质量分数的限量,目前国际上已确认的是24种,但在10多年前,我们只了解其中的23种,所以当时制订的相关标准只规定了23种有害芳香胺质量分数的限量(GB 19601—2004《染料产品中23种有害芳香胺的限量及测定》)。若干年后,对染料产品中另外一种有害芳香胺(4-氨基偶氮苯)有了深入的了解,我国于2009年颁布了相关的国家级强制性标准(GB 24101—2009《染料产品中4-氨基偶氮苯的限量及测定》)。在此以前已发布实施的荧光增白剂产品标准中均没有这项规定,对这些已经落伍的标准要积极组织修订。
2.2要制订荧光增白剂产品使用范围的国家级强制性标准
目前生产的造纸用荧光增白剂都是工业用,不允许用于食品;但仍有少数不法分子为牟取私利,私自往食品中添加。这方面需要有国家级别的强制性标准能准确、方便、快捷地进行检验予以甄别,需要相关部门组织制订予以完善。
2.3关注复配产品的标准化工作
目前荧光增白剂的发展趋势是复配,可以分为3种类型:即同一化学结构不同品种的2种或2种以上的荧光增白剂按一定比例混合、不同化学结构不同品种的2种或2种以上的荧光增白剂按一定比例混合、一种荧光增白剂或复配的荧光增白剂和其他化学品如染料按一定比例混合等。混合的方法可以是物理的方法,即将优选出的几种荧光增白剂采用混合机械进行混合;也可以是化学的方法,即在该荧光增白剂的合成过程中,通过采用不同的原料控制不同的反应条件来实现。物理的方法可以将相似结构或不同结构的几种荧光增白剂进行混合,而化学的方法只能实现一些相似结构的几种荧光增白剂进行混合。混合的荧光增白剂具有比单独使用其中的某一种组分具有更优良的性能:(1)能提高增白效果;(2)达到同等白度前提下能降低荧光增白剂的使用量;(3)改善荧光增白剂的使用性能,如提高耐光性能、耐氯漂性能等;(4)改变荧光色调,使之更能满足商品要求。总之通过混合复配产生了1+1>2的效果,即叠加和增效的效果。这种复配的荧光增白剂投放市场已有一段时间,国内有不少企业生产,而且还有新的品种不断问世;但是这种复配产品的标准化工作相对滞后,目前国内只有1个品种的复配产品(本文表1编号4,即荧光增白剂4BK——由荧光增白剂BA和微量的染料混合复配而成)有化工行业标准,而其他的复配产品只有企业标准。
2.4鼓励和指导企业制(修)订更多高水平的企业标准
高水平的企业标准不仅是企业创名牌产品的关键、开拓市场的重要手段、扩大市场份额的重要法宝、进入国际市场的通行证,而且也是进一步提升行业标准和国家标准的重要基础。有关部门要制定相关政策采取措施,积极协助、鼓励和指导企业制(修)订更多高水平并能和世界名牌产品质量相媲美的企业标准。
2.5加强科技创新,提高对检测对象的分析水平
目前在一些标准中所规定的检测方法仍有相当一部分沿用传统的染线评定法、化学分析法和目测比较法,这些方法虽简便易行但很难准确定量,人为因素多,分析误差较大。要加强科技创新提高分析手段,应尽量采用国内外先进的仪器如液相色谱、X-荧光光谱仪[17]、荧光分光光度计、红外光谱等,借鉴国内外先进的检测分析方法,开发出特殊的试剂或试纸等,能对检验对象的有效成分、所含有的有机杂质、无机杂质等进行更准确、更方便、更快捷的定性、定量分析。
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[9]HG/T 4433—2012荧光增白剂5BM[S].北京:化学工业出版社,2013.
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An Overview of the Paper Application Optical Brighteners’Standardization Work in China and Opinion on Its Development
WANG Hong-qiang1,DONG Chun-yan1,MA Fei-fei1,GAN Hong-yu3,JI Dong-feng3,CHENG De-wen2
(1.Tsaker Chemical(Dong Guang)Co.,Ltd.,Cangzhou 061600,China;2.Hebei Province Dyes and Pigment Intermediate Engineering Research Center,Cangzhou 061600,China;3.Shanxi Qingshan Chemical Industry Co.,Ltd.,Yuncheng 044100,China)
This paper has made a comprehensive and systematic introduction of the development history of major paper application optical brighteners’standardization work in China and elaborated in details of the code and name of each standard,as well as its technical requirements for the product.The following suggestions are proposed for the development of optical brighteners’standardization work in future:(1)Attention shall be paid to the continuous upgrading of existing standards;(2)National mandatory standards about optical brighteners’application range should be complied;(3)Attention shall be paid to the standardization work of formulated products;(4)Encouragement and guidance shall be given to companies to compile(revise)higher level company standards;(5)Technological innovation shall be strengthened,analytic capability shall be improved.
optical brighteners for paper use;standardization;current situation;proposals for the development
TS77
A
1007-2225(2015)04-0001-06
王红强先生(1986-),硕士学位;主要研究方向为精细化工的合成及应用,已发表10多篇论文。
程德文;E-mail:chengruixin23@163.com。
2015-05-12(修回)
本文文献格式:王红强,董春艳,马飞飞,等.我国造纸用荧光增白剂产品标准化的概况及发展思考[J].造纸化学品,2015,27(4)∶1-6.