一种材料的颜色荧光强度及荧光颜色的测定方法

摘要

本发明涉及一种材料的颜色荧光强度及荧光颜色的测定方法。该测定方法包括测定材料CIELab颜色空间的L*值、a*值、b*值，计算差值DL*值、Da*值、Db*值和总色差DE，再判断材料的颜色荧光强度和材料的颜色等步骤。本发明提供的测定方法测试结果准确，误差小，可以避免人为因素或主观因素的影响，提高颜色判断的客观性；且测试方法简单，成本低廉，测试速度快，可为产品的品质提供有效的保证。

说明书

技术领域

本发明属于颜色测量技术领域，具体涉及一种材料的颜色荧光强度及荧光颜色的测定方法。

背景技术

荧光着色剂是一些能吸收某一波长的光波后能发射出另一波长大于吸收光的光波的着色剂。这些着色剂通常在吸收紫外线或可见光后，能把短波长的光转化为波长较长的可见光波而发射出来，呈闪亮的鲜艳色彩。常用的有荧光增白剂和其他彩色荧光着色剂。

在塑料制品制造过程中，通常为了改善成型品的外观，往往添加荧光增白剂和其他颜色的荧光着色剂(CN102250401A)。对于塑料的配色，不同含量的荧光着色剂会大大影响到在室内和室外看到的颜色差异，产生同色异谱。相对于标准颜色，如果样品中荧光着色剂添加量过多，虽然在室内看样品跟标准颜色接近，但在室外受到自然光紫外线的激发而使样品颜色更加鲜艳；如果样品中荧光着色剂添加量过少，虽然在室内看样品跟标准颜色接近，但在室外受到自然光紫外线的激发得更少而使样品颜色暗淡，所以荧光强弱的衡量非常重要。而且相同含量的荧光着色剂在不同材料和不同比例的填充物中显示出来的荧光效果也不一样。所以也不能简单用荧光着色剂的含量来比较荧光效果。

紫外灯照射观测法是目前比较荧光强弱和荧光颜色的最常用方法，具体检测方法为在暗室或避光条件下，采用254nm和365nm的紫外灯照射标板和待测样品，观察标板和样品表面是否有可见荧光，进而比较荧光强弱和荧光颜色。但该方法依靠观察来判断，主观因素影响较大，检测人员如果没有丰富的检验，易造成误判。

因此，开发一种误差小的新型荧光测定及判定方法，具有重要的研究意义和应用价值。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中利用紫外灯照射观测法来比较荧光强弱和荧光颜色存在误差大的缺陷或不足，提供一种材料的颜色荧光强度及荧光颜色的测定方法。本发明提供的测定方法利用含紫外光和排除紫外光条件下测定的材料CIELab颜色空间数据进行判断，可以避免人为因素或主观因素的影响，提高颜色判断的客观性，误差小；且测试方法简单，成本低廉，测试速度快，可为产品的品质提供有效的保证。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种材料的颜色荧光强度及荧光颜色的测定方法，包括如下步骤：

S1：利用包含紫外光的分光测色仪，在含紫外光和排除紫外光条件下分别测定材料CIELab颜色空间的L*值、a*值、b*值；

S2：根据含紫外光和排除紫外光条件下得到的L*值、a*值和b*值计算得到材料在含紫外光和排除紫外光条件的差值DL*值、Da*值、Db*值和总色差DE；

S3：根据总色差DE的大小判断材料的颜色荧光强度，根据差值Da*值、Db* 值的大小判断材料的颜色。

材料颜色的三刺激值，可通过含光谱仪的设备测定得到，并转化为CIELab，用来表征颜色的各种参数。

CIELab颜色空间，是国际照明委员会(英语：International Commission onillumination，法语：Commission Internationale de l′Eclairage，采用法语简称为CIE)于1976年公布的一种色彩模式，是CIE组织确定的一个理论上包括了人眼可见的所有色彩的色彩模式，L*、a*和b*值分别代表一种颜色的明度、红绿色相和黄蓝色相。其中：

L*表示明度，范围由0到100，表示颜色从深(黑)到浅(白)。

a*表示红绿，数值变化由正到负，表示颜色从红到绿。

b*表示黄蓝，数值变化由正到负，表示颜色从黄到蓝。

对于颜色的差异，用两个颜色的DL*值、Da*值和Db*值的差值和总色差 DE描述：

DL*是明度的差异，正值表示更浅(白)，负值表示更暗(黑)

Da*是红绿的差异，正值表示更红，负值表示更绿

Db*是黄蓝的差异，正值表示更黄，负值表示更蓝

DE表示总的颜色差异。计算公式如公式(1)：

本发明的发明人研究发现，通过采用含紫外光和排除紫外光两种测定模式下得到的CIELab颜色空间数据，并比较其差值及总色差，可以用于判定材料的颜色荧光强度及荧光颜色，测试结果准确，误差小，可以避免人为因素或主观因素的影响，提高颜色判断的客观性；且测试方法简单，成本低廉，测试速度快，可为产品的品质提供有效的保证。

本领域常规的包含紫外光的分光测色仪均可用于本发明中。

优选地，S1中所述分光测色仪可发射350～700nm波长的光。

各差值和总色差可通过下述方法计算得到：

优选地，S2中DL*＝L*(含紫外光)-L*(排除紫外光)，Da*＝a*(含紫外光)-a*(排除紫外光)，Db*＝b*(含紫外光)-b*(排除紫外光)，

优选地，S3中当Da*<-△Xa时，表明材料发出绿相的荧光；当Da*>△Xa 时，表明材料发出红相的荧光；

当Db*<-△Xb时，表明材料发出蓝相的荧光；当Da*>△Xb时，表明材料发出黄相的荧光；

当-△Xa≤Da*≤△Xa，-△Xb≤Db*≤△Xb时，表明材料无荧光；

所述△Xa和△Xb分别为测量a*值和b*值的测量误差。

仪器本身的测量误差△X会对测定的数值产生一定的影响，根据上述判定规则，可排除仪器的影响，得到较为准确的结果。

对于-△Xa≤Da*≤△Xa，-△Xb≤Db*≤△Xb的情况，由于无法辨认出是荧光导致的差异还是仪器导致的误差，故可以认为是没荧光，或荧光的存在未达到仪器可以测定的程度。

优选地，所述测量误差以95％置信区间计算。

优选地，S1中测定材料的一个或多个区域，获得平均差值

具体地，

n为测定的总区域数量；i为测定的第i各区域，为1～n之间的正整数。

本发明提供的测定方法对于材料有广泛的适用性。

优选地，所述材料为高分子聚合物材料。

更为优选地，所述材料为通用塑料或工程塑料中的一种或几种，例如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)及丙烯腈─丁二烯─苯乙烯共聚合物(ABS)、聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯或改性聚苯醚等。

优选地，所述材料中含有荧光增白剂或彩色荧光着色剂中的一种或几种。

本发明的测定方法对荧光种类具有广泛的适用性，对各种荧光颜色的材料均可测定。

本领域常规的荧光增白剂和荧光着色剂均可用于本发明的材料中，赋予材料荧光特性。

优选地，所述荧光增白剂为三嗪氨基二苯乙烯型荧光增白剂(DSD-FBs)、吡唑啉型荧光增白剂、萘二甲酰亚胺型荧光增白剂、二苯乙烯联苯型荧光增白剂 (HE)、苯并噁唑型荧光增白剂或香豆素型荧光增白剂中的一种或几种。

优选地，所述荧光着色剂为香豆素类着色剂、苝类着色剂或呫吨类着色剂中的一种或几种。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明提供的测定方法利用含紫外光和排除紫外光条件下测定的材料 CIELab颜色空间数据进行判断，可以避免人为因素或主观因素的影响，提高颜色判断的客观性，误差小；且测试方法简单，成本低廉，测试速度快，可为产品的品质提供有效的保证。

附图说明

图1为实施例1的色板颜色的荧光强弱及荧光色相图；

图2为实施例2的色板颜色的荧光强弱及荧光色相图；

图3为实施例2的色板颜色的荧光强弱及荧光色相图。

具体实施方式

下面结合实施例进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下例实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照本领域常规条件或按照制造厂商建议的条件；所使用的原料、试剂等，如无特殊说明，均为可从常规市场等商业途径得到的原料和试剂。本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

本发明各实施例及对比例选用的部分设备、材料及试剂说明如下：

分光测色仪，Color-Eye 7000A，爱色丽(X-rite)，95％置信区间是DL*±0.2， Da*±0.09，Db*±0.2。

95％置信区间通过如下过程测试得到：

1)计算组内偏差：即仪器单纯的重现性组内偏差。操作人员平均每6秒重复一次测量，共重复测量50次。在此过程中，操作人员仅轻触仪器的测试按钮，而不会移动设备的位置，整个测试的环境也保持稳定。测试结果如表1。

表1组内偏差测试结果

2)计算组间偏差：即由于人员操作和其它随机因素造成偏差。选择三名操作员，用同一台机器分别测量10次产品，测量过程中使用同样的量具。测试结果如表2。

表2组间偏差测试结果

3)计算总偏差σ

测试结果如表3。

表3总偏差σ

4)计算95％的置信区间：±1.96σ(测量结果95％的概率落在这个区间中)，测试结果如表4。

表4 95％的置信区间结果

紫外灯，飞利浦PHILIPS TL-D 36W BLB。

1#色板，其配方为：聚丙烯99份，钛白粉1份，苯并噁唑型荧光增白剂0.02 份，各原料按配比预混合均匀，然后熔融挤出造粒，得到塑胶粒子，再进行熔融注塑成型为色板；荧光增色剂/色彩荧光着色剂的理论添加量为0.02％，实际测定的添加量为0.02％。

2#色板，其配方为：聚丙烯99份，钛白粉1份，苯并噁唑型荧光增白剂0.02 份，各原料按配比预混合均匀，然后熔融挤出造粒，得到塑胶粒子，再进行熔融注塑成型为色板；荧光增色剂/色彩荧光着色剂的理论添加量为0.02％，实际测定的添加量为0.02％。

3#色板，其配方为：聚丙烯99份，钛白粉1份，苯并噁唑型荧光增白剂0.04 份，各原料按配比预混合均匀，然后熔融挤出造粒，得到塑胶粒子，再进行熔融注塑成型为色板；荧光增色剂/色彩荧光着色剂的理论添加量为0.04％，实际测定的添加量为0.04％。

4#色板，其配方为：聚丙烯99份，钛白粉1份，苯并噁唑型荧光增白剂0.04 份，各原料按配比预混合均匀，然后熔融挤出造粒，得到塑胶粒子，再进行熔融注塑成型为色板；荧光增色剂/色彩荧光着色剂的理论添加量为0.04％，实际测定的添加量为0.04％。

5#色板，其配方为：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料99份，钛白粉1份，苝类荧光染料0.02份，各原料按配比预混合均匀，然后熔融挤出造粒，得到塑胶粒子，再进行熔融注塑成型为色板；荧光增色剂/色彩荧光着色剂的理论添加量为0.02％，实际测定的添加量为0.02％。

6#色板，其配方为：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料99份，钛白粉1份，苝类荧光染料0.03份，各原料按配比预混合均匀，然后熔融挤出造粒，得到塑胶粒子，再进行熔融注塑成型为色板；荧光增色剂/色彩荧光着色剂的理论添加量为 0.03％，实际测定的添加量为0.03％。

7#色板，其配方为：聚碳酸酯塑料99份，钛白粉1份，香豆素类荧光染料 0.02份，各原料按配比预混合均匀，然后熔融挤出造粒，得到塑胶粒子，再进行熔融注塑成型为色板；荧光增色剂/色彩荧光着色剂的理论添加量为0.02％，实际测定的添加量为0.02％。

8#色板，其配方为：聚碳酸酯塑料99份，钛白粉1份，香豆素类荧光染料 0.04份，各原料按配比预混合均匀，然后熔融挤出造粒，得到塑胶粒子，再进行熔融注塑成型为色板；荧光增色剂/色彩荧光着色剂的理论添加量为0.02％，实际测定的添加量为0.02％。

实施例1

利用爱色丽(X-rite)的Color-Eye 7000A分光测色仪对1#～4#色板进行测定，分别使用包含紫外光模式(UVD65模式)和排除紫外光模式(UVEXC模式) 测量D65光源下色板同一位置的颜色数据的差异，数据如下表5。

表5 1#～4#色板的颜色数据

从表5数据看到，1#和2#的DE接近，表示1#和2#的荧光强度接近。3#和 4#的DE接近，表示3#和4#的荧光强度接近，且3#和4#的DE比1#和2#的DE 大，表示3#和4#的荧光比1#和2#的荧光强。且这4块色板的Da*＞+0.09，Db* ＜-0.2，表示都是红蓝相的荧光。

在紫外灯下(暗室条件下)观察这四个色板颜色的荧光强弱及荧光色相，如图1所示，1#、2#、3#和4#都是红蓝相荧光，且3#和4#荧光相对更强，跟测试数据结果相符。

对1#～4#色板中的荧光增色剂/色彩荧光着色剂的添加量进行测定，测试方法如下：用紫外可见分光光度计对不同浓度的荧光增白剂或彩色荧光着色剂标准色板在λ＝375nm处进行测定并绘制标准曲线，每个浓度重复测定3次，取平均值绘制标准曲线。吸光度以空白品作为参比调零。以标准曲线的浓度(x)对测定的吸光度(y)进行线性回归，绘制荧光增白剂或彩色荧光着色剂的标准曲线，当其添加比例为0.001％～0.1％时，线性关系良好。测定待测色板在λ＝375nm处的吸光度，可以计算实际荧光增白剂或彩色荧光着色剂添加比例。经测定，1～4# 色板中苯并噁唑型荧光增白剂的添加量分别为0.02％，0.02％，0.04％，0.04％，跟测试数据结果相符。

实施例2

本实施例利用爱色丽(X-rite)的Color-Eye 7000A分光测色仪对5#和6#色板进行测定，分别使用包含紫外光模式(UVD65模式)和排除紫外光模式 (UVEXC模式)测量D65光源下色板同一位置的颜色数据的差异，数据如下表 6。

表6 5#和6#色板的颜色数据

从表2数据看到，6#的DE比5#的DE大，表示6的荧光比5#的荧光强， Da*＞+0.09，Db*＞﹢0.2，表示都是红黄相的荧光。

在紫外灯下(暗室条件下)观察5#和6#颜色的荧光强弱及荧光色相，如图2所示，5#和6#都是红黄相荧光，且5#颜色更鲜艳，荧光相对更强，跟测试数据结果相符。

按照实施例1中相同的方法对5#和6#色板中荧光增色剂/色彩荧光着色剂的添加量进行测定。经测定，1～4#色板中荧光增色剂/色彩荧光着色剂的添加量分别为0.02％，0.03％，跟测试数据结果相符。

实施例3

本实施例利用爱色丽(X-rite)的Color-Eye 7000A分光测色仪对7#和8#色板进行测定，分别使用包含紫外光模式(UVD65模式)和排除紫外光模式 (UVEXC模式)测量D65光源下色板4处位置(如图3中标记处)的颜色数据的差异，数据如下表7。

表7 7#和8#色板的颜色数据

从表3数据看到，8#的

在紫外灯下(暗室条件下)观察7#和8#色板颜色的荧光强弱及荧光色相，如图3所示，7#和8#都是黄绿相荧光，且8#颜色更鲜艳，荧光相对更强，跟测试数据结果相符。

按照实施例1中相同的方法对7#和8#色板中荧光增色剂/色彩荧光着色剂的添加量进行测定。经测定，1～4#色板中荧光增色剂/色彩荧光着色剂的添加量分别为0.02％，0.04％，跟测试数据结果相符。

由上述可知，本发明提供的测定方法利用含紫外光和排除紫外光条件下测定材料CIELab颜色空间数据进而判断材料的颜色荧光强度及荧光颜色，可以避免人为因素或主观因素的影响，提高颜色判断的客观性，误差小；且测试方法简单，成本低廉，测试速度快，可为产品的品质提供有效的保证。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。