О ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ РЕНТГЕНОФЛУОРЕСЦЕНТНОГО МЕТОДА ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ ПИСЬМА, СОДЕРЖАЩИХ ФТАЛОЦИАНИНОВЫЕ ПИГМЕНТ Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

УДК 543.4

О ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ РЕНТГЕНОФЛУОРЕСЦЕНТНОГО МЕТОДА ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ ПИСЬМА, СОДЕРЖАЩИХ ФТАЛОЦИАНИНОВЫЕ ПИГМЕНТЫ

© 2024 Е. А. Дорофеева 1 , Я. О. Пшеничников 2

1 доцент кафедры химии

2студент e-mail: [email protected]

Курский государственный университет

Рентгенофлуоресцентным методом исследованы материалы письма - гелевые чернила синего цвета, содержащие фталоцианиновые пигменты. Установлено, что все образцы гелевых чернил имеют разное соотношение элементов Al, Si, P, S, Cl, Cu, Zn, Br. Каждый образец гелевых чернил характеризуется уникальным профилем по указанному выше набору элементов.

Ключевые слова: фталоцианиновые пигменты, рентгенофлуоресцентный метод, гелевые чернила.

ON THE POSSIBILITY OF USING THE X-RAY FLUORESCENCE METHOD

TO STUDY WRITING MATERIALS CONTAINING PHTHALOCYANINE PIGMENTS

© 2024 E. A. Dorofeeva1 , Ya. O. Pshenichnikov2

1 Associate Professor of the Department of Chemistry 2 Student e-mail: with [email protected]

Kursk State University

The X-ray fluorescence method was used to study writing materials - blue gel ink containing phthalocyanine pigments. It was found that all gel ink samples have a different ratio of the elements Al, Si, P, S, Cl, Cu, Zn, Br. Each gel ink sample is characterized by a unique profile for the above set of elements.

Keywords: phthalocyanine pigments, X-ray fluorescence method, gel ink.

Одним из компонентов, определяющих цвет синих гелевых чернил, являются фталоцианиновые пигменты. Они характеризуются высокой светостойкостью, термической и химической устойчивостью, яркостью и чистотой цвета. Эти свойства обусловливают их широкое распространение. Зачастую гелевые чернила являются объектами криминалистического исследования документов, в ходе которых требуется решить задачи по установлению состава чернил, сравнению чернил, установлению факта агрессивного воздействия на документы, что играет важную роль в розыске исполнителей документов, получении дополнительной информации об условиях изготовления, хранения документов [1; 2].

Цвет фталоцианиновых пигментов - внутрикомплексных соединений фталоцианинов с металлом - зависит от природы комплексообразователя. При замещении периферийных (бензольных) атомов водорода металлокомплексов фталоцианинов на другие атомы или группы атомов происходит углубление цвета пигмента [3-5]. Фталоцианиновые пигменты в составе гелевых чернил представлены в большинстве случаев фталоцианинами меди разных оттенков синего цвета.

Вследствие нерастворимости фталоцианиновых пигментов в воде и органических растворителях гелевые чернила являются «неудобными» объектами исследования. В действующих экспертных криминалистических методиках отсутствует комплексный подход для проведения сравнительных исследований материалов письма в случае, если в их состав входят фталоцианиновые пигменты. Фталоцианины меди в зависимости от способа получения и модификации могут иметь разный элементный состав [5-11].

Рентгенофлуоресцентный анализ является одним из методов исследования элементного состава вещества. Современное оборудование дает возможность исследовать пробы минимального размера (локальный анализ). Оценка возможности использования метода рентгенофлуоресцентного анализа для исследования материалов письма, содержащих фталоцианиновые пигменты, является актуальной.

Определение элементного состава гелевых чернил проводили с использованием рентгенофлуоресцентного энергодисперсионного спектрометра EDX-8000P фирмы Shimadzu (Япония) в следующих условиях:

- атмосфера в камере с образцом - вакуум,

- ток в трубке 1000мА (автоматическая регулировка),

- напряжение в трубке 15 кВ (для легких элементов) и 50 кВ (для тяжелых элементов),

- коллиматор - 1 мм,

- время сканирования по каждому каналу 200 с.

Для исследования готовили выкраски на полиэфирной пленке Mylar (толщина 6 мкм) 35 образцов гелевых чернил 19 производителей (ErichKrause, Hatber, Aplus, Brauberg, Mazari, deVente, SW, Crown, STAFF, Berlingo, Pentel, EXPERT, VIKO, HUANGGUANG, HI-JELL, BOI, TIANJIAO, DONG-A, PILOT), а также чернил в стержнях, не имеющих маркировки.

Количественную обработку спектров проводили на основе метода фундаментальных параметров по выбранному набору элементов: Al, Si, P, S, Cl, Cu, Zn, Br. Выбор элементов осуществляли на основе анализа патентной информации о компонентах чернил для гелевых ручек, а также предварительного исследования нескольких образцов чернил во всем диапазоне элементов. Для каждого образца проводили по три измерения, рассчитывали среднее арифметическое, среднее квадратическое отклонение, доверительный интервал [12].

В результате исследования установлено, что все образцы гелевых чернил имеют разное соотношение элементов Al, Si, P, S, Cl, Cu, Zn, Br. Каждый образец гелевых чернил характеризуется уникальным профилем по указанному выше набору элементов. Пример сравнения чернил приведен на рисунке.

Дорофеева Е. АПшеничников Я. О. О возможности применения рентгенофлуоресцентного метода для изучения материалов письма, содержащих фталоцианиновые пигменты

Профиль некоторых образцов гелевых чернил по элементам Al, Si, P, S, Cl, Cu, Zn, Br

Выявленное различие в элементном составе гелевых чернил может быть положено в основу выделения более узких классификационных групп из общего множества синих чернил после изучения влияния основы документа на результаты исследований элементного состава штрихов гелевых чернил, нанесенных на бумагу.

Библиографический список

1. Тросман, Э. А. Состав и свойства материалов письма: справочное пособие / [Э. А. Тросман, Т. Б. Черткова, Р. А. Юрова и др.]. - Москва: ФБУ РФЦСЭ при Минюсте России, 2017. - 107 с.

2. URL: http://www.proexpertizu.ru/theory_and_practice/ted/841/ (дата обращения: 20.04.2024).

3. Erk, P. Phthalocyanine dyes and pigments / P. Erk, H. Hengelsberg // The porphyrin handbook. Netherlands: Elsevier Science / eds.: K. M. Kadish, K. M. Smith, R. Guilard. - 2003. - V. 19. - Ch. 119. - P. 105-149.

4. Зуев, К. В. Химическое модифицирование фталоцианинов и их применение в гетерогенных системах: диссертация ... кандидата технических наук / К. В. Зуев. - Москва, 2019. - 169 с.

5. Heliogen® pigments: product information [Электронный ресурс]. - URL: https://worldaccount.basf.com/wa/NAFTA~en_US/Catalog/Pigments/pi/BASF /Brand/heliogen (дата обращения: 20.04.2024).

6. Process for the production of highly halogenated copper phthalocyanines: patent US3293262A; USA; Ciba Geigy Corp.; 20.12.1966.

7. Yu, Y. Pigment surface modification via nucleophilic treating agents / Y. Yu // International Conference on Digital Printing Technologies (Denver, Colorado, 17.06.2006): materials / IS&T, 2006. - P. 197-200.

8. Modified colorants and inkjet ink compositions comprising modified colorants: patent W02007053564A2; WIPO; Cabot Corp.; 10.05.2007

9. Patton, T. C. Paint flow and pigment dispersion / T. C. Patton. - New York: Wiley, 1979.

10. Wöhrle, D. Efficient synthesis of phthalocyanines and related macrocyclic compounds in the presence of organic bases / D. Wöhrle, G. Schnurpfeil, G. Knothe // Dyes and Pigments. - 1992. - V. 18. - P. 91-102.

11. Гольдшлегер, Н. Ф. Фталоцианины в организованных микрогетерогенных системах. Обзор / Н. Ф. Гольдшлегер, В. Е. Баулин, А. Ю. Цивадзе // Физикохимия поверхности и защита материалов. - 2014. - Т. 50. - № 2. - С. 117-155.

12. Дерфель, К. Статистика в аналитической химии / К. Дерфель. - Москва: Мир, 1994. - 268 c.