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签字笔中油墨成分分析方法小结



一、常见签字笔的分类


签字笔根据所用的油墨成分不同,可分为中性、水性、油性签字笔,也称作滚珠笔、走水笔,水性圆珠笔等。签字笔因携带方便、书写流畅、不易褪色、经久耐用等优点而被广泛使用。


二、签字笔油墨的主要成分


油墨是由树脂、颜料(或染料)、溶剂及少量助剂组成。树脂决定了油墨的成膜性及表面性能,颜料带来五彩斑斓的色彩。助剂主要包括润湿抗磨剂、分散剂、增稠剂、滑爽剂等,其用量一般小于5%。

中性油墨的成分主要包括着色剂、分散剂、润湿剂、润滑剂、增稠剂、表面活性剂、防霉剂、缓蚀防锈剂、pH调节剂、消泡剂、保湿剂等。

水性油墨通常是在含有水溶性染料、颜料、预着色乳化树脂等有色物质的水溶液中,加入多元醇及其衍生物等水溶性有机溶剂。

油性油墨的树脂主要是醇酸树脂;溶剂以二元醇和芳香醇为主,如乙二醇、苯甲醇等;主要成分是染料,有碱性染料和铜酞菁色料等;另外还有pH调节剂、防腐剂等。油溶性油墨中含有着色剂、油酸、酯胶、蓖麻油等;醇溶性油墨中则含有三乙醇胺为3%(体积分数,下同)、苯甲醇34%、醇酸树脂为31%~36%等。


三、签字笔油墨成分分析的方法介绍


目前,市场上签字笔厂家数量众多,其中的油墨配方也存在较大差异。近年来,在分析签字笔油墨种类时,常采用光谱法(近红外傅里叶变换拉曼光谱法、红外光谱法、显微分光光度法、紫外一可见导数光谱法),色谱法(薄层色谱法、气相色谱一质谱法、高效液相色谱法、高效毛细管电泳法、裂解气相色谱法)等。


四、光谱法在油墨成分分析中的应用


光谱法在物证检验中是无损性的,在进行分析时,先对样品进行自然光或灯光照射下的反射图像记录。运用多波段光源作激发光,全波段CCD系统作为记录设备。可根据大多数油墨随着接收波段的上升,由弱发光向一般发光和强发光方向发展,特别是接收波段到达800nm和850nm时,绝大多数笔发光表现为最强的特点,进行观察试验。


1.拉曼光谱法

在研究黑色签字笔油墨中,使用近红外傅里叶拉曼光谱法进行油墨成分分析,有着灵敏、快速且对样品无损的优点。不需对样品进行分离提取且测定方法简单。


2.红外光谱法

红外光谱法(IR)对油墨进行分析,其优点在于:

(1)红外光谱法是研究分子振动时伴随有偶极矩变化的有机及无机化合物,所以对象极广,除了单原子分子及同核的双原子分子外,几乎所有的有机物都有红外吸收;

(2)不受样品的某些物理性质如相态(气、液、固相)、熔点、沸点及蒸气压的限制;

(3)红外光谱法不仅可以进行物质的结构分析,还可以作定量分析,还可以通过IR光谱计算化合物的键力常数、键长、键角等物理常数。

(4)红外光谱法提供的信息量大且具有特征性,被誉为“分子指纹”,所以在结构分析上很有用,是结构分析的常用有力手段。

(5)样品用量少,可回收,属非破坏性分析;

(6)价格较低,分析速度快,易普及。与质谱、核磁共振等比较,红外光谱仪构造较简单,配套性附属仪器少。

缺点在于:不能用于水溶液及含水物质的分析;色散型仪器的分辨率低,灵敏度低,不适于弱辐射的研究;


五、色谱法在油墨成分分析中的应用


色谱法对样品的破坏性大,应放在最后进行,可充分印证上述各种分析方法的正确性。


1.薄层色谱法

薄层色谱法是一种快速的微量分析和分离方法,具有仪器设备简单、操作方便、试验结果直观等独特的优势。

薄层色谱法也有不足之处,在分析签字笔油墨时,只能够通过比较两种物质扩散后所呈现的斑点个数、颜色及比移值来判定是否为同种类的油墨,最好是作为否定检验用。


2.气相色谱一质谱法

气相色谱一质谱法建立了一种可靠、灵敏而又系统的方法,主要是测定签字笔油墨中的溶剂成分,通过比较色谱峰峰数和保留时间对签字笔油墨进行分类。


3.高效液相色谱法

高效液相色谱法能够鉴别不同厂地、不同品牌的黑色签字笔字迹色痕,是一种简便、快速、准确的方法。在应用此法进行检验时,当以一般的白色纸张为载体进行高效液相色谱法分析时,检测波长在可见光区,纸张上的增白物质无吸收;当以有色纸张为载体进行鉴定时,应作纸张的空白检验。


4.高效毛细管电泳法

高效毛细管电泳法是一种微分离技术,具有分离效率高、分析速率快、所需样品量少、灵敏度高、成本低和操作自动化等特点,特别是纸张类型对于分析结果没有影响。


5.裂解气相色谱

裂解气相色谱方法(Py—GC)法所用装置比较简单,但能提供用其他方法无法得到独特信息。其特点是可以分析包括不溶不熔的三维交联结构在内的各种形态高分子样品而通常无需任何前处理,用0.01~0.1mg样品就能进行测定。

传统的鉴别油墨的成分,需分离柱分离树脂及颜料,然后收集分离馏分再通过仪器鉴定,需要样品量多,耗时,麻烦,溶剂的多次洗涤又会污染环境。采用油墨的热解析/裂解气相色谱一质谱分析方法,将微量高分子样品在惰性(如氦气)气氛中被快速加热而生成许多裂解产物,并直接将它们导人气相色谱系统分离,从而得到裂解产物的色谱图来分析高分子的化学结构和组成。


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