I. Introdução

Os pigmentos orgânicos são uma classe de compostos orgânicos com cores brilhantes e excelentes propriedades de coloração, que são populares por suas características como alta potência de coloração, cores brilhantes, espectro cromático completo e baixa densidade relativa. No entanto, eles geralmente são ligeiramente insuficientes em termos de resistência ao calor, ao clima e à cobertura. De acordo com a estrutura química, os pigmentos orgânicos são divididos principalmente em paranitrógenos, ftalinos e heterocírculos. De acordo com a força e fraqueza, os pigmentos orgânicos podem ser divididos em pigmentos orgânicos clássicos e pigmentos orgânicos de alto desempenho. Os pigmentos orgânicos clássicos incluem principalmente a maioria dos pigmentos de paranitrogênio, enquanto que os pigmentos orgânicos de alto desempenho incluem os pigmentos de benzomidazolona, os pigmentos de condensação de paranitrogênio, as quinodidonas, as pirrolidas e pirrolidionas (DPP) e os heterocírculos de quinona.

Cristais de pigmentos orgânicos

A estrutura molecular e as características físicas dos pigmentos orgânicos (tamanho e distribuição das partículas, configuração dos cristais, etc.) determinam as propriedades de cor e aplicação dos pigmentos orgânicos. Por exemplo, a intensidade da cor e o brilho da cor estão relacionados à estrutura molecular, tamanho de partícula e distribuição; A estabilidade do tipo de cristal, a cor da luz do pigmento está relacionada com a estrutura cristalina.

Muitos pigmentos orgânicos, como outras substâncias cristalinas, existem fenômenos policristais homogêneos, ou seja, a mesma molécula tem a capacidade de formar cristais de estrutura diferente em ambientes diferentes. As características morfológicas geométricas dos cristais são chamadas de tipos de cristal, a grade de cristal devido à disposição molecular diferente, pode ser composta por vários tipos de cristal, os mapas de difração de raios-X de vários tipos de cristal têm características, podem ser diferenciados por meio deste mapa de vários tipos de cristal.

A cor dos pigmentos orgânicos, na verdade, é a cor das partículas cristalinas, e não apenas a cor das moléculas de pigmento, portanto, não pode ser representada pelo espectro de absorção da luz visível, mas deve ser representada pela curva de reflexão do espectro visível. A mesma estrutura molecular do pigmento, devido ao tipo de cristal diferente, o espaço da superfície do cristal e a disposição são diferentes, a absorção da luz e a reflexão são diferentes, causando assim diferentes cores de luz.

Por exemplo, o pigmento comum vermelho 254 também tem dois tipos de cristal (ver Figura 1), onde o tipo alfa é moderadamente azul-vermelho e é térmicamente estável, enquanto o tipo beta é amarelo-vermelho. O tipo cristalino comum do pigmento vermelho 254 é o tipo alfa, e Svetlana N. Ivashevskayad estudou a estrutura cristalina do tipo beta do pigmento vermelho 254.

Figura 1: Dois tipos de cristal do pigmento vermelho 254[3] (α, β)

Aplicação da Difração de Raios-X na Análise de Cristais de Pigmentos Orgânicos

A difração de raios X é uma maneira importante de estudar a forma cristalina de pigmentos orgânicos, com as seguintes aplicações:

1) Identificação qualitativa de isocristales homogêneos: típicos como a identificação de cristales CuPc tipo alfa e CuPc tipo beta.

2) Determinar o conteúdo dos diferentes tipos de cristal (mistura de cristal): Quando há mais de dois tipos diferentes de cristal na amostra de pigmento orgânico, e é uma mistura mecânica de diferentes componentes de cristal, ou seja, quando não há solução em estado sólido ou cofundido, a difração de raios-X pode ser aplicada para determinar o conteúdo percentual correspondente de vários tipos de cristal.

3) Determinar o tamanho da partícula do microcristal da amostra de cristal: o tamanho do grão é calculado pela fórmula de Zare, como o crescimento do cristal do cristal do pigmento após o tratamento com solvente, pode estudar a relação entre o tamanho do grão do pigmento e a cor e a luz, as propriedades materiais.

4) Controle da qualidade do produto de pigmento: produtos de pigmento orgânico através da identificação qualitativa, pode detectar a unicidade do tipo de produto cristalino, ou seja, determinar a proporção relativa de outros produtos cristalinos, ou detectar os componentes de impurezas introduzidos no processo de produção (como preenchimento inorgânico, algumas matérias-primas, etc.). Se uma pequena quantidade de preenchimento, como sulfato de bário, for adicionada a um produto de folatina azul, o pico característico de seu preenchimento poderá ser mostrado em sua difração de raios-X em pó.

5) teste de contraste da cristalidade da amostra de pigmento: a cristalidade do pigmento também afetará suas propriedades fotocromáticas, como o CuPc tipo alfa após o tratamento com solvente, a cristalidade aumenta, o pico de difração é mais evidente, e quando a cristalidade do pigmento é baixa ou quase inestereotipada, o pico de difração não aparece. Quanto menor for a cristalidade, menor será a sua resistência à luz.

IV. Parte experimental

Este experimento usou o difractor de raios-X de mesa FRINGE EV da Suzhou Rongsong Science Instruments Co., Ltd. para testar pigmentos orgânicos fornecidos por uma empresa.

(1) Mostra de amostras

Figura 2. Amostra de pó de pigmento vermelho 254 (PR254)

esquerda) antes de picar (notado como PR254); Direita) após a pinchada (notado como PR254 após a pinchada)

O método de trituração é um dos métodos comuns de modificação de pigmentos, a máquina de trituração é necessária para a modificação de pigmentos usando o método de trituração, seu princípio de ação é a presença de solventes orgânicos, dependendo da mistura mecânica para aplicar energia ao pigmento que contém água, para que a grade de cristal do pigmento mude ou a forma da superfície mude, ou remova a umidade do pigmento (transformação de água de extrusão).

O método de trituração é o pigmento bruto e sal na presença de solvente, usando a força de trituração de agitação para extruir o sal e triturar o pigmento através do sal, ao mesmo tempo que o pigmento cresce no solvente, um método de trituração legal produzido por um cristal homogéneo, resistência à luz, calor, clima, resistência à migração e outras propriedades de aplicação mais excelentes.

2) Análise das condições

3) Resultados e conclusões

Diagrama de difração e análise qualitativa do PR254

Figura 4. Diagrama de Difração e Análise Qualitativa do PR254

Figura 5. Diagrama de difração de superposição antes e depois da pinçada PR254

Tabela 1. Resultados da análise do pigmento vermelho 254 antes e depois da picadura

4) Resultados da análise

1, Figura 3, Figura 4 mostra o mapa de difração do pigmento vermelho 254 e os resultados qualitativos, você pode ver o grau de cristalização das duas amostras de pigmento orgânico, seu mapa de difração corresponde ao cartão PDF padrão 00-055-1984 no banco de dados de pigmentos orgânicos do software CrystalX, pertencente ao tipo alfa, fórmula química C18H10Cl2N2O2, pico de difração em 2θ = 28,24 ° pertence ao pico forte.

A Figura 5 mostra o mapa de difração de sobreposição de tinta vermelha 254 antes e depois do tratamento de pinchado, pode ser visto que a diferença de intensidade do pico de difração em 2θ = 28,24 ° é maior, a intensidade de difração após a pinchada é claramente maior do que antes da pinchada, e outros picos de difração na faixa de 3 ~ 60 ° podem basicamente coincidir, ou seja, a diferença de intensidade do pico é muito pequena. Ao mesmo tempo, a Tabela 3 fornece a área de pico adequada para o pico de difração do pigmento vermelho 254 antes e depois da pinçada na faixa angular de 22,5 a 34 ° e o tamanho do grão na direção da superfície do cristal a 28,24 ° em 2θ. Após a mistura, o cristal vermelho do pigmento 254 continua a crescer, sua cristalidade é melhor e o tamanho do grão aumenta.

V. Conclusões

O mapa de difração de pigmentos orgânicos é coletado com o difractor de raios-X FRINGE EV, que analisa as diferenças de estado de cristalização e tamanho de grão do Red 254 diante e depois da mistura, fornecendo um forte suporte e garantia de dados para ajustar rapidamente o desenvolvimento de pigmentos orgânicos, o processo de produção e garantir uma produção eficiente.