X-射线衍射分析法在染料、颜料中的应用

X-射线衍射法是研究有机染料、有机颜料的晶型的重要途径，概括可有如下五个方面

1.定性鉴定同质异晶特性

从已知结构物质测得X-射线粉末衍射数据作为标准，如1941年ASTM发表一系列衍射卡片，汇编成X-射线粉末衍射资料，约有21000种。其中无机化合物15000种，有机化合物6000种，只有染料、颜料的数据很少，典型的如α-型CuPc的编号为22-1686，β-型CuPc的编号,11-893，У-型喹吖啶酮的编号为25-1782，甲苯胺红的编号为25-1879等。其中提供三条最强的衍射峰的强度值I/Iι及相应的晶面距离d等，如对于α-CuPc：

d/nm    13.2    1.21    0.89

I/Iι   100     100     40

对于未知晶型结构的试样，测定其X-射线衍射图，获得上要衍射峰的衍射角，与ASM资料卡相核对，达到定性鉴定晶型的目的。

应该指出的是分子大小及晶体排列方式不同，可导致晶体具有不同的晶面距离，从下式可知：d=nλ/2·sinθ。当晶面距离加大（d值加大），即衍射2θ变小，在小角区域出现更多的衍射峰，有机染料、有机颜料及某些高分子化合物即属于此类情况，多数在2θ=5º-35º内有衍射峰。

而无机化合物，如SiO2,TiO2，由于分子比较小，则在交大的衍射角区域有特征衍射峰。莱州彩之源颜料科技主要生产：永固红F3RK、永固红F5RK、永固桔黄G，酞菁蓝BGS、酞菁绿G等颜料产品。如无机颜料CdS的α-型及β-型衍射峰，其2θ=20º-60º，某些化合物在2θ=90 º仍有明显衍射峰，同时试样晶体的对称性高，衍射峰较少。

3.2定性测定不同晶型（混晶）的各自含量

当有机颜料试样中存在两种以上的不同晶型时，而且是不同晶型组分的机械混合，即不呈固态溶液或共熔体时，则可以应用X-射线粉末分析方式测定各种晶型的相对应百分含量。

采用该测定方法，含有混晶的试样可以显示每一种晶型的X-射线衍射峰，并且衍射峰强度与其含量成正比，于是可以通过扣除衍射曲线的背景强度，绘制与不同已知晶型含量对应强度的工作曲线，计算出未知试样的每一晶体的含量。

3.测定晶体试样微晶的粒子尺寸大小

该方法是根据微晶（晶核）对-射线衍射所产生的衍射峰的宽度与晶粒大小的方程式来测定：d=kλ/β·cosθ。式中k-晶粒形状因数，约为0.9；β-物理增宽（纯的衍射宽度）；d-结晶尺寸（平均值）。

如果应用衍射峰的半峰宽度作为β值，取k=0.9，则粒子大小简化为如下计算公式：D=0.9λ/β½cosθ，因此，应考虑到某一个特定晶面的D，与β½（半峰宽度）成反比。β½值越小，D愈小，即衍射峰的半峰宽度小，晶粒就愈大。如颜料晶面通过溶剂处理后晶体成长，可研究颜料晶粒大小与色光、物性之间的关系。

4.控制颜料产品质量

有机颜料产品通过定性鉴定，可检测产品晶型的单一性，即确定其它晶型产物存在的相对比例，或者是检测出生产过程中所带入的杂质成分（如无机填充剂、某些原料等）。X-射线分析具有许多特点，莱州彩之源颜料科技主要生产：永固红F3RK、永固红F5RK、永固桔黄G，酞菁蓝BGS、酞菁绿G等颜料产品。诸如：试样少，不受分解破坏，混合组不需要预先分离，在很短时间内完成测试等，只是对于结晶度很低或某些微量晶型组分难于分析测定。

如果在酞菁蓝产品中添加少量的填充剂，如硫酸钡等，则可以在其X-射线粉末衍射图中显示其填充剂的特征峰。如图11-8所示，即为酞菁蓝B，α-型CuPc的衍射曲线，其中附（·）号处，均为BaSO4的衍射峰，如2θ=22.8º、26 º、28.6 º等。

5.颜料试样结晶度的对比试验

实验证明，试样的晶体发育良好，如通过不同有机溶剂处理后，粒子大小发生变化，显示在X-射线衍射图上，衍射峰变窄，如联苯胺黄G（P.Y.12）用CICH2CH2CI处理，在衍射角25º处峰发生变化，莱州彩之源颜料科技主要生产：永固红F3RK、永固红F5RK、永固桔黄G，酞菁蓝BGS、酞菁绿G等颜料产品。如图11-9所示。

由图可见P.Y.12，即联苯胺黄G，经颜料化的商品试样衍射峰明显增加，同时强度也增大，尤其是2θ=25.3º处。同未处理的颜料相比，在溶剂处理过程中，结晶进一步成长。

图11-10表示α-型CuPc经过溶剂处理，结晶度增加，衍射峰更明显，而当颜料的结晶度低时，或接近无定型时，则不出现显示特征的衍射峰。如图11-11，颜料A和颜料B相对，前者结晶度很低，其耐光牢固远不如后者。