金属粉末显现手印是从19世纪初开始的一种手印显现技术。由于携带方便,操作简易,显现率高等优点,仍在国内外侦查案件中应用。多年来在实践中使用金属粉末显现指纹,经常受到客体性质、表面背景颜色、手印遗留时间以及长期使用重金属粉末对人体的毒害副作用的影响,限制了它作用的发挥。本文介绍蒽醌染料的一种粉末产品,并以其为主体配制了显色粉末显现指纹,弥补金属粉末显现的不足。
蒽醌,英文名Anthraquinone,分子式为,黄色针状结晶,熔点286℃,密度1.438g/cm3,是化工原料和重要的有机中间体,主要用于制造各种蒽醌系染料。蒽醌染料是一种广泛被使用的有机染料,采用适当的方法能使纤维材料或其他物质染成鲜艳而又坚牢颜色的有机化合物。蒽醌染料目前有400多个品种。蒽醌染料按照染色性质分类有媒染染料、酸性染料、还原染料、分散染料等。蒽醌染料色谱齐全,有红、橙、黄、棕、蓝等色。本文实验所使用的蒽醌染料为深红色的1,4,5,8-四羟基蒽醌(以下简称蒽深红),是分散染料。分散染料是一种疏水性强和水溶性很小的非离子型染料,早期用于醋酯纤维染色,而现在主要用于聚酯纤维的染色。在工业生产中,蒽醌类占分散染料生产总量的25%。主要有红、紫、蓝、黄等品种。这类染料有较深的色谱以及较高的耐晒牢度,同时具有化学稳定性,光化学稳定性和热稳定性等优点。
1、材料和方法
1.1实验材料
载体选取:打印纸、牛皮纸、彩色画报纸、玻璃片、瓷砖(白色)、黑色油漆木。用具准备:毛刷、磁性刷、瓷研钵、天平、砝码、三脚架、数码照相机。试剂:蒽深红、金粉、银粉、磁性粉、铁粉(约400目)、可溶性淀粉、三氧化二锑(Sb2O3)白色粉末。
1.2实验方法
用天平称取蒽深红和载粉,变化染料的含量,配置成不同比例的混合粉末,用瓷研钵研磨均匀,配制蒽醌染料为主体的混合粉末。将蒽深红从50%开始,缩小含量,选用几种代表性的半渗透和非渗透性客体显现汗潜指纹,从显出效果选择最佳或可能最佳配比(见表1)。在实验样本客体上捺印手印,设计不同条件,分别用金、银粉、磁性粉、及配制蒽深红粉末显现,对比效果(见表2)。用三脚架固定数码相机,对准显现手印拍摄存留。
2、实验结果
2.1蒽醌染料粉末配比结果
蒽深红与淀粉按不同质量比混合研磨均匀,蒽深红与三氧化二锑及淀粉三者不同质量比混合研磨均匀,蒽深红与铁粉、淀粉不同质量比混合研磨均匀,显现样本上的汗潜指纹,观察显现效果(见图1~图3)。
表1、表2实验数据表明:蒽深红与淀粉按质量比1∶25配成的显色粉末显现指纹效果很好(以下简称R1粉);蒽深红与三氧化二锑、淀粉按质量比1∶20∶2配成显色粉末显现指纹效果很好 (以下简称R2粉);蒽深红与淀粉及铁粉按质量含量分别为3%、3%、94%配成红色磁性粉显现指纹效果很好,称为RS粉。
2.2 R1、R2粉与金属粉末显现汗潜指纹的效果比较
根据手印遗留时间和汗液量多少将样本分类,用金粉、银粉、R1粉刷或抖显半渗透性客体;用金粉、银粉、R2粉、刷显非渗透性客体(见表3)。
表3是三次实验的平均结果,其数据表明:R1粉抖显打印纸及牛皮纸效果好于金属粉末;R2粉刷显非渗透性客体总体上不如金属粉末。
2.3蒽醌染料
RS磁性粉与普通磁性粉显现汗潜指纹的效果比较6个人每人用4个手指,每一指在牛皮纸、玻璃片连续捺印7个指印,分成4组,分别用RS粉、普通磁性粉显现(见表4)。表4中数字为显现指纹的个数,结果表明:RS粉显现牛皮纸上汗潜指纹效果突出,优于普通磁性粉。
3、讨论
3.1蒽醌染料显现指纹的原理
人体汗液是无色液体,呈弱酸至碱性反映,在紫外线照射下能产生微白色或浅蓝色荧光。实验证明,指纹残留物中99%为水分,1%为无机盐和有机物成分,如阴阳离子 (K+、Na2+、Fe3+、Cl-、Br-和HCO-3/CO2-3)、氨基酸(丝氨酸、甘氨酸、鸟氨酸和缩氨酸等)、多肽、蛋白质、油脂和DNA(常见于血指纹)等。由于人体汗液中含有水以及多种有机和无机物质,当手面接触客体时这些物质也随之粘附客体表面上形成汗潜手印。通常情况下,指印纹线中的水分在几天内就全部挥发掉,纹线物质中的无机物和有机物仍在客体上存留,这就是潜在手印在较长时间内保留下来,能通过化学和物理方法来显现的科学依据。
本实验蒽醌染料显现指纹的原理是根据手印物质与粉末的物理吸附和静电吸附作用,即粉末显现原理。潜在手印残留物中的汗液(垢)具有一定的吸附力,当显现粉末附着于承受物面时,粉末与手印沉淀物产生较强的亲和作用,使无色的手印显色或产生荧光。手印物质成分与粉末间的亲和力是由两种物质间的粘滞力、万有引力和静电吸引力所决定的。手印物质对粉末的吸附能力随时间的推移会逐渐下降,直至粉末显现失去作用。
3.2蒽醌染料在配成显色粉末中应考虑的问题
3.2.1配成粉末的性能要求
一般来说染料都具有粘结性,有着极强的着色力,它可将承痕客体全部着色,以至于难以区分手印纹线,因此必须将染料均匀地分散在分散介质(即载粉)中,载粉的初步作用是分散染料和运载染料,载粉必须同染料具有相容性,使染料充分附着于载粉表面,并使其在长期保管与使用过程中,染料与载粉颗粒不分离;其次配成的混合粉末要有良好的流散性,即粉末在客体表面能顺畅均匀地流动,不产生滞粉、粘粉的现象,并且粉末不吸湿、长期保管不潮解,不结团,因此载粉的选择是非常关键的,即使有色粉末有良好的颜色,但载粉不适宜就会破坏染料本身的良好属性;最后研制蒽醌染料为主体的混合粉末,推广应用方面应考虑经济因素以及原材料的来源渠道。价格低廉,来源广泛,性能优异的染料主体粉末和载粉是适宜采用的。
3.2.2蒽深红为主体的配粉分析
选择蒽深红主体颜色粉末显现潜在汗液指纹,是基于其颜色稳定、鲜明的特点。纯品蒽深红颗粒细腻,但粘性较大,流动性非常差。纯品蒽深红直接刷显非渗透性客体背景粘粉量过多。通过对蒽深红物理特性的考察得出:必须加入分散介质来改良纯品蒽深红粉末流动性差的缺点。通过大量的实验,选定了淀粉作为载粉,淀粉(白色)的流动性特别强,颗粒细小,淀粉表现出优越地运载蒽深红的能力,并与蒽深红有着良好的相容性。该配方适用于纸张类客体的抖显,但不适宜非渗透性客体的显现。配制的R1粉比重较大,沉浸力强,能渗透到物面深部,因此适宜显现粗糙物面手印。在这个基础上配的R2粉,作为一种显色粉末,对非渗透性客体的指纹刷显有一定的效果改善。
以蒽醌染料作为主体粉末来配制各种混合粉末实用价值在于粉末的主体颜色与客体物面色差鲜明,安全无毒,这样显出的手印才利于观察、去除背景干扰,从而拍照和分析检验。本文仅做了配方的初步研究,还需在载粉的选择和最优配比上做进一步的深入研究。
参考文献:
[1] 侯毓汾,朱振华,王任之.染料化学[M].北京:化学工业出版社.1994.
