КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ТРАВМАТИЧЕСКИХ МЕТАТЕЛЬНЫХ СНАРЯДОВ ОГНЕСТРЕЛЬНОГО ОРУЖИЯ Российский патент 2012 года по МПК F42B5/02 F42B5/03 F42B12/72 F42B12/74 F42B30/02 C06B27/00 

Изобретение относится к огнестрельному оружию, а именно композиционному материалу, который может быть использован при производстве метательных снарядов - пуль для патронов огнестрельного, в частности ручного, оружия, применяемого на близком расстоянии при нейтрализации агрессивно или враждебно настроенных лиц, путем несмертельного механического поражения для поддержания порядка или обеспечения самозащиты.

Известно использование деформирующихся метательных снарядов из эластомеров, в частности из термопластичных (т.е. несшитых, «невулканизированных») эластомеров: этилен-пропилен-диеновых-, стирол-изопрен-стирольных-, стирол-бутадиен-стирольных-, полиуретановых эластомеров, пластифицированного ПВХ и других термоэластопластов. Метательные снаряды из термопластичных эластомеров легко и с высокой производительностью изготавливаются методом литья под давлением, например, на термопластавтоматах. Однако такие метательные снаряды имеют ряд недостатков, в частности, шарообразные пули, изготовленные из термопластичного эластомера и снаряженные в патрон, с внутренним диаметром меньшим, чем диаметр эластичной пули, после выстрела не восстанавливают шарообразную форму. Кроме того, если скорость вылетающего при выстреле снаряда более 300 м/с, то, обычно, происходит расплавление его поверхности. Все это ведет к ухудшению баллистических свойств эластичной пули. Повышение температуры плавления термопластичного (несшитого) эластомера, как правило, сопряжено с повышением его твердости, что может вызвать тяжелые травмы у нейтрализуемого объекта. В патентной заявке FR №2532742, 1982 г., описан композиционный материал, используемый для изготовления метательных снарядов, представляющих собой вулканизированные каучуковые пули, обладающие твердостью по Шору от 40 до 55. Композиционный каучуковый материал включает эластомер, краситель, наполнитель, пластификатор и средства, препятствующие прилипанию изделия к форме, содержащие молибден. Такой материал обеспечивает метательному снаряду достаточную компромиссную степень твердости для того, чтобы снаряд не расплющивался внутри ствола оружия, исключая его вспучивание или разрыв. Но, в то же время, изготовленный из этого материала снаряд имеет достаточную степень мягкости, чтобы, нейтрализуя объект, не нанести ему серьезного повреждения.

Однако установлено, что в некоторых случаях, в частности при использовании оружия для близкой защиты на расстоянии менее 5 м между оружием и целью указанные выше метательные снаряды, изготовленные из известных композиционных материалов слишком тверды и не расплющиваются в достаточной степени при ударе, что может привести к возникновению в месте контакта серьезных ран, которые требуют последующего хирургического вмешательства для извлечения метательных снарядов из тела. При этом нередко ситуация осложняется тем, что точное местонахождение эластичных (резиновых) пуль нельзя установить, т.к. они не определяются обычными методами, например, с помощью рентгеновских снимков или магнитных детекторов обнаружения.

В связи с этим специалистами разрабатываются композиционные материалы для метательных снарядов, которые минимизируют указанные недостатки и снижают риск тяжелого повреждения живой цели при их использовании и в то же время обеспечивающие нейтрализацию этой цели в течение достаточно длительного времени.

Известен специальный композиционный материал для производства метательных снарядов, которые не вызывают повреждения ствола оружия, обеспечивают нейтрализацию живого объекта, без нанесения тяжелых травм, патент РФ №2230285, 2004 г., взятый в качестве прототипа.

Этот материал выполнен из органической полимерной матрицы и диспергированного в ней порошкообразного металлического утяжелителя (заряда). Полимерная матрица представляет собой поперечно-сшитый (вулканизированный) полибутадиен, содержащий полибутадиеновые цепи, соединенные между собой мостиками. В предпочтительном варианте поперечная сшивка (мостики) образуются за счет взаимодействия концевых гидроксильных групп полибутадиена с диизоцианатом. В этом случае, поперечные мостики являются уретановыми. Предложено пластифицировать сшитый полибутадиен и включать в его состав антиоксидант. В качестве металлического порошкообразного утяжелителя (заряда) предложено вводить в композиционный материал металлический порошок из железа, сплавов железа с другими металлами, соединений железа, соединений бария, вольфрама, смеси вольфрама с другим металлом, сплавов вольфрама и других его соединений. Изготовленные из известного композиционного материала снаряды-пули в виде шариков обеспечивают изделиям требуемые эксплуатационные свойства: введение металлического порошка обеспечивает увеличение массы пули с целью повышения ее эффективности, т.е. иммобилизирующего (останавливающего) действия.

Однако следует отметить недостатки известного композиционного материала.

Полученные из материала по прототипу снаряды-пули имеют низкую прочность на разрыв и низкую прочность на раздир. Это объясняется, в частности тем, что для получения материала с низкой твердостью по Шору (от 2 до 30) авторы не использовали усиливающие наполнители (сажи), которые значительно увеличивают прочность на разрыв и на раздир, но одновременно увеличивают твердость эластичного материала. Известно, что прочность на раздир эластичных материалов, в частности резины, как правило, находятся в симбатной зависимости от твердости по Шору. На практике (во всяком случае - в России) используются резиновые пули с твердостью по Шору от 55 до 75 единиц.

Установлено, что при использовании в качестве утяжелителя резины металлического порошка из железа происходит монотонное снижение прочности на разрыв, т.е. чем больше массовая доля железного порошка, тем меньше прочность на разрыв полученного композиционного материала. В результате ослабления двух приведенных факторов (прочности на разрыв и прочности на раздир) происходит разрушение метаемого снаряда при его прохождении через ствол, имеющий специальные препятствия. Негативным следствием разрушения метаемого снаряда на части является то, что это осложняет их быстрое местонахождение в теле объекта и увеличивает время операции и выздоровления.

Применяемая для получения известного композиционного материала сырьевая база ограничена: основное исходное сырье для получения органической полимерной матрицы - полибутадиен с концевыми гидроксильными или карбоксильными группами и средней молекулярной массой от 500 до 10000 не выпускается в промышленности.

Кроме того, процесс производства снарядов не соответствует современным требованиям - очень низкая производительность процесса (время вулканизации более 4 часов).

Задачей изобретения было создание нового композиционного материала для травматических метательных снарядов - пуль огнестрельного оружия, определяемых рентгено- и магнитными методами и обладающих требуемыми эксплуатационными свойствами.

Задача решается композиционным материалом для травматических метательных снарядов огнестрельного оружия, полученным вулканизацией резиновой смеси на основе каучука, вулканизатора и порошкообразного железного утяжелителя, в котором, согласно предложению, в качестве порошкообразного железного утяжелителя включен порошок железа с размером частиц от 5 до 300 мкм, в количестве от 17 до 350 массовых частей (далее по тексту - мас.ч.) на 100 м.ч. каучука, и в него введен усиливающий неорганический наполнитель в количестве от 20 до 200 м.ч. на 100 м.ч. каучука при следующем соотношении компонентов в исходной резиновой смеси, м.ч.:

каучук 100,0 вулканизатор 1,5-15,0 порошкообразный   железный   утяжелитель 17,0-350,0 усиливающий   наполнитель 20,0-200,0.

Материал характеризуется тем, что в качестве неорганического усиливающего наполнителя он содержит мелкодисперсный технический углерод (сажу) или коллоидную кремнекислоту, аэросил (белую сажу).

Материал получен вулканизацией резиновой смеси, в которой в качестве вулканизатора содержится сера с органическими сульфидами, или селен и его органические производные, или окислы металлов, или хиноны и их производные.

Материал характеризуется тем, что исходная резиновая смесь в качестве вулканизатора содержит органические перроксиды или органические перроксиды в сочетании триаллилциануратом (ТАЦ) или триаллилизоциануратом (ТАИЦ).

Материал, полученный из резиновой смеси, в которой в качестве вулканизатора содержатся органические перроксиды или органические перроксиды в сочетании триаллилциануратом (ТАЦ) или триаллилизоциануратом (ТАИЦ), дополнительно содержит комплексоны, связывающие ионы железа, в количестве не более 1 м.ч. на 100 мас.ч. железа.

Возможно в исходную резиновую смесь ввести гидроксилсодержащие синтетические смолы (ГСС) в количестве от 2,0-14,0 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука в качестве добавок, усиливающих прочность получаемой металлонаполненной резины.

Целесообразно в исходную резиновую смесь в качестве гидроксилсодержащих синтетических смол ввести алкилфенолформальдегидные смолы (АФФС), которые одновременно выполняют функции вулканизатора.

Материал характеризуется тем, что в качестве каучуков исходная резиновая смесь содержит карбоксилатные каучуки, т.е. каучуки, молекулы которых содержат карбоксильные группы, встроенные по всей длине молекулы, или на основе смеси вышеуказанных каучуков с каучуками, не содержащими карбоксильные группы.

Предпочтительно использовать в качестве карбоксилатных каучуков каучуки, полученные сополимеризацией каучукообразующих мономеров с метакриловой кислотой, или смесь указанных каучуков с каучуками, не содержащими карбоксильные группы, при этом количество карбоксильных групп соответствует массовой доле связанной метакриловой кислоты, содержание которой в каучуке или в смеси каучуков составляет 1,0-8,0 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука.

В качестве каучука исходная резиновая смесь содержит натуральный каучук или синтетический: изопреновый-, или хлорпреновый-, или бутадиен-нитрильный-, или изопрен-стирольный-, или бутадиен-стирольный-, или хлорсульфополиэтиленовый-, или акрилатный-, или этиленпропиленовый-, или бутилкаучук, или фторкаучук.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является следующее.

Для изготовлении рентгеномагнитодетектируемых резиновых пуль могут быть использованы натуральные и самые разнообразные, выпускаемые в промышленности синтетические каучуки, например изопреновые, изопрен-стирольные, хлорпреновые, бутадиен-нитрильные, бутадиен-стирольные, бутилкаучуки и др. Указанные каучуки являются наиболее распространенными в резиновой промышленности (около 90% от доли всех каучуков) и самые дешевые.

Могут быть использованы и другие сравнительно малотоннажные, но, как правило, более дорогостоящие типы каучуков, в том числе акрилатные, бутадиен-стирол-метакрилатные, бутадиен-нитрил-метакрилатные, фторкаучуки, хлор- и бромбутил каучук, хлорсульфополиэтиленовый и этиленпропиленовый каучук.

Если в исходной вулканизируемой смеси используются каучуки, содержащие карбоксильные группы (карбоксилатные каучуки) или смеси указанных каучуков с другими синтетическими каучуками, не содержащими карбоксильные группы, то прочность вулканизированного материала, содержащего диспергированный железный порошок, еще более увеличивается за счет сил взаимодействия карбоксильных групп органической полимерной матрицы с поверхностью частиц порошкообразного железа.

Количество карбоксильных групп в каучуке характеризуется массовой долей исходной карбоновой кислоты (обычно - метакриловой), входящей в состав синтетического каучука. Оптимальное содержание карбоксильных групп характеризуют как массовую долю связанной метакриловой кислоты в карбоксилатном каучуке или в смеси карбоксилатного каучука с другим синтетическим каучуком, не содержащим карбоксильных групп.

При этом минимальному количеству карбоксильных групп соответствует массовая доля связанной метакриловой кислоты в каучуке (или в смеси каучуков), равная 1,0 мас.ч. При меньшем количестве - эффект упрочнения незначителен.

Максимальному количеству карбоксильных групп соответствует массовая доля связанной метакриловой кислоты в каучуке (или в смеси каучуков), равная 8,0 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука (или 100 мас.ч. смеси каучуков). При большем количестве - не наблюдается дальнейшего существенного эффекта упрочнения.

В отличие от прототипа, где концевые гидроксильные или карбоксильные группы в молекулах полибутадиена предназначены исключительно для "поперечной сшивки", т.е. вулканизации полимерного эластомера, в предлагаемом решении поперечная сшивка (для обычных каучуков используется термин "вулканизация") осуществляется обычными, освоенными в резиновой промышленности методами вулканизации.

В процессе сшивки (по методам, приведенным в прототипе) карбоксильные и гидроксильные группы полностью расходуются на образование поперечных связей и в вулканизате отсутствуют, т.е. уже не способны выполнять функцию усиления прочности вулканизата, наполненного металлическим (железным) порошком.

Кроме того, по прототипу, при получении композиционного материала не используются "усиливающие наполнители" - мелкодисперсный технический углерод (сажа) или кремнекислота (белая сажа), которые многократно усиливают прочность резины.

В предлагаемом материале могут быть использованы различные доступные вулканизаторы: сера в сочетании с органическими сульфидами, селен в сочетании с его органическими производными, органические перроксиды, органические перроксиды в сочетании с триаллилциануратом (ТАЦ) или триаллилизоциануратом (ТАИЦ), хиноны и их производные, окислы металлов, и др. При использовании органических перроксидов резиновая смесь, содержащая порошок из железа, не подлежит длительному хранению, т.к. ионы железа могут вызывать преждевременный распад перекиси и, как следствие - подвулканизацию резиновой смеси. Для замедления этого процесса в резиновую смесь следует вносить комплексоны, например этилендиаминтетрауксусную кислоту (ЭДТА, комплексон II), о-фенантролин, ά,ά-дипиридил или другой реагент, связывающий ионы железа, в количестве до 1 мас.ч. на 100 м. ч. каучука.

Установлено, что для компенсации ослабляющего влияния порошкообразного железа на прочность композиционного материала, в исходной резиной смеси целесообразно использовать гидроксилсодержащие синтетические смолы (ГСС), увеличивающие прочность вулканизата с диспергированным железным порошком, такие как: глицериновый эфир канифоли, пентаэритритовый эфир канифоли, модифицированные эпоксидные смолы, алкил фенолформальдегидные смолы (далее АФФС) и др., совместимые с каучуками. То есть - синтетические смолы, содержащие спиртовые гидроксильные группы (например, глицериновый эфир канифоли, модифицированные эпоксидные смолы) или фенольные гидроксильные группы (например, АФФС).

Использование различных синтетических смол, в частности вышеуказанных, в качестве добавок к компонентам резиновых смесей известно и описано в литературе, в частности в книге: Шварц А.Г., Гинзбург Б.Н. Совмещение каучуков с пластиками и синтетическими смолами, М., Химия, 1972 г. Однако в научной литературе и в указанной книге из большого разнообразия синтетических смол не выделялась группа смол с общим указанным признаком, а именно - ГСС.

При этом ГСС, наряду с другими синтетическими смолами, использовались в качестве компонентов, придающих клейкость невулканизированным резиновым смесям, и (или) в качестве вулканизирующего (со)компонента, или компонента, изменяющего какие-либо свойства вулканизата для получения модифицированных сортов резин. Фенолформальдегидные смолы нередко используются в составах большинства клеев на основе синтетических каучуков. Однако использование указанных смол, а конкретно ГСС, в составе материала травматических снарядов, неизвестно.

Из алкилфенолформальдегидных смол для достижения необходимого эффекта наиболее пригодны АФФС, изготовленные из фенолов, содержащих в ароматическом ядре алкильные заместители нормального-, или изо-строения с числом атомов углерода от 3 до 8, например пропил-, изо-пропил-, бутил-, трет-бутил-, октил-, изо-октил-фенолформальдегидные смолы.

Обычные фенолформальдегидные смолы (без алкильного заместителя в ароматическом ядре фенола (т.е. ФФС)) непригодны для этой цели по нескольким причинам:

- они плохо совмещаются с большинством каучуков, а именно с каучуками, не имеющими полярных групп;

- дают твердые вулканизаты с низкой эластичностью (т.е. с малым относительным удлинением при разрыве). Смеси ФФС с полярными каучуками, например хлоропреновым или бутадиен-нитрильным, лежат в основе большинства марок каучуковых клеев.

Кроме того, фенол, всегда присутствующий в качестве примеси в ФФС, является довольно токсичным веществом и, по этой причине, многотоннажная продукция, содержащая ФФС, ухудшает экологическую среду.

В отличие от фенола, алкилфенолы примерно в 10 раз менее токсичны, чем незамещенный фенол (справочник Вредные вещества в промышленности, ред. Лазарев Н.В. и Левина Э.Н., т.1, Л., Химия, 1976 г., стр.403, 412.). По этой причине АФФС также гораздо менее опасны для окружающей среды.

Минимальное количество ГСС, оказывающее заметное положительное влияние на прочностные свойства резиновых пуль, с порошкообразным железным утяжелителем, составляет 2,0 мас.ч. на 100 мас.ч. исходного каучука

Максимальное - 14,0 мас.ч. на 100 мас.ч. исходного каучука. При большем количестве ГСС не наблюдается дальнейшего увеличения прочности.

Оптимальное количество ГСС в резине находится обычно в пределах от 4 до 10 мас.ч., что зависит, прежде всего, от типа ГСС, от количества вводимого порошка железа и типа каучука.

Оптимальное количество порошкообразного железного утяжелителя в резиновой пуле находится в пределах от 17,0 до 350,0 мас.ч. на 100 м.ч. каучука.

При содержании менее 17,0 мас.ч. затрудняется рентгеномагнитное обнаружение травматического снаряда, попавшего в тело человека. При содержании железного порошка более 350 м.ч. становятся неприемлемыми прочностные свойства резиновой пули.

Размер частиц порошкообразного железа находится в пределах от 5,0 мкм до 300 мкм, определен экспериментально и является оптимальным. При размере частиц ниже 5,0 мкм порошок сильно "пылит", а также ухудшается его смешение с остальными компонентами смеси. При размере частиц свыше 300 мкм, оторвавшиеся с поверхности выстреливаемой пули частицы могут нанести существенный вред здоровью объекта.

Содержание основного вещества (железа как такового) в железном порошке должно быть, предпочтительно, не менее 98%.

Рекомендуемые пределы количества усиливающего неорганического наполнителя (далее и в табличных примерах дана сокращенная аббревиатура - УНН) находятся в пределах от 20 до 200 мас.ч на 100 мас.ч каучука и объясняются тем, что как при меньшем, так и при большем количестве УНН эффект усиления становится недостаточным. При этом зависимость прочности композиционного материала от количества УНН нелинейная, имеется пологий (сглаженный) максимум в районе примерно от 30-90 мас.ч УНН на 100 мас.ч исходного каучука, в зависимости от марки каучука. Далее прочность материала постепенно снижается, но, тем не менее, остается значительно выше, чем в отсутствие УНН.

В отличие от УНН, железный порошок незначительно увеличивает твердость вулканизатов, что очень важно, т.к. существенное увеличение твердости (жесткости) метательного снаряда увеличивает вероятность тяжелых травм (см. приложение). То, что металлические порошкообразные утяжелители, диспергированнные в эластичном метательном снаряде, не вызывают существенного увеличения его твердости, установлено еще в патенте-прототипе.

Добавки пластификаторов в исходную резиновую смесь, как правило, не увеличивают прочность получаемых вулканизатов, но они, в большинстве случаев, необходимы для снижения твердости резиновой пули до желаемой величины. При этом добавки ГСС обычно снижают потребность в пластификаторах, т.к. ГСС сами одновременно выполняют роль пластификаторов.

Приведенные в таблицах примеры иллюстрируют изобретение и вытекающие из него преимущества.

Для проведения сравнительных испытаний было приготовлено 11 вариантов композиционного материала, который изготавливали вулканизацией резиновых смесей, состав которых приведен в таблице 1.

Получали материал смешением компонентов на известном оборудовании: в смесителе, или на смесительных вальцах, при температуре 60-90°C в течение 20-40 мин. Метательные снаряды - пули изготавливали путем вулканизации при температуре от 160 до 210°C (в зависимости от используемых рецептур) и давлении от 80 до 150 атм. Время вулканизации от 45 сек до 4 мин. Общая продолжительность цикла на пресс-форме с 26-ю гнездами составляла от 2 до 6 мин, производительность от 260 - до 780 шт./час. Плотность полученной пули диаметром 10 мм - от 1,54 до 4,1 г/см³, масса пули - от 0,78 до 2,15 г.

Для сравнения были изготовлены и испытаны резиновые пули-шарики с таким же диаметром по рецептуре и режимам, приведенным в примере 1 патента РФ №2230285, 2004 г., взятого в качестве прототипа.

Данные о свойствах снарядов (пуль) приведены в табл.2.

Следует отметить, что по обычным критериям прочностных свойств эластомеров (максимальное напряжение при разрыве, относительное удлинение при разрыве, прочность на раздир, твердость по Шору, эластичность по отскоку и др.) далеко не всегда можно предсказать разрушится ли эластичный снаряд при выстреле или нет, так как отсутствуют данные о том, какова доля вклада каждого показателя именно в данных специфических условиях. Кроме того, большая часть указанных показателей приведена только для температуры +20°C, тогда как эластичный снаряд при выстреле существенно нагревается. В то же время, прочностные показатели для разных каучуков при повышении температуры изменяются по разному. Поэтому оценка прочности метаемых снарядов проводилась путем натурных испытаний в жестких условиях, а именно: числом неразрушенных эластичных пуль, выстреливаемых с максимально допустимой (для гражданского оружия самообороны) энергией (80 Дж) и с энергией, превышающей максимально допустимую в 1,75 раза (140 Дж). В аналогичных условиях была испытана партия резиновых пуль, изготовленных по методу и рецептуре, указанным в прототипе - пример 1 патента РФ №2230285, 2004 г. Испытания проводились с использованием травматического пистолета Grand Power Т-10, ствол которого оснащен двумя стальными выступами (штифтами) для предотвращения возможности стрельбы неэластичными снарядами; патроны 10×22 Т. Результаты приведены в табл.2. Из результатов, приведенных в таблице, следует, что все пули, изготовленные из предлагаемого материала, сохраняют целостность, в условиях выстрелов с максимально допустимой энергией (80 Дж), что гарантирует минимальный травматизм, точное местонахождение пули и снижение осложнений при операциях и излечении объекта. Результаты выстрелов с энергией 140 Дж особенно ярко демонстрируют более высокие прочностные свойства предлагаемого материала по сравнению с материалом, предложенным в прототипе. Наиболее прочные пули получены из резиновых смесей, содержащих ГСС, или резиновых смесей на основе карбоксилатных каучуков (в среднем в 8 целых резиновых пуль из 10).

Проверка на обнаружение резиновых пуль проводилась с помощью современного флюорографического цифрового малодозового рентгеновского аппарата 12ФК1, а также известным методом, применяемым в клиниках, - путем получения рентгеновских снимков (негативов) на фотопленке.

В туловище манекена для бокса с плотной набивкой из поролоновой крошки было произведено 11 выстрелов шарообразными пулями диаметром 10 и 12 мм, изготовленными по примерам 1-11.

На цифровых снимках (один снимок в анфас, другой под углом - с поворотом манекена на угол примерно 45° вокруг вертикальной оси) на экране монитора были сразу же отчетливо видны все 11 пуль. В результате рассмотрения и сопоставления обоих снимков в течение 2-х минут было установлено их точное местонахождение в туловище манекена. Общее время тестирования - от 4 до 5 минут.

В аналогичном тесте с использованием обычных резиновых пуль (без железного порошка), из 11 пуль, проникших в манекен, было определено местонахождение только 8 резиновых пуль при тщательном рассмотрении и сопоставлении цифровых снимков на экране монитора в течение 4-х минут. Общее время тестирования - от 6 до 8 минут. При этом не было определено местонахождение 3-х находящихся в манекене пуль, а также не было полной достоверности о местонахождении обнаруженных пуль, т.к. их очертания на экране монитора были едва различимы.

На двух снимках-негативах (в анфас и под углом примерно 45°), полученных на рентгеновских фотопленочных аппаратах, были отчетливо видны все 11 пуль с железным порошком, местонахождение которых в манекене было определено за 4 минуты рассмотрения и сопоставления обоих снимков. Общее время, в этом случае, составляло около 12 минут (добавляется время проявления негатива).

В аналогичном тесте с использованием обычных резиновых пуль (без железного порошка), из 11 пуль, проникших в манекен, было определено местонахождение только 7 резиновых пуль при тщательном рассмотрении и сопоставлении обоих негативов рентгеновских снимков в течение 6-и минут. При этом не было определено местонахождение 4-х пуль и не было полной достоверности о местонахождении 7-и обнаруженных пуль, т.к. их очертания на негативах были едва различимы.

Соответственно, общеизвестно, что при помощи магнитных детекторов могут быть обнаружены только пули, содержащие железный порошок.

Таким образом, быстрота и надежность обнаружения снарядов, изготовленных из заявленного материала, позволит в кратчайшие сроки оказать медицинскую помощь объекту и тем самым существенно снизить риск тяжелых последствий при проникающих ранениях.

Кроме значительно большей легкости обнаружения в проникающих ранениях резиновых пуль, содержащих железный порошок, появляется возможность их быстрого извлечения из тела человека с помощью электромагнита достаточной мощности. Такой метод иногда используется в хирургии для извлечения из ран железных предметов (осколков, шариков, и др.).

Проведенные испытания снарядов - пуль, изготовленных из заявленного материала, позволили сделать вывод о том, что данный материал промышленно осуществим и будет востребован при изготовлении рентгеномагнитообнаруживаемых пуль для бесствольного травматического оружия самообороны и короткоствольного (пистолетов, револьверов), ствол которого имеет расширяющееся или сужающееся отверстие или оснащен уступами внутри ствола, что препятствует стрельбе металлическими пулями.

Таблица 1 Пример № Каучук¹⁾ (в.ч.) УНН, (в.ч.) Железн. порошок, мкм, (в.ч.) Вулканизатор, (в.ч.) Пластификатор, (в.ч.) ГСС, (в.ч.) 1 КР-50 (100,0) Техн. углерод К-354 (20,0) 5-45 (17,0) Окись магния (9,0) Дибутил-фталат (4,0) - Окись цинка (7,0) 2 СКИ-3, или натуральный (100,0) Техн. углерод П-803 (50,0) 15-70 (123,5) Сера (2,5), Кумароноинде
новая смола (12,0) - Тиурам Д (0,5), +АВ (6,0) 3 СКФ-32 (100,0) Аэросил (25,0) 40-150 (350,0) Перекись бензоила (4,0) 13ФМ (10,0) - 4 XCПЭ (100,0) Тех. угл. П-803 (90.0) 90-250 (130,0) Окись магния (6,0), Трикрезил-фосфат (22,0) - окись свинца (8,0) 5 СКС-30-1 (100,0)²⁾ Техн. углерод К-354 (100,0) 90-250 (80,0) Перекись трет-бутила (2,0) Кумароноинде
новая смола (25,0) - ТАИЦ (3) 6 GKH-26-5 (100,0)²⁾ Кремнекислота (60,0) 150-300 (135,0) Хлоранил (3,0) Сосновая смола (12,5) - ПХД(2,5) 7 СКН-18-10 (80,0) ²⁾ КР-50 (20,0) Техн. углерод П-803 (20,0) 5-45 (350,0) α-Хлортолуол (3,3) Дибутил-Фталат (3,4) - Окись свинца (4,6) 8³⁾ БК-2575 (100,0) Техн. углерод ПМ-75 (200,0) 100-300 (120,0) «Амберлол» (4,0) Масло И-40 (8,5) «Амберлол» (4,0) Хлорид олова (2,0) 9 БАК-12 (100,0) Кремнекислота (30,0) 100-150 (114,0) Перекись дикумила (5,0) - Смола ЭД-20М (14,0) ЭДТА(1,0) 10 СКН-18 (100.0) Техн. углерод ПМ-75 (50,0) 50-150 (145,0) МОПБХ (4,0) Диоктил-себацинат (9,5) ГЭК (10,6) Двуокись свинца (5,7) 11 СКС-30 (100.0) Тех. угл. П-803 (80,0) 10-40 (120,5) Селен (0,5) ДМКС (1,0) СЖК (22,4) ПЭК (2,0) Для сравнен. По прототипу ПБ с гидрокс. гр. (100) Отсутств ≈50 (120,4) ТДИ (18,2) Диоктил-азелат (61,6) - ДБЛО (1,7) Примечания. ¹⁾ Приводится марка каучука. Ниже, отдельно, приводится химическое название каучука данной марки.
²⁾ Карбоксилатные каучуки, содержащие, соответственно, 1 или 5 или 10% связанной метакриловой кислоты.
³⁾ В данном примере ГСС «Амберлол ST 137» одновременно является вулканизатором и компонентом, усиливающим прочность композиционного материала; общее количество в резиновой смеси - 4,0 в.ч. на 100 в.ч. каучука.

Каучуки:

КР-50 - хлорпреновый;

СКИ-3 - изопреновый (по химическому составу и свойствам близок к натуральному каучуку);

СФ-32 - фторкаучук;

ХСПЭ - хлорсульфополиэтиленовый;

СКС-30-1 - бутадиен-стирол-метакрилатный (1% связанной метакриловой кислоты);

СКН-26-5 - бутадиен-нитрил-метакрилатный (5% связанной метакриловой кислоты);

СКН-18-10 - (10% связанной метакриловой кислоты);

БК-2575 - бутилкаучук (2,5% связанного бутадиена);

БАК-12 - акриловый (сополимер бутилакрилата с 12% акрилонитрила);

СКН-18 - бутадиен-нитрильный (18% связанного акрилонитрила);

СКС-30 - бутадиен-стирольный (30% связанного стирола);

ПБ с гидроке, гр. - полибутадиен с гидроксильными концевыми группами (по прототипу).

Гидроксилсодержащие смолы (ГСС):

«Амберлол ST 137» - пара-изооктилфенолформальдегидная смола;

Смола ЭД-20М - эпоксидная смола ЭД-20, модифицированная уксусной кислотой;

ГЭК - глицериновый эфир канифоли;

ПЭК - пентаэритритовый эфир канифоли.

Вулканизирующие агенты, ускорители вулканизации:

Тиурам Д - тетраметилтиурамдисульфид;

АВ - так называемый, «активатор вулканизации», увеличивающий прочность резины при серной вулканизации, состав: стеариновая или олеиновая кислота (1 в.ч.) и окись цинка (5 в.ч.) на 100 в.ч. каучука;

ТАИЦ - триаллилизоцианурат;

ЭДТА - этилендиаминтетрауксусная кислота;

Хлоранил-тетрахлор-n-бензохинон;

ПХД - пара-хинодиоксим, хинодиоксим, диоксим пара-бензохинона;

МОПБХ - монооксим пара-бензохинона;

ДМКС - диметилдитиокарбамат селена;

ТДИ - смесь 2,4- и 2,6-изомеров толуилендиизоцианатов (по прототипу);

ДБЛО - дибутилдилаурат олова (по прототипу).

Пластификаторы:

13ФМ - фторсодержащая разделительная жидкость - олигомер трифторхлорэтилена;

СЖК - смесь жирных кислот (17-20 атомов углерода в молекуле кислоты).

Таблица 2. Некоторые характеристики и результаты испытаний резиновых пуль, изготовленных из предлагаемого материала (Пр. 1-11) и по прототипу Пример № Количество УНН, м.ч.¹⁾ Количество железн. порошка, мас.ч.¹ (%) Твердость по Шору, (d, г/см³)¹⁾ Число целых шариков из 10²⁾ 80 Дж 140 Дж 1 20,0 17 (10,4%) 65 (1,54) 10 9 2 50,0 123,5 60 10 7 3 25,0 350 (71,6%) 63 (4,10) 10 5 4 90,0 130,0 65 10 6 5³⁾ 100,0 80,0 62 10 8 6³⁾ 60,0 135,0 73 10 10 7³⁾ 20,0 350 (72,7%) 67 (3,02) 10 6 8⁴⁾ 200,0 120,0 75 10 7 9⁴⁾ 30,0 114,0 72 10 9 10⁴⁾ 50,0 145,0 60 10 8 11⁴⁾ 80,0 120,5 65 10 8 По прототипу⁵⁾ отсутствует 120,4 (38%) 22(1,46) 7 2 Примечание:.¹⁾ Количество усиливающего наполнителя дано в м. ч. на 100 мас.ч. исходного каучука. Количество железного порошка дано в мас.ч. на 100 мас.ч. исходной каучука. Величины массовой доли (%) железного порошка и удельного веса композиционного материала (d, г/см³) приведены только для нижнего и верхнего пределов, а также для прототипа. ²⁾ Целые шарики - не разрушившиеся на части, а также не имеющие надрывов более 1/2 диаметра шарика и не имеющие вырывов величиной свыше 3 мм. ³⁾ Исходная резиновая смесь содержала карбоксилатный каучук. ⁴⁾ Исходная резиновая смесь содержала ГСС. ⁵⁾ Изготовлены шарики диаметром 10 мм по рецептуре и методу, приведенным в примере прототипа.

Изобретение относится к огнестрельному оружию, а именно к композиционному материалу, который может быть использован при производстве метательных снарядов и пуль. Композиционный материал получен вулканизацией резиновой смеси на основе каучука, вулканизатора и порошкообразного железного утяжелителя. В качестве порошкообразного железного утяжелителя материал содержит порошок железа с размером частиц от 5 до 300 мкм, в количестве от 17 до 350 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука. В материал введен усиливающий неорганический наполнитель в количестве от 20 до 200 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука при следующем соотношении компонентов в исходной резиновой смеси, мас.ч.:

каучук 100,0 вулканизатор 1,5-15,0 порошкообразный железный утяжелитель 17,0-350,0 усиливающий наполнитель 20,0-200,0.

Достигается снижение риска тяжелого повреждения живой цели при использовании пули из композиционного материала. 9 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Композиционный материал для травматических метательных снарядов огнестрельного оружия, полученный вулканизацией резиновой смеси на основе каучука, вулканизатора и порошкообразного железного утяжелителя, отличающийся тем, что в качестве порошкообразного железного утяжелителя материал содержит порошок железа с размером частиц от 5 до 300 мкм, в количестве от 17 до 350 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука, и в материал введен усиливающий неорганический наполнитель в количестве от 20 до 200 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука при следующем соотношении компонентов в исходной резиновой смеси, мас.ч.:
каучук 100,0 вулканизатор 1,5-15,0 порошкообразный железный утяжелитель 17,0-350,0 усиливающий наполнитель 20,0-200,0

2. Материал по п.1, отличающийся тем, что в качестве усиливающего неорганического наполнителя он содержит технический углерод или коллоидную кремнекислоту.

3. Материал по п.1, отличающийся тем, что исходная резиновая смесь в качестве вулканизатора содержит серу с органическими сульфидами, или селен с его органическими производными, или окислы металлов, или хиноны и их производные.

4. Материал по п.1, отличающийся тем, что его исходная резиновая смесь качестве вулканизатора содержит органические перроксиды или органические перроксиды в сочетании триаллилциануратом (ТАЦ) или триаллилизоциануратом (ТАИЦ).

5. Материал по п.4, отличающийся тем, что исходная резиновая смесь дополнительно содержит комплексоны, связывающие ионы железа, в количестве не более 1,0 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука.

6. Материал по п.1, отличающийся тем, что исходная резиновая смесь содержит усиливающий органический компонент - гидроксилсодержащие синтетические смолы (ГСС) в количестве от 2,0-14,0 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука.

7. Материал по п.6, отличающийся тем, что в качестве гидроксилсодержащих синтетических смол исходная резиновая смесь содержит алкилфенолоформальдегидные смолы (АФФС).

8. Материал по п.1, отличающийся тем, что в качестве каучуков он содержит синтетические каучуки, молекулы которых содержат карбоксильные группы, встроенные по всей длине молекулы, или смесь вышеуказанных каучуков с каучуками, не содержащими карбоксильные группы.

9. Материал по п.8, отличающийся тем, что в качестве каучуков, содержащих карбоксильные группы, встроенные по всей длине молекулы, он содержит карбоксилатные каучуки, полученные сополимеризацией каучукообразующих мономеров с метакриловой кислотой, или смесь указанных каучуков с каучуками, не содержащими карбоксильные группы, при этом количество карбоксильных групп соответствует массовой доле связанной метакриловой кислоты, содержание которой в каучуке или в смеси каучуков составляет 1,0-8,0 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука.

10. Материал по п.1, отличающийся тем, что в качестве каучука он содержит натуральный каучук или синтетический: изопреновый или хлорпреновый, или бутадиен-нитрильный, или изопрен-стирольный, или бутадиен-стирольный, или хлорсульфополиэтиленовый, или акрилатный, или этиленпропиленовый, или бутилкаучук, или фторкаучук.