專利名稱:遇撞擊可自動(dòng)散開的材料及其制造方法和應(yīng)用的制作方法
遇撞擊可自動(dòng)散開的材料及其制造方法和應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域：
[0001]本發(fā)明涉及新材料領(lǐng)域，尤其是涉及一種遇撞擊可自動(dòng)散開的材料及其制造方法 和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
[0002]隨著人類社會(huì)的不斷發(fā)展和文明程度的不斷提高，執(zhí)法者制服犯罪嫌疑人的手段 越來越傾向于人性化。例如，在執(zhí)法過程中使用麻醉子彈，其不但能在最短時(shí)間內(nèi)解除犯罪 嫌疑人的拒捕反擊，還能避免對(duì)犯罪嫌疑人造成難以挽回的人身傷害。[0003]現(xiàn)有技術(shù)中使用的麻醉子彈的彈殼采用紙質(zhì)、橡膠或者金屬銅制成。其中，紙質(zhì)密 度太小、剛度不足，子彈容易在飛行過程中偏離方向；橡膠子彈因彈性太大同樣導(dǎo)致飛行的 不穩(wěn)定性，不容易命中目標(biāo)；銅質(zhì)彈殼密度太大，容易傷人。[0004]綜上，制造麻醉子彈的彈殼需要一種密度、強(qiáng)度適中的材料。
發(fā)明內(nèi)容
[0005]本發(fā)明提供一種遇撞擊可自動(dòng)散開的材料及其制造方法和應(yīng)用，解決了現(xiàn)有技術(shù) 中麻醉子彈飛行不穩(wěn)定，使用不安全以及對(duì)目標(biāo)傷害性太大的問題。[0006]本發(fā)明提供一種遇撞擊可自動(dòng)散開材料，其包含聚苯乙烯、聚乙烯蠟、碳酸鈣和加 工助劑，加工助劑包括偶聯(lián)劑和可選的抗氧劑、潤滑劑、增塑劑以及著色劑等。[0007]優(yōu)選地，材料包含重量百分?jǐn)?shù)為16 19%的聚苯乙烯、10 15%的聚乙烯蠟、 55 65%的碳酸隹丐。[0008]本發(fā)明還提供一種上述組合物的制備方法，包括步驟[0009]A、用偶聯(lián)劑處理碳酸鈣，然后烘干，烘干溫度優(yōu)選為100 110°C，所述處理是將 偶聯(lián)劑與碳酸鈣均勻拌合；[0010]B、在步驟A得到的混合物中加入聚苯乙烯、聚乙烯蠟、抗氧劑、潤滑劑和增塑劑；[0011]C、將步驟B得到的混合物進(jìn)行擠出、冷卻、吹干后切割成粒料；[0012]D、將粒料在60 80°C溫度下進(jìn)行烘干即得復(fù)合材料。[0013]優(yōu)選地，上述步驟A中偶聯(lián)劑與碳酸鈣的重量比為I 3 55 65，步驟B中抗 氧劑、潤滑劑和增塑劑包括抗氧劑1010、抗氧劑168、石蠟、ACR201等。[0014]本發(fā)明還提供一種上述材料的用于制造遇撞擊可自動(dòng)散開容器的應(yīng)用，所述容器 的外殼使用上述材料制成。[0015]在一種具體應(yīng)用中，容器為麻醉子彈、煙霧彈或者催淚彈的彈殼，通過注塑成型， 在210 230°C溫度、5O I3Obar壓力下制得。[0016]優(yōu)選地，彈殼的舌片在100 150°C成型。[0017]本發(fā)明取得的有益效果如下[0018](I)本發(fā)明材料密度、強(qiáng)度適中，裝藥后在一定高度(1.5米)下跌落無損傷， 保證材料制成的子彈從槍管內(nèi)發(fā)射過程中不會(huì)發(fā)生破碎，但在命中目標(biāo)后能完全破碎成O. 01 2mm2大小的碎片，以確保子彈內(nèi)裝物質(zhì)能向外散發(fā)；并且，加工和著色性能好；[0019](2)本發(fā)明材料的制備工藝簡單易操作，原料易獲得，成本低廉，有利于本發(fā)明材 料的生產(chǎn)推廣；[0020](3)本發(fā)明材料的可成型加工性好，通過塑料熱熔注射成型方法制成可自動(dòng)散開 的容器，特別是加工成麻醉子彈的彈殼，飛行方向穩(wěn)定，不易偏離發(fā)射方向，以利于命中目 標(biāo)。[0021]根據(jù)本發(fā)明的組合物不局限于在子彈、煙霧彈或者催淚彈中的應(yīng)用，其同樣可用 于其他有類似要求的應(yīng)用中。


[0022]圖1是本發(fā)明材料制備方法的流程示意圖；[0023]圖2是本發(fā)明材料制作的麻醉子彈的外殼第一示意圖；[0024]圖3是本發(fā)明材料制作的麻醉子彈的外殼的第二示意圖。
具體實(shí)施方式
[0025]一種用于遇撞擊可自動(dòng)散開材料的組合物，包含聚苯乙烯、聚乙烯蠟、碳酸鈣和加 工助劑，加工助劑包括至少偶聯(lián)劑，還可以引入抗氧劑、潤滑劑和增塑劑中的至少一種。[0026]在本發(fā)明的優(yōu)選方式中，該組合物包含重量百分?jǐn)?shù)為16 19%的聚苯乙烯、10 15%的聚乙烯蠟、55 65%的碳酸鈣。[0027]術(shù)語“遇撞擊可自動(dòng)散開材料”是指這樣一種密實(shí)的固體材料，其內(nèi)裝粉料后在一 定撞擊力作用下能自動(dòng)破碎，例如裂解成O. 01 2mm2大小的碎片。[0028]并且，本發(fā)明材料能適應(yīng)低溫-30°C以及高溫60°C的環(huán)境，使得實(shí)際使用更為方 便，適用范圍更廣，例如制造在特殊環(huán)境下執(zhí)行抓捕任務(wù)所需的特殊子彈。[0029]聚苯乙烯的英文名稱為Polystyrene,簡稱PS,指由苯乙烯單體經(jīng)自由基縮聚反 應(yīng)合成的聚合物，是一種無色透明的熱塑性塑料，通式是[(CH2CHC6H5) J。聚苯乙烯具有優(yōu) 良的絕熱、絕緣和透明性，長期使用溫度為O 70°C，但性脆，低溫易開裂。[0030]聚乙烯蠟為分子量500 5000的乙烯低聚物，密度O. 920 O. 936g/cm3，軟化點(diǎn) 60 120°C。140°C時(shí)的黏度為O.1 1. 5Pa · s，通常狀態(tài)下為白色或微黃色粉末或微粒 狀。國產(chǎn)聚乙烯蠟具有粘度低，軟化點(diǎn)高，硬度好等性能，無毒，熱穩(wěn)定性好，高溫?fù)]發(fā)性低， 既有極優(yōu)的外部潤滑性和較強(qiáng)的內(nèi)部潤滑作用。在本發(fā)明中可作為擠出、壓延、注射加工 步驟中的潤滑劑，提高加工效率，并防止薄膜、管材、片材的粘結(jié)，提高成品的平滑度和光澤 度，改善成品外觀。[0031]碳酸鈣(CaC03)是一種無機(jī)化合物，是石灰?guī)r石(簡稱石灰石)和方解石的主要 成分，主要成份為CaO占56. 03%, C02占43. 97%，通常狀態(tài)為白色晶體或粉末。[0032]偶聯(lián)劑是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的有機(jī)硅化合物。在它的分子中，同時(shí)具有能與無機(jī) 材料(如玻璃、水泥、金屬等)結(jié)合的反應(yīng)性基團(tuán)和與有機(jī)材料(如合成樹脂等)結(jié)合的反 應(yīng)性基團(tuán)。在本發(fā)明中可作為表面改性劑，在CaCO3表面發(fā)生化學(xué)偶聯(lián)反應(yīng)。CaCO3經(jīng)偶聯(lián) 劑處理后則可以與聚苯乙烯產(chǎn)生很好的相容性?？梢杂糜诒景l(fā)明的偶聯(lián)劑主要為硅烷偶聯(lián) 劑，如KH550、KH570等。在本發(fā)明中優(yōu)選使用.KH550.。在本發(fā)明中，偶聯(lián)劑與碳酸鈣的重量比為I 3 55 65，其中優(yōu)選.3 62。[0033]抗氧化劑在本發(fā)明中作為可選成分，用于提高本發(fā)明組合物的加工和儲(chǔ)存穩(wěn)定性。是一些能夠抑制或者延緩高聚物和其他有機(jī)化合物在空氣中熱氧化的有機(jī)化合物。有機(jī)化合物的熱氧化過程是一系列的自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，在熱、光或氧的作用下，有機(jī)分子的化學(xué)鍵發(fā)生斷裂，生成活潑的自由基和氫過氧化物。氫過氧化物發(fā)生分解反應(yīng)，也生成烴氧自由基和羥基自由基。這些自由基可以引發(fā)一系列的自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，導(dǎo)致有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)發(fā)生根本變化；如果不阻止，聚合物很快失去使用價(jià)值?？寡鮿┑淖饔檬窍齽倓偖a(chǎn)生的自由基，或者促使氫過氧化物的分解，阻止鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的進(jìn)行，保持高分子材料的優(yōu)良性能，延長使用壽命。大部分的抗氧化劑皆可以用于本發(fā)明。[0034]本發(fā)明主要采用抗氧劑1010和抗氧劑168，以產(chǎn)生協(xié)同抗氧作用。[0035]抗氧劑1010的化學(xué)名稱為四[甲基-β-(3，5_ 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯，是一種多元受阻酚型抗氧劑，與大多數(shù)聚合物具有很好的相容性。有良好的防止光和熱引起的變色作用。廣泛用于PE、PP、PS、聚酰胺、聚甲醛、ABS樹脂、PVC、合成橡膠等高分子材料中，顯著地提高其熱穩(wěn)定性，是目前酚類抗氧劑中性能最為優(yōu)良的品種之一?？寡鮿?68的化學(xué)名稱為三[2. 4- 二叔丁基苯基]亞磷酸酯，分子式=C42H63O3P ;通常作為輔助抗氧劑，與主抗氧劑1010并用產(chǎn)生協(xié)同效果，延長抗氧劑的效能。[0036]增塑劑在本發(fā)明中作為可選成分，用于提高本發(fā)明組合物的塑性可以削弱聚合物分子之間的次價(jià)健，即范德華力，從而增加了聚合物分子鏈的移動(dòng)性，降低了聚合物分子鏈的結(jié)晶性，即增加了聚合物的塑性，表現(xiàn)為聚合物的硬度、模量、軟化溫度和脆化溫度下降， 而伸長率、曲撓性和柔韌性提高。以鄰苯二甲酸酯類增塑劑用量最大，包括鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)、鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)和鄰苯二甲酸二壬酯(DNP)等。其他類型的增塑劑也可以用于本發(fā)明。[0037]上述材料的制備方法，包括步驟[0038]Α、用偶聯(lián)劑處理碳酸鈣，然后烘干，烘干溫度可以為例如100 110°C ;偶聯(lián)劑與碳酸鈣的重量比為I 3 55 65。偶聯(lián)劑可以是硅烷偶聯(lián)劑，如KH550、KH570等；[0039]B、在步驟A得到的混合物中加入聚苯乙烯、聚乙烯蠟、以及可選的抗氧劑、潤滑齊U、增塑劑和色料；優(yōu)選地，加入16 19%的聚苯乙烯、10 15%的聚乙烯蠟；[0040]C、將步驟B得到的混合物進(jìn)行擠出、冷卻、吹干后切割成粒料；[0041]D、將粒料在60 80°C溫度下進(jìn)行烘干即得復(fù)合材料。[0042]本發(fā)明材料的制備工藝簡單易操作，原料易獲得，成本低廉，有利于本發(fā)明材料的生產(chǎn)推廣。[0043]以下為本發(fā)明材料制備方法的具體應(yīng)用例。[0044]實(shí)施例1[0045]A、將用占重量比 1. 9%的偶聯(lián)劑處理58% CaCO3并烘干，烘干溫度為100°C ；[0046]B、加入16%聚苯乙烯、14%聚乙烯蠟和O. 3%抗氧劑1010,0. 3%抗氧劑168,8% 石蠟、4% ACR201 ；[0047]C、將配合物用高速混料機(jī)進(jìn)行預(yù)混合，進(jìn)行擠出、冷卻、吹干后切割成粒料；[0048]D、將混合物在70°C溫度下進(jìn)行烘干即得復(fù)合材料。[0049]以生產(chǎn)IOOOg材料為例，即在100°C將用19gKH550處理過的580g CaC03烘干，再加入160g聚苯乙烯、140g聚乙烯臘和3g抗氧劑1010、3g抗氧劑168、80g石臘、40gACR201 用高速混料機(jī)進(jìn)行預(yù)混合，進(jìn)行擠出、冷卻、吹干后切割成粒料，再將混合物在70°C溫度下 進(jìn)行烘干即得復(fù)合材料。[0050]實(shí)施例2[0051]A、將用占重量比3%偶聯(lián)劑處理過的62% CaC03烘干，烘干溫度為102°C ；[0052]B、加入17. 5%聚苯乙烯、12. 9%聚乙烯蠟和O. 3%抗氧劑1010,0. 3%抗氧劑168、 4%石蠟、3% ACR201 ；[0053]C、將配合物用高速混料機(jī)進(jìn)行預(yù)混合，進(jìn)行擠出、冷卻、吹干后切割成粒料；[0054]D、將混合物在76°C溫度下進(jìn)行烘干即得復(fù)合材料。[0055]以生產(chǎn)IOOOg材料為例，即在102°C將用30g KH550處理過的620g CaC03烘干，再 加入175g聚苯乙烯、129g聚乙烯蠟和3g抗氧劑1010、3g抗氧劑168、40g石蠟、30gACR201 用高速混料機(jī)進(jìn)行預(yù)混合，進(jìn)行擠出、冷卻、吹干后切割成粒料，再將混合物在76°C溫度下 進(jìn)行烘干即得復(fù)合材料。[0056]實(shí)施例3[0057]A、將用占重量比3%偶聯(lián)劑處理過的63% C CaC03烘干，烘干溫度為109°C ；[0058]B、加入19%聚苯乙烯、12%聚乙烯蠟和O. 3%抗氧劑1010、0. 3%抗氧劑168、 2. 6%石蠟、2. 8% ACR201 ；[0059]C、將配合物用高速混料機(jī)進(jìn)行預(yù)混合，進(jìn)行擠出、冷卻、吹干后切割成粒料；[0060]D、將混合物在64°C溫度下進(jìn)行烘干即得復(fù)合材料。[0061]以生產(chǎn)IOOOg材料為例，即在100°C將用30g KH570處理過的630g CaC03烘干，再 加入190g聚苯乙烯、120g聚乙烯蠟和3g抗氧劑1010、3g抗氧劑168、26g石蠟、28gACR201 用高速混料機(jī)進(jìn)行預(yù)混合，進(jìn)行擠出、冷卻、吹干后切割成粒料，再將混合物在64°C溫度下 進(jìn)行烘干即得復(fù)合材料。[0062]用實(shí)施例1-3獲得的材料制成麻醉子彈，具體步驟如下[0063](a)將上述擠出切粒后的粒料在80°C進(jìn)行I小時(shí)的烘干；[0064](b)將模具安裝到注塑機(jī)上，并設(shè)置工藝參數(shù)溫度為210 230°C、壓力為50 130bar、注塑速度為80_90rpm ;注塑后得到一個(gè)半球體I,即形成一個(gè)截面為柱形2+半圓型 I的回轉(zhuǎn)體彈殼，可參見圖2。[0065](c)將后者圓柱部分2用一半球型飼制模具熱成型為舌邊3 (可參見圖3)，即將此 倒置并裝上藥粉后，上邊涂上膠水后，用半球體彈殼蓋好膠合，放置8小時(shí)以上即得到球形 的麻醉子彈。[0066]得到的麻醉子彈采用汽壓槍進(jìn)行了單發(fā)和連發(fā)實(shí)彈演習(xí)，所有麻醉子彈均在擊中 30米外目標(biāo)后，又全部破碎成O. 01 2mm2面積大小的碎片，達(dá)到本發(fā)明目的。[0067]本發(fā)明進(jìn)行多次試驗(yàn)，以比較各類型子彈在單發(fā)和連發(fā)的多種距離下的擊中率， 具體試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表I所示[0068]表I[0069]
權(quán)利要求
1.一種用于遇撞擊可自動(dòng)散開材料，其特征在于，所述材料由重量百分?jǐn)?shù)為16 19 %的聚苯乙烯、重量百分?jǐn)?shù)為10 15 %的聚乙烯蠟、重量百分?jǐn)?shù)為55 65 %的碳酸鈣和加工助劑組成，所述加工助劑包括偶聯(lián)劑，所述偶聯(lián)劑與所述碳酸鈣的重量比為I 3 55 65 ;其中，所述材料的制備方法包括以下步驟A、用偶聯(lián)劑處理碳酸鈣，然后烘干；B、在步驟A得到的混合物中加入聚苯乙烯、聚乙烯蠟；C、將步驟B得到的混合物進(jìn)行擠出、冷卻、吹干后切割成粒料；D、將粒料在60 80°C溫度下進(jìn)行烘干即得復(fù)合材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的材料，其特征在于，所述步驟B中還加入可選的抗氧劑、潤滑劑和增塑劑中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的材料，其特征在于，所述步驟B中所述抗氧劑、潤滑劑和增塑劑包括抗氧劑1010、抗氧劑168、石蠟、ACR201。
4.權(quán)利要求
1所述的用于遇撞擊可自動(dòng)散開材料在可自動(dòng)散開容器的應(yīng)用。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的應(yīng)用，其特征在于，所述容器為麻醉子彈、煙霧彈或者催淚彈，所述容器的外殼為麻醉子彈、煙霧彈或者催淚彈的彈殼。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5所述的應(yīng)用，其特征在于，所述麻醉子彈通過注塑成型，在210 23O °C溫度、5O I3Obar壓力下制得。
7.根據(jù)權(quán)利要求
5所述的應(yīng)用，其特征在于，所述彈殼的舌片在100 150°C成型。
專利摘要
本發(fā)明提供一種遇撞擊可自動(dòng)散開材料，包含聚苯乙烯、聚乙烯蠟、碳酸鈣和加工助劑，其中，加工助劑包括偶聯(lián)劑和可選的抗氧劑、潤滑劑、增塑劑以及著色劑等。優(yōu)選地，該材料包含重量百分?jǐn)?shù)為16～19％的聚苯乙烯、10～15％的聚乙烯蠟、55～65％的碳酸鈣。該材料的可成型加工性好，通過塑料熱熔注射成型方法可制成可自動(dòng)散開的容器，特別是加工成麻醉子彈的彈殼。
文檔編號(hào)F42B12/34GKCN101782353 B發(fā)布類型授權(quán) 專利申請(qǐng)?zhí)朇N 200910266013
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2009年12月31日
發(fā)明者龍春光, 周明超, 李融峰, 吳煌, 曹太山, 謝煒, 林海佳 申請(qǐng)人:長沙理工大學(xué), 湖南省長城機(jī)械有限責(zé)任公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (5),