Жидкий состав раздражающего действия для средств самозащиты (варианты)

Жидкий состав раздражающего действия для средств самозащиты (варианты)

Реферат

Изобретение относится к средствам самозащиты населения, а именно к жидкостям с раздражающим действием нелетального воздействия на человека, используемым в качестве метаемой массы патрона специального назначения, в частности, в баллончиках аэрозольных малогабаритных типа БАМ и БАМП, применяемых в бесствольных стреляющих устройствах для дозированного аэрозольного распыления типа «УДАР», или пирожидкостных (пиромеханических) патронов, применяемых в устройствах «ОСА», «Стражник».

Известны варианты жидкого состава раздражающего действия (Патент РФ №2483051, МПК C06D 7/00, заявл. 01.10.2009, опубл. 27.05.2013). В известном жидком составе используют, по меньшей мере, один ирритант, по меньшей мере один органический растворитель, смешенные с пропеллентом. Состав содержит диметилсульфоксид, или диметилсульфоксид и жиро-спирторастворимый краситель, или диметилсульфоксид и воду и водо-спирторастворимый краситель, а в качестве пропеллента - сжиженный газ или смесь сжиженных газов с температурой кипения выше -45°С, или сжатый газ с температурой кипения ниже -60°С. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности и снижения токсичности.

В качестве прототипа выбран жидкий состав раздражающего действия для средств самозащиты (Патент РФ №2381205, МПК C06D 7/00, заявл. 14.07.2008, опубл.10.02.2010), содержащий по меньшей мере один ирритант, загуститель, диметилсульфоксид и органический растворитель или смесь органических растворителей при следующем соотношении компонентов, мас. %:

ирритант	0,15÷4
органический растворитель	23,5÷94,6
диметилсульфоксид	2÷35
загуститель	1,4÷55

В качестве органического растворителя или смеси органических растворителей могут выступать: одноатомный спирт - этиловый или изопропиловый, смесь 1,1,5-тригидрооктафторгептанола и 1,1,7-тригидрододекафторгептанола или пропиленгликоль. Все указанные растворители склонны испаряться в процессе полета капель при метании раздражающей жидкости, вызывая снижение эффективности за счет снижения доли вещества, доставляемого до цели и снижение дальности метания жидкой рецептуры.

Задачей изобретения являлось повышение эффективности раздражающей жидкости как по степени воздействия, так и по дальности.

Указанная задача решается вариантами жидкого состава раздражающего действия.

По первому варианту жидкий состав раздражающего действия для средств самозащиты, содержащий по меньшей мере один ирритант, загуститель, диметилсульфоксид и органический растворитель или смесь органических растворителей, согласно предложению, в качестве органического растворителя он содержит триацетат глицерина или смесь три-, ди- и моноацетатов глицерина с содержанием триацетата глицерина не менее 54 мас. %, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

ирритант	0,5-6,0
триацетат глицерина или смесь
три-, ди- и моноацетатов глицерина	64-94
диметилсульфоксид	2-20
загуститель	1-10

Диметилсульфоксид (ДМСО) повышает количественные характеристики результатов использования раздражающих рецептур (см. описание изобретения к патенту РФ №2381205, прототип), но при этом имеет небольшой недостаток: при длительном хранении он частично разлагается, поэтому, например, в медицинских, препаратах, где он есть, срок годности ограничен, как правило, двумя годами. В рассматриваемой области применения - 3-4 года. Кроме того, в сочетании с ДМСО не желательно использовать ирританты, обладающие сравнительно высокой токсичностью, например CN (1-й класс опасности) и CS (2-й класс опасности), т.к. воздействие таких ирритантов может усилиться вплоть до неприемлемого уровня.

Соответственно жидкий состав раздражающего действия по второму варианту не содержит ДМСО, при этом так же, как в первом варианте в качестве органического растворителя он содержит триацетат глицерина или смесь три-, ди- и моноацетатов глицерина с содержанием триацетата глицерина не менее 54 мас. %, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

ирритант	1,0-6,0.
триацетат глицерина или смесь
три-, ди- и моноацетатов глицерина	84-98
загуститель	1-10

Для обоих вариантов предпочтительно добавлять в состав краситель в количестве 0,001-0,1% мас. %.

Предлагаемый жидкий состав раздражающего действия позволяет получить следующий технический результат.

1. Увеличение эффективности за счет того, что большая доля рецептуры, а следовательно, и содержащегося в ней ирританта доносится до цели. Объясняется это тем, что летящие (в результате выстрела) капли раздражающей рецептуры на основе триацетина практически не уменьшаются в массе и поэтому на 90% долетают до цели. Наиболее вероятная причина - очень низкое давление паров триацетина при температурах до 40-50°С. С капель практически не происходит испарение в процессе полета до цели. В известных ранее рецептурах основные компоненты растворителя, составляющие от 20 до 40% масс. % состава, обладают, при обычных условиях, существенным давлением паров, что обуславливает их существенное же испарение в процессе полета капель и, соответственно, уменьшение массы капель, из-за чего они не долетают до цели.

2. Увеличение эффективной дальности выстрела раздражающим составом. При этом дальность предложенной рецептуры несколько превосходит дальность составов на основе фторированных органических растворителей, несмотря на то, что последние обладают более высокой плотностью, чем триацетин (в среднем, в 1,3 раза). Однако из-за гораздо более высокого давления пара фторированных растворителей (см. таблицу 1, № п/п 7 и 8) происходит существенное уменьшение массы капель во время полета и, в итоге, эффективная дальность метания рецептуры на основе триацетина оказывается больше.

3. Собственно триацетин относится к пищевым и косметическим продуктам. Соответственно улучшаются условия труда при изготовлении баллончиков и патронов. Применяемые нетоксичные раздражающие вещества - «алгогены» (буквально - вызывающие боль»), находящиеся в растворе триацетина, также не представляют никакой опасности (давление пара их ничтожно малое). Раздражающего, а тем более токсического действия паров не наблюдается даже при отсутствии вытяжной вентиляции.

Кроме того, снижаются издержки на изготовление раздражающего состава, так как триацетин значительно дешевле фторированных растворителей (самые доступные и дешевые из них - фторированные спирты, дороже триацетина в 7-9 раз).

Следует также отметить, что по отдельным критериям, применительно к растворителю для раздражающих рецептур, триацетин подобен глицерину, который также абсолютно безвреден и обладает такой же очень низкой летучестью паров при обычной температуре. Однако глицерин легко замерзает. Температура плавления глицерина составляет +20°С, температура плавления триацетина составляет -78°С (таблица 1, № п/п 1, 2). Триацетин является уникальным веществом, которое обладает одновременно столь низкой температурой замерзания и высокой температурой кипения (260°С). Высокая температура кипения обуславливает очень низкую летучесть паров при обычной температуре. Жидким рецептурам на основе глицерина и др. (см., например, патенты РФ №3 2157359, 2381205 (прототип)) придают необходимые свойства за счет добавок, обладающих существенной, применительно к обсуждаемой проблеме, летучестью, например одноатомных спиртов (изопропилового, этилового и др.).

Кроме того, глицерин обладает слишком высокой вязкостью, а также в нем плохо растворяются ирританты.

Таким образом, рецептуры на основе глицерина всегда содержат существенные количества других растворителей, которые устраняют указанные недостатки, но склонны испаряться в процессе полета капель при метании раздражающей жидкости, вызывая снижение эффективности за счет снижения доли вещества, доставляемого до цели и снижение дальности метания жидкой рецептуры.

Кроме того, в среде глицерина, а также других многоатомных спиртов (этиленгликоль, пропиленгликоль) происходит деградация ирританта CN (см., например, описание изобретения к патенту РФ №2197456).

В качестве растворителя раздражающей рецептур предлагаются также минеральные масла, в частности веретенное масло (патент РФ №2197456), которое, по ряду показателей, обладает хорошим сочетанием ряда физико-химических свойств: очень низкое давление паров при 20°С, низкая температура замерзания (таблица 1, № п/п 2), подходящая вязкость. Однако, из-за сравнительно низкой плотности (0,87 г/см³), дальность метания рецептуры сравнительно небольшая. Кроме того, минеральное масло является гидрофобным растворителем (совершенно не растворяется в воде). Это, вероятно, является причиной ослабления и «замедления» действия ирританта на влажные слизистые оболочки глаз и дыхательных путей (низкая эффективность). БАМы с ирритантом основе веретенного масла (а также других минеральных масел) не получили распространения, несмотря на дешевизну и доступность этого нефтепродукта. Триацетин, в отличие от минеральных масел, является растворимым в воде веществом.

В представленной ниже таблице 1 даны основные физико-химические характеристики триацетина и ряда других растворителей, известных из уровня техники.

Величины давления паров приведенных веществ при 20°С взяты из справочников, или рассчитаны по уравнению Клаузиуса-Клапейрона исходя из температур кипения.

Летучесть паров при 20°С, в значительной мере, согласуется с давлением паров при той же температуре, но определяется экспериментальным путем. Так как для большинства приведенных веществ отсутствуют данные по летучести при 20°С, в таблице приведены косвенные (относительные) данные, характеризующие летучесть - потери массы вещества при испарении (в масс. %) из неподвижной открытой емкости в действующем вытяжном шкафу (последний столбец таблицы). Данные получены заявителем. Все пробы находились в одинаковых условиях.

Примечание к таблице 1

*Содержание триацетата глицерина не менее 54 мас. % (основные примеси: диацетат глицерина и моноацетат глицерина).

В отличие от пищевого, технический триацетин может иметь существенную окраску и применяется в качестве отвердителя фенольных смол. Для решения поставленной задачи пригоден технический триацетин, содержащий: не менее 54 мас. % триацетата глицерина; от 3 до 28 мас. % диацетата глицерина; от 1 до 14 мас. % моноацетата глицерина; не более 4 мас. % глицерина и прочих примесей. Такой технический триацетин по свойствам, имеющим значение для заявляемого материала, не уступает пищевому, содержащему, как правило, не менее 98 мас. % (до 99,9 мас. %) триацетата глицерина, а раздражающие рецептуры на его основе обладают превосходными баллистическими свойствами.

Следует также отметить, что методика определения потери массы растворителя при испарении в струе проточного воздуха при 20°С может лишь приблизительно отражать долю потери массы данного вещества из метаемой, при выстреле, смеси, в которой данный растворитель составляет, как правило, лишь часть метаемой рецептуры. Возможно, поэтому при метании рецептур сравнения на основе этиленгликоля и пропиленгликоля (таблица 1, № п/п 5 и 7, загуститель - глицерин) массовая доля вещества, долетевшего до экрана с расстояния 3 м, значительно меньше, чем для рецептур на основе триацетина. При том, что потери массы этиленгликоля и пропиленгликоля, указанные в таблице, сравнительно незначительные (около 0,5 и 1 мас. % соответственно). В случае триацетина потеря массы, в условиях опыта, практически отсутствует.

Далее приведены примеры жидкого состава с одним или двумя (смесью) активными веществами (ирритантами), различными растворителями и загустителями.

При описании примеров использованы следующие сокращения:

ДМСО - диметилсульфоксид;

CR- дибенз [b, f]-1, 4-оксазепин;

CS - 2-хлорбензилиденмалонодинитрил;

МПК - морфолид пеларгоновой кислоты;

ОС95 - олеорезин капсикум 95 (95%-ный селективный экстракт красного перца);

ОС10 - олеорезин капсикум 10 (10%-ный селективный экстракт красного перца);

ПВА - хорошо растворимый в триацетине поливинилацетат в гранулах;

ТАЦ - триацетат целлюлозы;

ПММА - полиметилметакрилат марки «Дакрил» (хорошо растворим в триацетине).

Под названием «триацетин» понимается продукт пищевого качества (пищевая добавка Е-1518) с содержанием триацетата глицерина не менее 98 мас. %. Под названием «триацетин технический» - непищевой продукт, содержащий не менее 54 мас. % триацетата глицерина, от 3 до 28 мас. % диацетата глицерина, от 1 до 14 мас. % моноацетата глицерина и не более 4 мас. % глицерина и прочих примесей.

Эффективную дальность метания определяли как минимальное расстояние стреляющего устройства УДАР до бумажной мишени, на которой в результате выстрела появлялось пятно диаметром 15-30 см, состоящее из следов окрашенных капель, максимальное расстояние между которыми не превышало 5-7 мм, которое, помимо прочего, обеспечивает гарантированное попадание раздражающей рецептуры в раскрытые глаза злоумышленника.

1. Примеры составов по первому варианту (с ДМСО)

Пример 1.1

Жидкий состав раздражающего действия, содержащий в качестве растворителя товарный триацетин (98 мас. % основного вещества), в качестве раздражающего вещества ирритант CR, усилитель жгучести - ДМСО, загуститель - ПММА марки «Дакрил 71», жирорастворимый краситель Судан красный G, при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Триацетин	94,0
CR	1,0
ДМСО	2,0
«Дакрил 71»	2,99
Судан красный G	0,01

Массовая доля состава, достигшего мишени с расстояния 3 м составляет 88% (1,76 г из 2.0 г).

Эффективная дальность метания из БАМ 60 (2 г рецептуры) составляет 6 м.

Пример 1.2

По примеру 1.1, отличающийся тем, что в качестве растворителя содержит технический

триацетин (54 мас. % три-, 28 мас. % ди-, 14 мас. % моноацетата глицерина), в качестве ирританта использован морфолид пеларгоновой кислоты (МПК), а в качестве загустителя - глицерин, при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Технический триацетин
(54% триацетата глицерина)	64,0
МПК	6,0
ДМСО	19,99
Глицерин (загуститель)	10,0
Судан красный G	0,01

Массовая доля состава, достигшего мишени с расстояния 3 м - 86% (1,72 г из 2 г).

Эффективная дальность метания составляет 5,5 м.

Пример 1.3

По примеру 1.1, отличающийся тем, что в содержит два ирританта - CR и 10%-ный селективный экстракт красного перца (ОС10), а в качестве загустителя - триацетат целлюлозы (ТАЛ), при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Триацетин	88,0
CR	1,0
ОС10	5,0
ДМСО	4,9
ТАЦ	1,0
Судан красный G	0,1

Массовая доля состава, достигшего мишени с расстояния 3 м - 86% (1,66 г из 2 г).

Эффективная дальность метания составляет 6 м.

Пример 1.4

По примеру 1.1, отличающийся тем, что в качестве ирританта использован селективный экстракт красного перца (ОС95), а в качестве загустителя ПВА (гранулы), при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Триацетин	72,5
ОС95	0,5
ДМСО	20,0
ПВА (гранулы)	6,999
Судан красный G	0,001

Массовая доля состава, достигшего мишени с расстояния 3 м - 81% (1,62 г из 2 г).

Эффективная дальность метания составляет 5,5 м.

Пример 1.5

По примеру 1.2, отличающийся тем, что в качестве растворителя содержит технический триацетин (91 мас. % три-, 3 мас. % ди- и 1 мас. % моноацетата глицерина), в качестве раздражающего вещества использованы два ирританта - CR и морфолид пеларгоновой кислоты (МПК), а в качестве загустителя аэросил марки АДЭГ А-300, при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Технический триацетин
(91 мас. % триацетата глицерина)	72,0
CR	1,0
МПК	5,0
ДМСО	19,99
Аэросил АДЭГ А-300 (загуститель)	2,0
Краситель метиленовый синий	0,01

Массовая доля состава, достигшего мишени с расстояния 3 м - 81% (1,62 г из 2 г).

Эффективная дальность метания составляет 5,5 м.

2. Примеры составов по второму варианту (без ДМСО)

Пример 2.1

Жидкий состав раздражающего действия, содержащий в качестве растворителя триацетин (содержание основного вещества 99,7 мас. %), в качестве раздражающего вещества ирритант CR, загуститель - триацетат целлюлозы (ТАЦ), жирорастворимый краситель, при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Триацетин	98,0
CR	0,99
ТАЦ	1,0
Судан красный G	0,01

Массовая доля состава, достигшего мишени с расстояния 3 м - 90% (1,80 г из 2 г).

Эффективная дальность метания составляет 7 м.

Пример 2.2

По примеру 2.1, отличающийся тем, что в качестве растворителя содержит технический триацетин (54 мас. % три-, 28 мас. % ди-, 14 мас. % моноацетата глицерина), в качестве ирританта использован селективный экстракт красного перца (ОС95), а в качестве загустителя глицерин и аэросил, при следующем соотношении компонентов, масс. %:

технический триацетин
(54 мас. % триацетата глицерина)	88,9
ОС95	1,0
Глицерин (загуститель)	9,0
Аэросил А-3 80 (загуститель)	1,0
Краситель фуксин основной	0,1
Эффективная дальность метания составляет	7 м.

Массовая доля состава, достигшего мишени с расстояния 3 м - 86% (1,66 г из 2 г).

Пример 2.3

По примеру 2.1, отличающийся тем, что в качестве раздражающего вещества использован ирритант CS, а в качестве загустителя - и ПВА (гранулы), при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Триацетин	91,5
CS	1,0
ПВА (гранулы)	7,4
Судан красный G	0,1

Массовая доля состава, достигшего мишени с расстояния 3 м - 84% (1,68 г из 2 г).

Эффективная дальность метания составляет 7 м.

Пример 2.4

По примеру 2.2, отличающийся тем, что в качестве ирританта использовался морфолид пеларгоновой кислоты (МПК), а в качестве загустителя - глицерин, при следующем соотношении компонентов, масс. %:

технический триацетин
(54% триацетата глицерина)	84,0
МПК	6,0
Глицерин (загуститель)	9,9
Краситель фуксин основной	0,1

Массовая доля состава, достигшего мишени с расстояния 3 м - 88% (1,76 г из 2 г).

Эффективная дальность метания составляет 7 м.

Пример 2.5

По примеру 2.1, отличающийся тем, что в качестве раздражающего вещества использованы два ирританта - CR и селективный экстракт красного перца (ОС95), а в качестве загустителя ПММА «Дакрил 82», при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Триацетин	91,0
CR	1,0
ОС95	1,999
«Дакрил 82»	6,0
Судан красный G	0,001

Массовая доля состава, достигшего мишени с расстояния 3 м - 88% (1,76 г из 2 г).

Эффективная дальность метания составляет 7 м.

Таким образом, во всех примерах реализации заявленного раздражающего состава эффективная дальность метания (5,5-7 м) превышает таковой показатель у состава-прототипа (3-5 м).

При метании предлагаемых раздражающих рецептур на основе триацетина массовая доля рецептуры, достигшей цели (мишени), также выше, чем у известных рецептур, включая прототип. Так по прототипу, с расстояния 3 м при выстреле из БАМ 13×60, содержащего 2 г раздражающей рецептуры, до мишени долетает 68-76% жидкости. Тогда как в предлагаемых вариантах (см. примеры), доля долетевшей рецептуры составляет от 81 до 90%.

Следует также отметить, что при испытаниях сильноокрашенных рецептур в испытательной комнате, (т.е. без ветра) видно, как после выстрела по мишени известным составом-прототипом, остается отчетливо различимая окрашенная «дорожка» из мелких точек на листе бумаги, расстеленном на полу испытательной лаборатории. То есть происходит недолет (оседание) очень мелких (соответственно - легких) капель. С новой рецептурой «дорожка» почти незаметна.

1. Жидкий состав раздражающего действия для средств самозащиты, содержащий по меньшей мере один ирритант, загуститель, диметилсульфоксид и органический растворитель или смесь органических растворителей, отличающийся тем, что в качестве органического растворителя он содержит триацетат глицерина или смесь три-, ди- и моноацетатов глицерина с содержанием триацетата глицерина не менее 54 мас.%, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

ирритант	0,5-6,0
триацетат глицерина или смесь
три-, ди- и моноацетатов глицерина	64-94
диметилсульфоксид	2-20
загуститель	1-10

2. Состав по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно содержит краситель в количестве 0,001-0,1% мас.%.

3. Жидкий состав раздражающего действия для средств самозащиты, содержащий по меньшей мере один ирритант, загуститель и органический растворитель или смесь органических растворителей, отличающийся тем, что в качестве органического растворителя он содержит триацетат глицерина или смесь три-, ди- и моноацетатов глицерина с содержанием триацетата глицерина не менее 54 мас.%, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

ирритант	1,0-6,0
триацетат глицерина или смесь
три-, ди- и моноацетатов глицерина	84-98
загуститель	1-10

4. Состав по п. 3, отличающийся тем, что дополнительно содержит краситель в количестве 0,001-0,1% мас.%.