Nghiên cứu chế tạo bia “bán tự bít” sử dụng trong công tác huấn luyện quân sự

Hóa học và Kỹ thuật môi trường<br /> <br /> NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BIA “BÁN TỰ BÍT” SỬ DỤNG<br /> TRONG CÔNG TÁC HUẤN LUYỆN QUÂN SỰ<br /> Trần Phương Chiến*, Nguyễn Trường Hưng,<br /> Hoàng Khánh Hòa, Nguyễn Đình Chinh<br /> Tóm tắt: Bia “bán tự bít”được chế tạo từ polyme blend của nhựa<br /> Polystyren (PS) với cao su Nitril Butadien (NBR), cao su AR, PVC và<br /> một số phụ gia khác. Tổ hợp polyme này có tính năng cơ lý hữu ích, chịu<br /> đựng điều kiện thời tiết, và đặc biệt là có khả năng “bán tự bít”. Bài báo<br /> này sẽ trình bày một số kết quả nghiên cứu và triển vọng ứng dụng bia<br /> “bán tự bít”trong thời gian tới.<br /> Từ khóa: Huấn luyện quân sự, Bắn súng, Bia bảng, Polyme blend, Bia bán tự bít …<br /> <br /> 1. MỞ ĐẦU<br /> Huấn luyện bắn súng bộ binh luôn được xem là một trong những nhiệm vụ huấn<br /> luyện quan trọng. Trong đó công cụ hỗ trợ trực tiếp là các hệ thống bia, bảng và<br /> mục tiêu giả định khác rất cần thiết. Bia tập bắn có rất nhiều chủng loại như bia<br /> bắn cố định, bia di động, ẩn hiện…[2] Hầu hết các loại bia hiện nay đều bằng tôn<br /> hoặc cốt ép, sau mỗi lần bắn điều phải sửa chữa và thay mới. Đặc biệt đối với huấn<br /> luyện bắn đạn thật trên biển việc sữa chữa lại càng khó khăn và phức tạp hơn. Do<br /> vậy, vấn đề đặt ra là cần phải giải quyết yếu tố về độ bền, tuổi thọ, giảm thiểu hư<br /> hỏng và khả năng “tự lành” cho hệ thống bia huấn luyện bắn đạn thật...[1] nhằm<br /> giảm chi phí và đảm bảo điều kiện kỹ thuật tốt hơn trong công tác huấn luyện. Để<br /> giải quyết vấn đề này cần nghiên cứu chế tạo ra vật liệu vừa có độ bền cao, vừa có<br /> khả năng đàn hồi nhằm giúp cho bia tự bít một phần sau khi bị đầu đạn xuyên qua.<br /> Đó là nội dung của đề tài “Nghiên cứu vật liệu và công nghệ chế tạo bia “bán tự<br /> bít” sử dụng nhiều lần trong công tác huấn luyện quân sự” do Viện Nhiệt đới môi<br /> trường chủ trì thực hiện năm 2011.<br /> 2. THỰC NGHIỆM<br /> 2.1. Nguyên liệu và thiết bị<br /> 2.1.1. Nguyên liệu<br />  Nhựa Polystyren: Do Cty TNHH Polystyren VN (VNPS) cung cấp<br />  Cao su tổng hợp Nitril: Dùng loại cao su loại Kosyn 35L của LG Hàn Quốc<br /> sản xuất.<br />  Nhựa Polyvinylclorua: Dùng loại PVC SG -660 TPC Vina cung cấp.<br />  Cao su Polyacrylat: Dùng của hãng Chevron chemical company sản xuất.<br />  Các hóa chất khác:<br />  Chất ổn định nhiệt Sak-DF do hãng SUN ACE KAKON sản xuất.<br />  Silica 400G (SiO2) do Sumitomo sản xuất.<br /> <br /> <br /> 46 Tr.P. Chiến, N.Tr. Hưng, H.K. Hòa, N.Đ. Chinh, “Nghiên cứu chế tạo bia … quân sự.”<br /> Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br />  Phòng lão UV (UVA-3C) do hãng Ciba của Thụy Sĩ sản xuất.<br /> 2.1.2. Thiết bị<br /> Thiết bị thử nghiệm: Máy phân tích phổ hồng ngoại IR; Máy phát xạ huỳnh<br /> quang tia X (XRF) và các máy phân tích hóa lý khác; Máy kéo vạn năng Zwick<br /> 1445 (tải trọng 5kN); Máy Shimadzu 50H<br /> Thiết bị chế tạo: Máy trộn kín (dung tích 70l, công suất 50 Kw); Máy tạo hạt<br /> (đường kính trục vít xoắn D 100mm, công suất là 15 Kw); Máy đúc đùn Cincinati-<br /> Titan 45 (đường kính trục vít xoắn là 120mm, chiều dài là 1025mm)<br /> 2.2. Phương pháp nghiên cứu<br /> 2.2.1. Phương pháp phân tích, xác định thành phần, tính năng cơ lý bia mẫu Thái<br /> Lan<br /> Phân tích thành phần vật liệu bia mẫu Thái Lan (thành phần chính) bằng các<br /> máy phân tích hóa lý chuyên dụng<br /> Xác định tính chất cơ lý hóa của vật liệu: độ bền kéo, uốn, độ giãn dài, độ bền<br /> va đập, độ cứng, độ bền nhiệt, khả năng kháng lão hóa trong môi trường nước,<br /> nhiệt và tia UV<br /> 2.2.2. Nghiên cứu thiết lập đơn pha chế và chế tạo vật liệu Polyme blend<br /> Từ những kết quả phân tích thành phần vật liệu bia mẫu Thái Lan và các thử<br /> nghiệm về độ tương hợp, tính năng cơ lý hóa mẫu Polyme blend chế tạo, chúng tôi<br /> tìm ra đơn pha chế phù hợp cho vật liệu chế tạo bia đáp ứng được các yêu cầu kỹ<br /> thuật sử dụng<br /> Chế tạo mẫu vật liệu Polyme blend bằng phương pháp trộn nóng trong máy trộn<br /> kín, máy tạo hạt và máy đùn trục vít.<br /> 2.2.3. Kiểm tra và so sánh tính năng sản phẩm chế tạo với bia mẫu Thái Lan<br /> Xác định tính chất cơ lý hóa của vật liệu chế tạo bia: độ bền kéo, uốn, độ giãn<br /> dài, độ bền va đập, độ cứng, độ bền nhiệt, khả năng kháng lão hóa trong môi<br /> trường nước, nhiệt và tia UV<br /> Tiến hành bắn thử nghiệm bằng súng AK-47 với kích thước đầu đạn 7,62 mm<br /> tại trường bắn Trường quân sự Quân khu 7. So sánh, đánh giá các tính chất cơ lý<br /> hóa và khả năng tự bít của sản phẩm bia chế tạo và mẫu bia Thái Lan<br /> <br /> 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN<br /> 3.1. Phân tích thành phần vật liệu và thử nghiệm tính chất cơ lý hóa bia Thái<br /> Lan<br />  Kết quả phân tích thành phần vật liệu của bia Thái Lan gồm hai thành phần<br /> chính là nhựa PS và cao su NBR ngoài ra còn một số phụ gia khác như: SiO2, bột,<br /> than đen, chất ổn định nhiệt, phòng lão UV.<br />  Kết quả thử nghiệm các tính năng cơ lý hóa bia mẫu Thái Lan ở bảng 1.<br /> <br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Viện Hóa học – Vật liệu, 10 - 2015 47<br />  Hóa học và Kỹ thuật môi trường<br /> <br /> Bảng 1. Tính năng cơ lý hóa của bia mẫu Thái Lan.<br /> Đơn vị<br /> TT Chỉ tiêu Tiêu chuẩn Kết quả<br /> đo<br /> 1 Độ bền kéo đứt ASTMD 638 Mpa 26<br /> 2 Độ giãn dài khi đứt ASTMD 638 % 15<br /> 3 Độ bền uốn ASTMD 790 MPa 45<br /> 4 Độ bền va đập Charpy ISO-179 KJ/m2 71<br /> 5 Độ cứng Brinell ASTMD 785 MPa 91<br /> 0<br /> 6 Độ chịu nhiệt Vicat ASTMD 1525 C 95<br /> Đường kính lỗ trung bình sau khi đầu đạn<br /> 7 mm 2,8<br /> AK (7,62 mm) xuyên qua<br /> Khi kết hợp nhựa PS với cao su NBR độ bền kéo của PS giảm không nhiều,<br /> nhưng làm tăng độ bền va đập, tăng hệ số ma sát. Những tính năng này rất cần đối<br /> với vật liệu bia có tính năng “bán tự bít” cần chế tạo. [4]<br /> 3.2. Tính năng cơ lý hóa mẫu vật liệu polyme blend theo tỷ lệ thành phần khác<br /> nhau của cao su NBR<br /> Từ những lập dự đoán ban đầu về vật liệu tổ hợp cùng với kết quả thử nghiệm trên<br /> bia Thái Lan ở phần 3.1 chúng tôi chọn thành phần vật liệu ban đầu để chế tạo bia là PS,<br /> cao su NBR và một số phụ gia khác với thành phần khối lượng (tính theo PS): SiO2 5%;<br /> bột than đen 5%; ổn định nhiệt Sak-DF2 2%; phòng lão UVA-3C 2% .<br /> Khảo sát tính năng cơ lý hóa của Polyme blend PS-NBR chế tạo với tỷ lệ thành phần<br /> cao su NBR (tính theo PS) thay đổi từ mẫu M1 đến mẫu M8 tương ứng là 10, 15, 17, 19,<br /> 21, 23, 25, 30 % để tìm ra đơn pha chế tối ưu cho vật liệu blend chế tạo bia.<br /> Bảng 3. Kết quả thử nghiệm cơ lý hóa mẫu vật liệu Polyme blend PS-NBR.<br /> Tiêu Kết quả thử nghiệm<br /> TT Chỉ tiêu<br /> chuẩn M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8<br /> Độ bền kéo ASTMD<br /> 1 36 34,5 33 32 30,5 29 26 22<br /> đứt, Mpa 638<br /> Độ dãn dài khi ASTMD<br /> 2 5 8 12 15 18 37 55 75<br /> đứt,% 638<br /> Độ bền uốn, ASTMD<br /> 3 60 56 54 53,5 53 52,5 52 50<br /> Mpa 790<br /> Độ bền va đập<br /> 4 ISO-179 41 50 54 61 72 75 79 87<br /> Charpy, KJ/m2<br /> Độ cứng ASTMD<br /> 5 101 96 92 90 89 86 85 71<br /> Brinell, Mpa 785<br /> Độ chịu nhiệt ASTMD<br /> 6 99 95 94 92 90 85 81 72<br /> Vicat, 0C 1525<br /> Độ ngậm<br /> ASTMD<br /> 7 nước 24 giờ ở