引用本文
王燕军, 王文, 米兰, 王防华, 邹多生, 廖勇, 李建蕊. 枪用发射药的红外光谱分析[J].刑事技术, 2020,45(4):380-382
WANG Yanjun, WANG Wen, MI Lan, WANG Fanghua, ZOU Duosheng, LIAO Yong, LI Jianrui. Infrared Spectroscopic Analysis of Gun-purposed Propellant[J]. Forensic Science and Technology,2020,45(4): 380-382  
Doi: 10.16467/j.1008-3650.2020.04.010
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枪用发射药的红外光谱分析
王燕军1, 王文2, 米兰1, 王防华3, 邹多生1, 廖勇4, 李建蕊5
1.四川省公安厅,成都 610031
2.四川警察学院,四川 泸州 646000
3.成都铁路公安局,成都 610081
4.四川基因格司法鉴定所,成都 610000
5.珀金埃尔默成都分公司,成都 610016

第一作者简介：王燕军,男,河北滦南人,硕士,高级工程师,研究方向为理化检验。E-mail: 404386715@qq.com

基金资助: 四川警察学院刑事检验重点实验室科研课题（2017ZD04）
摘要

目的 建立枪用发射药的红外光谱分析方法。方法 利用傅里叶变换红外光谱技术对发射药进行定性分析,并且对单双基、不同类型、不同时间的发射药进行比对研究。结果 单基、双基发射药的主体成分均为硝化棉,二者的主要红外特征吸收峰均位于1635、1272、1121、1065、999、820cm-1;可利用1719、1595、1496、1372cm-1峰的强弱及形状来鉴别单双基发射药;不同枪支使用的单基发射药谱图无明显差异;不同枪支使用的双基发射药红外谱图无明显差异;不同生产时间的7.62mm的步枪弹用发射药红外光谱图无明显差异。结论 红外光谱可用于单双基发射药的快速、准确鉴别,但不能鉴别不同枪支使用的单基发射药或者双基发射药,也不能鉴别枪用发射药的生产时间。

关键词: 理化检验; 枪用发射药; 红外光谱分析; 特征吸收峰法; 定性检验
中图分类号:DF794.3 文献标志码:A 文章编号:1008-3650(2020)04-0380-03
Infrared Spectroscopic Analysis of Gun-purposed Propellant
WANG Yanjun1, WANG Wen2, MI Lan1, WANG Fanghua3, ZOU Duosheng1, LIAO Yong4, LI Jianrui5
1. Sichuan Provincial Public Security Department, Chengdu 610031, China
2. Sichuan Police College, Luzhou 646000, Sichuan, China
3. Chengdu Railway Public Security Bureau, Chengdu 610081, China
4. Sichuan Genegle Firm of Judicial Identification, Chengdu 610000, China
5. Chengdu Branch of PerkinElmer Co., Chengdu 610016, China
Abstract

Objective To establish one infrared spectroscopic analytic method about gun-purposed propellant.Methods Gun-purposed propellants were qualitatively analyzed with infrared spectroscopy, and consecutively having their spectral detection and comparison carried out into the single/double constituent propellants of both different production time and type.Results Nitrocellulose was detected as the principal component of gun-purposed propellant (either single- or double-constituent), demonstrating its main infrared specific absorption peaks at 1635, 1272, 1121, 1065, 999, 820cm-1. The distinction between single and double constituent propellants can be identified through the strength and shape of infrared absorption peaks at 1719, 1595, 1496, 1372 cm-1. The single-constituent propellant is no significant difference of infrared spectrum when dissimilar guns fire it, and neither is either the double-constituent propellant or 7.62mm rifle-exclusive propellant of different production time.Conclusions Infrared spectroscopy can be used for rapid and accurate identification of single- and/or double-constituent gun-purposed propellants, yet unable to distinguish either the firing guns or the production time of propellant.

Key words: physicochemical analysis; gun-purposed propellant; infrared spectroscopy; characteristic absorption peak method; qualitative detection

发射药俗称枪药, 根据主要成分分为单基药和双基药, 单基药主成分为硝化棉, 双基药主成分为硝化棉和硝化甘油, 发射药中还含有樟脑、二苯胺、二甲基二苯脲等其他钝化、稳定组分[1, 2]。红外光谱是利用测定化合物的化学键或官能团产生能量跃迁时需要吸收光波能量的波长从而确定化合物的化学键或官能团, 由于大部分有机物和部分无机物的基团振动频率大都在中红外区, 因此中红外光谱成为鉴定化合物和确定分子结构的常用手段之一。红外光谱具有灵敏度高、信噪比好、对样本破坏小等独特优点, 另外, 对于一些不易磨碎或微量的样品, 可使用金刚石池配合光束聚焦器或者红外显微镜等进行检测[3, 4]。国内外利用红外光谱研究发射药主要倾向于检测发射药的组分尤其是在发射后[5, 6, 7], 对发射药可否进行比对检验的研究较为鲜见, 本文利用红外光谱对不同使用类型、不同生产时间及单、双基不同主成分等枪用发射药进行了研究, 旨在探索法庭科学领域枪用发射药比对检验的可能性。

1 材料与方法
1.1 实验仪器及测试条件

傅里叶变换红外显微成像系统为 PerkinElmer Spotlight 400（美国 PerkinElmer公司）, 主机部分DTGS检测器, 附件为3次衰减全反射（UATR）。扫描范围4 000 ~ 650 cm-1, 累加扫描8次, 分辨率4 cm-1, OPD速度为0.2 cm-1/s。Spectrum v 10.6.1软件 (美国PerkinElmer 公司) 采集数据, 扫描过程中实时扣除二氧化碳和水蒸气干扰。使用Origin 9.1软件对谱图进行处理。

1.2 样品

硝化棉（四川北方硝化棉股份有限公司提供）发射药若干（泸州北方化学工业有限公司提供）, 具体信息见表1。

表1 发射药的样品信息表 Table 1 Information of the sampling gun-purposed propellants
1.3 样品制备及检测

发射药表面含炭黑, 需要先将炭黑擦拭去掉暴露出发射药主体部分, 再置于红外光谱ATR下直接进行检测。

2 结果与讨论
2.1 发射药的红外光谱

硝化棉主要红外吸收峰在1 800 cm-1以下, 因此取1 800~650 cm-1范围内的红外谱图进行分析（如图1所示）, 发射药的主要吸收峰1 635 cm-1（-ONO2不对称伸缩振动）、1 272 cm-1（-ONO2对称伸缩振动）、1 065 cm-1（C-O-C伸缩振动）、999 cm-1（C-O-C伸缩振动）、820 cm-1（C-O-C伸缩振动）、747 cm-1（-NO2变形振动）、679 cm-1等, 与硝化棉的吸收峰1 635、1 274、1 061、996、824 cm-1比较一致, 说明发射枪药的主体成分为硝化棉。

图1 发射药与硝化棉的红外谱图Fig.1 Infrared spectrums of nitrocellulose and gun-purposed propellant

2.2 不同类型的单基发射药红外光谱

3#、4#、5#分别为9 mm手枪弹用发射药、12.7 mm机枪弹用发射药和7.62 mm步枪弹用发射药, 其主要吸收峰均为1 635、1 272、1 067、998、818、747、677 cm-1等, 且谱图一致性较好（如图2所示）, 说明红外光谱不能鉴别不同枪支使用的单基发射药。

图2 3#、4#、5#单基药的红外光谱图Fig.2 Infrared spectra of single-constituent propellants of the samples 3#, 4# and 5#

2.3 不同类型的双基发射药红外光谱

1#、2#、8#分别为5.8 mm普通弹用发射药、5.56 mm普通弹用发射药、5.8 mm曳光弹用发射药, 其主要吸收峰均为1 635、1 272、1 121、1 065、998、820、746 cm-1等, 且谱图一致性较好（如图3所示）, 说明红外光谱不能鉴别不同枪支使用的双基发射药。

图3 1#、2#、8#双基药的红外光谱图Fig.3 Infrared spectra of double-constituent propellants of the samples 1#, 2# and 8#

2.4 单、双基发射药红外光谱对比分析

取7#双基发射药、3#单基发射药的红外谱图进行分析, 1 800~1 300 cm-1范围内的1 719、1 595、1 496、1 375 cm-1红外光谱图峰位置有差异（如图4所示）。7#发射药在1 719 cm-1附近有吸收峰, 3#发射药在1 719 cm-1附近未见吸收峰; 7#发射药在1 595 cm-1附近有两个较小吸收峰, 3#发射药在1 560 cm-1附近有较弱吸收峰; 7#发射药在1 496、1 372 cm-1处的吸收峰明显强于3#发射药, 且峰形有差异。因此可以利用1 719、1 595、1 496、1 372 cm-1来鉴别单、双基发射药。

图4 3#单基、7#双基发射药的红外光谱图Fig.4 Infrared spectra of sample 3# (single-constituent propellant) and sample 7# (double-constituent propellant)

2.5 不同生产时间的发射药红外光谱

5#、6#、9#、10#同为7.62 mm的步枪弹用发射药, 生产年份分别为1978、2010、2016、2018年, 其主要吸收峰均为1 635、1 272、998、817、746、679 cm-1等, 其谱图一致性较好（如图5所示）, 说明红外光谱不能鉴别7.62 mm步枪弹用发射药的生产时间。1978年生产的6#发射药已有40年, 跟近几年7.62 mm步枪弹用发射药红外光谱结果一致, 没有因为年代久远而导致红外谱图产生较大变化, 证明7.62 mm步枪弹用发射药稳定性较好。

图5 5#、6#、9#、10#发射药的红外光谱Fig.5 Infrared spectra of gun-purposed propellants of samples 5#, 6#, 9# and 10#

3 结论

枪用发射药与硝化棉的主要红外吸收峰均为1 635、1 272、1 121、1065、999、820 cm-1, 证实枪用发射药的主要成分为硝化棉; 不同类型的单基或者双基枪用发射药红外谱图无明显差异, 红外光谱不能鉴别不同枪支使用的单基或者双基枪用发射药; 不同生产时间的同弹种枪用发射药红外光谱图无明显差异, 通过红外光谱无法进行区分; 可以根据1 719、1 595、1 496、1 372 cm-1处红外吸收峰的强度及形状实现单、双基枪用发射药的快速鉴别。

参考文献
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(China Ordnance Industrial Stand ardization Research Institute. General specification of double-base propellant for small arms: GJB5239-2003 [S]. Beijing: Military Stand ard Press of the Headquarters of General Equipment, 2003. ) [本文引用:1]
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