对一种立体痕迹制模材料的改进研究

王贵容, 林龙川

(中国人民公安大学刑事科学技术系,北京 100038)

0 引言

在刑事案件案发现场犯罪嫌疑人留下的各类痕迹物证中,立体痕迹是常见的一类痕迹,如工具痕迹、枪弹痕迹等。在案件侦破中,这类痕迹常常发挥着重要的作用。因此,不断提高现场立体痕迹采痕率具有重要的现实意义。原制模材料在提取立体痕迹时,也具有许多优点,比如,操作方法简便快捷,特征反映清晰,适用范围广泛,易于收藏保存,可重复利用等。但是其在提取有些立体痕迹如较深的空穴形状立体痕迹时,不能充分反映空穴的特征。分析其原因,其流动性没有达到要求是一个很重要的原因。因此,针对这一原因,在查阅文献的基础上,通过反复实验,最后选定在原材料中加入一定比例的二氧化硅,使其流动性和浸润性加强,进一步增强痕迹的细节反映。

1 原制模材料的概述

1.1 材料组成

定模剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA-14),150SN低粘度润滑油为降粘剂,二甲基硅油、白腊为润滑性助定剂,甘油为脱模剂。

1.2 材料实验室制作方法

将 EVA-14100g放入电加热器内,在搅拌下加热至软化粘稠态,注意防止局部温度过高导致 EVA-14焦化。再将白蜡 64g、150SN润滑油 20 g、二甲基硅油 16 g等分批加入,继续搅拌、研磨至变成半流动态细腻均匀的熔融体即可,总计 200 g。

1.3 主要的材料配方

表1 立体痕迹制模材料配方组成(重量比) %

2 对原制模材料的改进

2.1 对制作方法的改进

根据需要,将适量的 EVA-14、白蜡、150SN润滑油、二甲基硅油按表一配方同时加入电热器内,边加热边搅拌,至材料变成半流动状态的细腻均质的熔融体,然后再加入二氧化硅,搅拌均匀后就可以用于提取立体痕迹了。

同时将 EVA-14、白蜡、150SN润滑油、二甲基硅油加入电热器加热,不仅能有效地防止 EVA-14焦化,而且能提高熔融体的流动性。

2.2 材料组成的改进

在原材料中上加入一定比例的二氧化硅,这样在保证原材料性能的基础上,可增强流动性,满足提取形状复杂、较深立体痕迹的需要。

3 实验

3.1 实验目的

本实验主要通过在各份相同原制模材料中加入不同量的二氧化硅,经过比对分析,改进原配方,优选出一个更适合的提取立体痕迹的配方。

3.2 实验步骤

(1)按原材料原始配方的组成,总量为 20 g,依比例取其他物质,即 EVA-1410 g、白蜡 1.6 g、150SN润滑油 6.4 g、二甲基硅油为 0.8 g。

(2)称取质量为 0.6 g的二氧化硅。

(3)制作一个倾斜度为 50度的斜面(瓷砖平面)。

(4)将步骤(1)中的各物质同时加入电热器内,边加热边搅拌,至材料变成半流动态的细腻均质的熔融体,接着加入二氧化硅,搅拌均匀,然后迅速将其全部倒在步骤(3)中的平面。当材料在斜面上完全凝固后,测该模型的长度,并记录该数值。

(5)然后再将步骤(4)的模型融化,再将其倒在平面,待其完全凝固后,测其长度,并记录该数值。

(6)重复步骤(5)三次,并记录所有数值。

(7)重复上述的步骤,将步骤(2)的二氧化硅改成1.2 g。

(8)重复步骤(1)～(6),将步骤(2)的二氧化硅改成 1.8 g。

(9)重复步骤(1)～(6),将步骤(2)的二氧化硅改成 2.4 g。

(10)在木质材料以及金属材料上制作深层凹陷立体痕迹、浅层凹陷立体痕迹和浅表痕迹。

(11)分别将上述步骤制得的材料融化,并用其提取步骤(10)的立体痕迹。

3.3 实验数据和图像

3.3.1 数据

表2 加入二氧化硅的量与流动性的关系 cm

3.3.2 图像

3.4 实验结果与分析

(1)根据表2的测量数据反映出:随着二氧化硅量的增加,制模材料的流动性有一定程度的增加,但当二氧化硅的量加到一定程度时,制模材料的流动性降低了。表2中添加 2.4 g二氧化硅的制模材料,并没有比添加 1.8 g二氧化硅的制模材料的流动性更好。分析原因是初期随着二氧化硅的加入,填料的弥散分布破坏了原制模材料中大分子链的缠绕,使材料的流动阻力变小,因此制模材料的流动性得到增强。但是当二氧化硅的加入超过一定量时,材料中各组分的分布变得团聚而不均匀,材料组分之间的摩擦力增强,材料的流动阻力增强,流动性降低。

第1组图像

第2组图像

第3组图像

第4组图像

(2)经过对各组图像的比对分析,可以得出:对浅表或浅层凹陷立体痕迹提取的痕迹,二氧化硅的量变化,对提取效果没有多大的影响。但是在提取较深的凹陷痕迹时,随着制模材料流动性的提高,其所提取的立体痕迹质量更高,特征反映清晰、完整。因此,在提取较浅的立体痕迹时,原制模材料就能达到所需效果,并不需要添加二氧化硅。但在提取较深的立体痕迹时,应该加入适量的二氧化硅,提高原材料的流动性,改善痕迹的提取质量。

(3)材料的凝固时间与制模材料用量的多少有关。当制模材料用量为 10 g时,其凝固定型时间大约为 5min;当原材料用量为 20 g时,其凝固定型时间大约为 10min。因此,凝固定型时间的长短主要取决于注入的制模材料量的大小。当所注入的量比较大时,可以在其表面定型后,用冷水冷却,以加快其凝固定型速度。

(4)在实验中发现所提取的立体痕迹模型中,有的存有气泡。究其原因与操作过程有关。当把材料加热到沸腾时,立即去提取立体痕迹时,就会在所提取的立体痕迹中出现气泡。因此,在熔融该材料时,温度不能过高,应保证在 100～150℃之间。

(5)这次改进实验,目前还只是研究的初步阶段,还需要通过进一步的实验研究,找到更好、更稳定的最佳配方。同时,还得进一步测试该材料的性能,简化其操作过程,适当的时候生产出成品材料。

4 结论

(1)在原制模材料中适当加入二氧化硅,能提高其流动性。

(2)通过分析对比,对原制模材料改进后的最佳配方(重量比)是 EVA14为 45%、150SN为 31%、白蜡为 10%、二甲基硅油为 6%、二氧化硅为 8%。

[1] 殷锦捷,马海云,王琳 .干燥剂填料对EVA热溶胶性能的影响[J].辽宁工程技术大学材料系,2004(2).

[2] 王贵容,王元,等.一种新型立体痕迹制模材料的研究[J].中国人民公安大学刑事科学技术系,2008(2).

[3] 罗亚平.刑事科学技术实验指导[M].北京:中国人民公安大学出版社,2003,2:321-327.

[4] 冯波,左海波,马文石,等.热熔胶粘剂研究和应用的最新进展[J].化学与粘合,2002,1:31-34.