[實用新型]具有不同功能層的復(fù)合材料防彈板及防彈裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201120385315.4
• 申請日: 2011-10-11
• 公開（公告）號: CN202267412U
• 公開（公告）日: 2012-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周慶
• 申請（專利權(quán)）人: 北京普諾泰新材料科技有限公司
• 主分類號: F41H5/04
• 分類號: F41H5/04;F41H1/00;F41H1/04
• 代理公司: 北京方韜法業(yè)專利代理事務(wù)所 11303
• 代理人: 遆俊臣

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及防彈材料領(lǐng)域，具體涉及具有不同功能層的復(fù)合材料防彈板及防彈裝置。

背景技術(shù)

目前，用于制造防彈頭盔、防彈盾牌和防彈護胸插板的復(fù)合材料，在增強材料上通常單一地采用超高分子量聚乙烯(UHMWPE：Ultra-highmolecular?weight?polyethylene)纖維或芳綸(芳族聚酰胺-Aramid)纖維；在結(jié)構(gòu)上通常單一地采用織物結(jié)構(gòu)或纖維單向排列結(jié)構(gòu)(簡稱UD結(jié)構(gòu)：unidirectional?structure)；在基體上通常單一地采用熱塑性樹脂或熱固性樹脂。

一般說來，超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纖維比芳族聚酰胺(Aramid)纖維具有更高的比拉伸強度和比拉伸模量，因而UHMWPE纖維抗彈丸侵徹的性能更好，以UHMWPE纖維為原料比以Aramid纖維為原料制成的材料更易達到較高的防彈性能。然而，UHMWPE纖維的分子量高，分子為亞甲基長鏈，無極性基團，分子間作用力較小，大分子呈平行、順直排列，且相互糾纏。在阻止彈丸侵徹過程中，未被穿透的纖維層中的UHMWPE大分子在高速沖擊的作用下會同時出現(xiàn)部分分子鏈斷裂和分子間滑移的現(xiàn)象，因而彈擊后材料的塑性變形大，宏觀表征為材料的凹陷大，對人體的鈍傷也相對較大；Aramid纖維的分子上具有苯環(huán)，分子鋼度大，且極性基團多，分子間作用力強，在外力作用下分子間不易產(chǎn)生滑移。此種纖維在承受子彈沖擊時，處于背彈面一側(cè)未被彈丸穿透的纖維變形較小，且形變恢復(fù)性好，因而材料在彈擊后的抗凹陷性能好，對人體的鈍傷也小。

在UD結(jié)構(gòu)中的纖維彼此平行、伸直排列，與在織物結(jié)構(gòu)中纖維屈曲和相互交織的握持效應(yīng)不同，此種結(jié)構(gòu)比織物結(jié)構(gòu)更有利于彈擊時產(chǎn)生的沖擊波沿纖維的軸向傳播，因而增加有效承載纖維的根數(shù)，從而更有利于防彈性能的提高。然而，生產(chǎn)UD結(jié)構(gòu)的材料需特殊的設(shè)備和技術(shù)，僅有少數(shù)企業(yè)掌握此項技術(shù)，且生產(chǎn)效率較低。而織物的生產(chǎn)則較為簡單、成熟，在普通的織機上即可完成。

熱塑性樹脂的大分子是線型結(jié)構(gòu)，分子自由度大，有利于吸收沖擊波能量，因而以熱塑性樹脂作為基體更有利于材料防彈性能的提高。熱固性樹脂的大分子是網(wǎng)狀的體型結(jié)構(gòu)，在多次反射的沖擊波疊加作用下大分子的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)易于被破壞，導(dǎo)致樹脂基體的脆性斷裂，從而影響材料的防彈性能。然而，以熱塑性樹脂為基體的復(fù)合材料防彈板在成型時，材料在壓機中從室溫升至工作溫度后還需較長的保溫時間，并且壓制成型后還需冷卻到一定溫度才可以開模取出，因而加工時間較長、效率低，制造成本較高。而以熱固性樹脂為基體的復(fù)合材料在壓機中升溫過程中就逐步開始發(fā)生反應(yīng)，待達到工作溫度后很短的時間內(nèi)就可以完成固化，并可以在較高的溫度下開模取出，加工效率高。UHMWPE纖維的熔點低，而防彈用熱固性樹脂的固化溫度較高，因而UHMWPE纖維防彈復(fù)合材料基本上選用熱塑性樹脂作為基體材料，而熔點溫度較高的Aramid纖維復(fù)合材料較多選用熱固性樹脂作為基體材料。

現(xiàn)在，用于制造防彈頭盔、防彈盾牌和防彈護胸插板的高分子復(fù)合材料主要為兩種：一種是以UHMWPE纖維為增強體、熱塑性彈性體為基體、采用UD結(jié)構(gòu)的材料，通常稱為聚乙烯UD或PE?UD；另一種是以Aramid纖維為增強體、熱固性樹脂為基體、采用織物結(jié)構(gòu)的材料，通常稱為芳綸織物預(yù)浸料。

以聚乙烯UD制成的頭盔、盾牌和護胸插板等產(chǎn)品的防彈性能較好、重量較輕，有利于提高單兵的作戰(zhàn)能力。但是，由于聚乙烯的界面性能差，聚乙烯UD材料壓制的材料表面不易噴漆，漆面的使用耐久性不好。聚乙烯UD制品還存在著鋼度差、彈擊后材料的凹陷變形大，尤其以此種材料制成的頭盔產(chǎn)品，在對人的頭骨的防護方面存在一定的不足。

以芳綸織物預(yù)浸料制成的頭盔、盾牌和護胸插板等產(chǎn)品的鋼度好、硬度高、彈擊后抗凹陷變形的性能好、表面易噴漆、堅固耐用、成本較低。但是，以此種材料制成的產(chǎn)品防彈性能較差、重量較重。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有的兩種以聚乙烯UD和芳綸織物預(yù)浸料為原料的防彈頭盔、防彈盾牌和防彈護胸插板分別存在的鋼度差、彈擊凹陷大或者防彈性能差、重量較重的缺點，提供一種具有優(yōu)良的綜合防彈性能的具有不同功能層的復(fù)合材料防彈板。

本實用新型的另一個目的是提供一種具有優(yōu)良的綜合防彈性能的防彈裝置。

實現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案如下：