[發明專利]一種復合防彈單元材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201410073642.4
• 申請日: 2014-02-28
• 公開（公告）號: CN103884238A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 陳振坤;黃興良;馮向陽;余燕飛
• 申請（專利權）人: 北京同益中特種纖維技術開發有限公司;中紡投資發展股份有限公司
• 主分類號: F41H1/00
• 分類號: F41H1/00;B32B27/12;B32B7/12;B32B37/02
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 馮瓊

技術領域

本發明涉及材料領域，特別涉及一種復合防彈單元材料及其制備方法。

背景技術

防彈材料是基于高強高模纖維的復合材料，防彈材料一般應用到個體防護上，如防彈衣。防彈材料主要分為軟質防彈材料和硬質防彈材料，兩者的防彈機理不同。硬質防彈材料主要是利用自身的硬度，改變彈頭或者碎片的形狀，從而降低其動能并起到防彈的作用，而軟質防彈材料主要通過軟質防彈材料的形變來起到緩沖作用，吸收投射到其上的子彈或碎片的動能從而達到防彈的目的。

防彈材料的結構可以是由單取向的高強高模纖維構成，例如，高強高模聚乙烯纖維或芳綸纖維。如此的防彈材料具有一定的防彈性能，而防彈材料的每一層所用的樹脂膠粘劑為單一的樹脂體系，所以防彈材料要么偏軟，當受到鋼芯彈的貫穿時容易穿透；要么偏硬，穿著舒適性差。

專利US7378147公開了用動態力學分析（DMA）測試方法來測試聚乙烯紗線的的損耗模量。動態力學分析是向樣品施加動態應力或應變并分析響應，以便獲得作為溫度和/或頻率函數的機械性能，如儲能模量（E′）、損耗模量（E″）和阻尼（tanδ）的技術。

儲能模量是材料能夠儲存施加到材料上的能量，以備將來使用或回彈變形時使用。損耗模量是材料能夠耗散施加到它上面的能量的能力，例如，當橡皮泥被拉伸后，不能回到原來的形狀所損失的能量。tanδ是儲能模量和損耗模量的比值。

專利US7378147的損耗模量的測試是在10或者100弧度/秒的頻率下，-150℃到125℃溫度范圍內和0.025±0.005%的應變值下得到的損耗模量峰值。

防彈纖維的損耗模量雖然和防彈性能有關，但是防彈纖維的損耗模量與樹脂膠粘劑的損耗模量的相關性還沒有相關報道。

發明內容

本發明的目的是提供一種軟質的復合防彈單元材料，以使得該軟質的復合防彈單元材料軟硬合適，并且防彈性能也得到提高。

本發明包括一種復合防彈單元材料，由N個兩層結構的單元層交叉復合組成，1≤N≤8，其兩側附著有機薄膜，各相鄰層的交叉角為45°～90°；其第一層為包覆在第一樹脂膠粘劑里的防彈纖維單向帶，第二層為包覆在在第二樹脂膠粘劑里的防彈纖維單向帶，其中第一樹脂膠粘劑的拉伸模量低于6MPa，和第二樹脂膠粘劑的拉伸模量高于6MPa；第一樹脂膠粘劑和第二樹脂膠粘劑的損耗模量在測試頻率與應變值相同的條件下，30～40℃時和防彈纖維的損耗模量一致。

本發明通過調整樹脂膠粘劑的損耗模量和防彈纖維的損耗模量在測試條件相同（測試頻率與應變值相同）的情況下，30～40℃時一致，使防彈復合材料性能更優。

作為優選，1≤N≤6，更優選為2≤N≤4。

作為優選，所述防彈纖維的應變敏感率在2.4×10³s^-1時的動態拉應力至少2.4GPa,優選為2.8GPa。

作為優選，所述防彈纖維在應變敏感率在2.4×10³s^-1時，動靜態彈性模量比≥1.3。

作為優選，所述防彈纖維的抗拉強度不低于22cN/dtex，優選不低于30cN/dtex，進一步優選不低于32cN/dtex；其拉伸模量不低于750cN/dtex，優選不低于1000cN/dtex，進一步優選不低于1200cN/dtex。

作為優選，所述防彈纖維選自高強高模聚乙烯纖維、芳綸纖維或PBO纖維。

作為優選，所述防彈纖維的聲波傳導速度至少為10000m/s。更優選，所述防彈纖維具有的聲波傳導速度至少11000m/s。

作為優選，所述第一樹脂膠粘劑具有的拉伸模量低于3MPa。

更優選地，所述第二樹脂膠粘劑具有的拉伸模量高于8MPa。

作為優選，所述有機薄膜選自低密度聚乙烯膜、超高分子量聚乙烯膜、雙向拉伸聚乙烯膜或聚酯膜。

作為優選，本發明所述復合防彈單元材料其總面密度≤400g/m²；優選總面密度≤200g/m²；含絲率至少70%，優選為72%，最優選為75%。

本發明所述復合防彈單元材料在防彈測試中，應變率在10³s^-1數量級上，因此有必要測試纖維束在高應變率范圍內的應變敏感性。優選地，應變率在2.4×10³s^-1時，纖維束的動態拉應力≥2.4GPa，動態應變≥2.0%，動靜態彈性模量比≥1.3。