[發明專利]一種混雜纖維多維復合防彈胸插板及其制備方法

有效

• 申請號: 201510060964.X
• 申請日: 2015-02-05
• 公開（公告）號: CN104669725A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發明（設計）人: 朱波;王寶剛;曹偉偉;楊坤
• 申請（專利權）人: 山東大學;北京勤達遠致新材料科技股份有限公司
• 主分類號: B32B27/02
• 分類號: B32B27/02;B32B27/12;B32B27/04;B32B1/00;F41H1/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 楊琪;崔苗苗

技術領域

本發明涉及防護裝備領域，具體涉及一種混雜纖維多維復合防彈胸插板及其制備方法。

背景技術

在世界各國和平化發展的大環境下，大規模戰爭情況已經不復存在，而各國內部的恐怖襲擊以及局部暴亂現象卻逐漸增多。在這種局勢下，軍用或警用防護用品的使用要求開始有了導向性變化，其防護制品逐漸傾向于單兵或單警的防彈胸插板，防護重點為輕型武器，防護特性不僅要有效防止彈丸侵徹，而且要盡可能降低材料變形，同時最重要的一點就是要減輕材料重量，提高單兵或單警作戰的機動性和靈活性。

隨著高性能纖維在防彈領域的研究不斷深入，其復合材料制品在防護領域的應用范圍也逐漸拓展，這對防彈纖維材料的質量和特性也提出了更高要求。從20世紀70年代以來，高性能纖維復合材料在裝甲防護領域得到了廣泛應用。其中UHMWPE纖維、芳綸纖維、PBO纖維等高強、高韌纖維配以特種熱塑性樹脂基體，發揮整體協同效應形成防護復合材料，在瞬間吸收彈丸沖擊能量的同時又具備金屬材質所不及的重量輕特點，同時不存在對彈丸二次反彈問題。因此以高性能纖維復合材料制備防彈胸插板，對于單兵單警作戰能力的提升具有重要作用。

超高分子量聚乙烯纖維(平均分子量在100萬以上的聚乙烯紡制而成)是制備復合材料胸插板的較佳材料，它是繼芳綸纖維后出現的另一種高強度、高模量纖維，其密度低、韌性強、耐腐蝕性好、分子結構取向度高，具有比芳綸纖維更優異的防彈特性，但是聚乙烯纖維自身也有不可避免的缺點，其熔點較低、高溫環境下的力學性能差，應用到防彈胸插板上會引起背彈面較大的鼓包問題，所以單純超高分子量聚乙烯纖維復合材料的防彈性能仍需提高。

發明內容

針對上述現有技術中存在的不足，本發明的目的是提供一種混雜纖維多維復合防彈胸插板及其制備方法，在超高分子量聚乙烯纖維防彈特性的基礎上，集合其他高強纖維的防彈特性，優選混雜纖維多向織物形式，采用二維/三維復合結構兼整體剛性加固的工藝，制備的混雜纖維多維復合防彈胸插板，在保持防彈特性的同時，降低制品重量，減小制品背彈面鼓包，提高制品在高低溫環境下的結構完整性，有效延長防彈胸插板的使用壽命。

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種混雜纖維多維復合防彈胸插板，包括二維防彈芯層，所述二維防彈芯層的外表面包覆有三維多向防背凸層，所述三維多向防背凸層的外表面包覆有剛性結構層；所述剛性結構層的背彈面連接有緩沖層；

所述二維防彈芯層由超高分子量聚乙烯纖維、芳綸纖維或PBO纖維的單向或二維織物浸漬改性熱塑性樹脂后形成預浸布疊層組成；

所述三維多向防背凸層由超高分子量聚乙烯纖維、芳綸纖維或PBO纖維的單向織物浸漬改性熱塑性樹脂(高強高韌改性聚氨酯或改性聚乙烯)后，沿二維防彈芯層表面的X、Y方向交替三維卷繞而成；

所述剛性結構層由至少一層高強、高模量碳纖維(拉伸強度在3500MPa以上)的單向或二維織物與改性熱固性樹脂浸漬復合而成；

所述緩沖層由軟質的緩沖材料制成，緩沖材料選自有機硅或聚氨酯泡沫；

所述緩沖層與剛性結構層的背彈面通過粘結劑粘結而成，粘結劑為改性環氧樹脂膠黏劑。

優選的，所述二維防彈芯層由25-150層單向或二維織物預浸布疊層組成。

優選的，所述三維多向防背凸層中，三維卷繞形成的卷繞層單側為5-15層。

優選的，所述剛性結構層由1-3層單向或二維織物與改性熱固性樹脂浸漬復合而成。

優選的，所述緩沖層的厚度為1-2mm。

上述的剛性結構層所用的高強、高模量碳纖維，為拉伸強度在3500MPa以上的碳纖維；

上述的二維防彈芯層和三維多向防背凸層所用的超高分子量聚乙烯纖維、芳綸纖維或PBO纖維的拉伸強度均在30cN/dtex以上；

所述的改性熱固性樹脂是熱塑性樹脂改性的環氧樹脂或酚醛樹脂的環氧樹脂、酚醛樹脂、或熱固性聚氨酯；所述的改性熱塑性樹脂為熱固性樹脂改性的聚氨酯、聚乙烯、不飽和聚酯樹脂或橡膠彈性體。

該混雜纖維多維復合防彈胸插板的制造方法，包括以下步驟：

(1)防彈芯層的制備：將超高分子量聚乙烯纖維、芳綸纖維或PBO纖維中的一種或幾種編織成單向或二維纖維織物(優選兩種纖維以任意比進行混合編織)用改性熱塑性樹脂浸漬上述纖維織物干燥后制備預浸布，其中樹脂含量控制在10-30wt.％，根據胸插板的規格將上述預浸布剪裁成固定的尺寸后，根據防彈級別計算相應的鋪疊層數；