[發明專利]一種模塊化多維復合防彈板及其制備方法

有效

• 申請號: 201510061560.2
• 申請日: 2015-02-05
• 公開（公告）號: CN104677194A
• 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: F41H5/04
• 分類號: F41H5/04;B32B18/00;B32B27/02;B32B27/12;B32B37/02;B32B37/10;B32B37/06;B32B37/12
• 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，具體涉及一種模塊化多維復合防彈板及其制備方法，由多防彈材質模塊化組合、多維復合結構一體化成型。

背景技術

目前世界局勢趨于和平化發展，世界性規?；瘧馉帥_突存在的可能性不大，而轉以國際恐怖襲擊和國家內部暴亂、個體犯罪為主，因此在這種情況下，單兵、單警個體以及軍警用交通裝備面臨的威脅從重型火力的傷害逐漸轉至輕型槍械的彈丸侵徹傷。對于我國的士兵或警察來講，所遇最多的槍型為手槍、微型沖鋒槍或半自動步槍，因此要提高生命安全防護能力，對于單兵或單警而言，必須對個體防護服裝配備高防御等級、輕質、佩戴舒適且使用壽命較長的防彈胸插板；而對于軍警用交通設施來講，必須配以高防御等級、重量較輕且使用壽命較長的防彈裝甲板。

隨著個體防護裝備以及軍警用防護設備的特性要求的不斷提升，輕質化、結構穩定化、使用舒適化以及壽命長久化逐漸成為防護材質發展的主要方向?；诖?，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的應用，其中以UHMWPE纖維、芳綸纖維、PBO纖維為其主要代表，而特種改性膠黏劑基體的研究，也為高級防彈纖維力學性能的極致發揮做出了不可磨滅的貢獻，這種新型防護復合材料的出現，有效的減輕了制品重量，在瞬間吸收彈丸沖擊能量的同時又不存在對彈頭的二次反彈問題，目前纖維復合材料在高質量防彈板方面的應用較多，對于單兵或單警防護服裝的防御能力提升以及防彈裝甲車輛防護級別的提升具有重要作用。

超高分子量聚乙烯纖維、芳綸纖維、PBO纖維等具有高強度、高模量等優異力學性能，而且密度低、韌性強、耐腐蝕性好、分子結構取向度高，在防彈領域有著突出的優勢。但是單一材質的纖維復合材料自身也具有不可避免的缺點，例如超高分子量聚乙烯纖維的熔點較低、高溫力學性能差，在硬質防彈胸插板方面應用會導致背彈面的背凸較大，有可能引起較嚴重的沖擊傷害，而用在車輛裝甲上會導致車體產生破壞性變形；芳綸纖維的耐老化性能較差、耐紫外輻射性能差，會引起壽命的降低，鑒于單一纖維復合材料在防彈性能中存在的問題，有研究者針對超高分子量纖維材料的性能進行了改性試驗，但收效甚微；也有研究者采用混雜纖維組合鋪層技術研制具備綜合特性的防護材料，但這種防護材料的層與層之間僅是簡單的鋪設疊加，在使用過程中容易出現分層，不利于防護材料綜合性能的實現。

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模塊化多維復合防彈板及其制備方法，綜合各種材質的防彈特性，采用多維復合結構將多種防彈材質進行模塊化組合，利用真空導入、熱模壓一體化成型工藝，制備一種模塊化多維復合防彈板，在有效提升防彈性能的基礎上，降低制品重量、減小背凸、提高其在高低溫環境中的結構穩定性、延長防彈板的使用壽命。

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種模塊化多維復合防彈板，包括外層的表面剛性結構層模塊、與表面剛性結構層模塊連接的三維編織框架、內嵌于三維編織框架內并依次設置的迎彈面陶瓷層模塊、中間能量吸收層模塊和背彈面防背凸層模塊；

所述表面剛性結構層模塊由至少一層高性能碳纖維單向或二維織物構成；

所述迎彈面陶瓷層模塊由高硬度氧化鋁、碳化硅或碳化硼陶瓷片拼接組合，陶瓷片之間由三維纖維織物編織連接成整體；

所述的高硬度氧化鋁、碳化硅或碳化硼陶瓷片，其硬度值均在14Hv以上；

所述三維纖維織物為超高分子量聚乙烯纖維和芳綸纖維中的一種或兩種混雜，進行三維編織而成；

所述中間能量吸收層模塊由超高分子量聚乙烯纖維和芳綸纖維中的一種或兩種混雜，浸漬改性熱塑性樹脂制成單向或二維織物預浸布后疊層組合而成；

所述背彈面防背凸層模塊由高性能碳纖維單向或二維織物浸漬改性熱固性樹脂制成預浸布后疊層組合而成；

所述迎彈面陶瓷層模塊、中間能量吸收層模塊和背彈面防背凸層模塊之間由高性能纖維進行三維編織形成框架整體；

所述高性能纖維為超高分子量聚乙烯纖維和芳綸纖維中的一種或兩種；

優選的，所述表面剛性結構層模塊由1-3層碳纖維單向或二維織物構成；

優選的，所述三維編織框架采用多維度編織結構；

優選的，所述中間能量吸收層模塊由85-95層熱塑性預浸布疊層組合而成；

優選的，所述背彈面防背凸層模塊由18-21層熱固性預浸布疊層組合而成；

上述的背彈面防背凸層模塊和表面剛性結構層模塊所用的高性能碳纖維，為拉伸強度在3500MPa以上的碳纖維,平均分子量在100萬以上；