[發明專利]一種含UHMWPE纖維-泡沫鋁夾芯的多層復合材料及其應用

有效

• 申請號: 201810186586.3
• 申請日: 2018-03-07
• 公開（公告）號: CN108454194B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 周楠;郭海濤;蔣敬;薛曉明;唐松澤;陶秋辰
• 申請（專利權）人: 南京森林警察學院
• 主分類號: B32B15/14
• 分類號: B32B15/14;B32B15/20;B32B7/12;B32B33/00
• 代理公司: 南京蘇創專利代理事務所(普通合伙) 32273
• 代理人: 張學彪

本發明公開了一種含UHMWPE纖維?泡沫鋁夾芯的多層復合材料，由金屬面板、夾芯層和金屬背板組成；夾芯層依次由上纖維層、泡沫鋁層和下纖維層組成；其中，上纖維層和下纖維層均為三維編織復合結構，上纖維層的厚度為1～2mm，下纖維層的厚度為1～2mm，泡沫鋁層的厚度為4～5mm。本發明還公開了上述含UHMWPE纖維?泡沫鋁夾芯的多層復合材料在用于制備防爆設備和防沖撞設備中的應用。本發明復合材料質量輕、密度低，在吸收爆炸沖擊波和抗破片沖擊侵徹方面均有良好表現；可作為艦船艙室、流動銀行、運鈔車、防爆服以及防彈衣的主體防護材料使用。

技術領域

本發明涉及一種含UHMWPE纖維-泡沫鋁夾芯的多層復合材料，還涉及上述材料在用于制備防爆設備和防沖撞設備中的應用，屬于輕質材料防護領域。

背景技術

夾層復合材料一般是由夾芯層、面板和背板組成的多層復合材料，夾芯層通常選用低密度且具有吸波、降噪、減震、耐熱等功能性材料，如具有優異吸能特性的泡沫材料、蜂窩材料和金屬點陣材料等，面板和背板起到提高結構整體性和強度的作用。由于夾芯復合材料具有質量輕、比強度高、比剛度高以及功能可設計性等優點，廣泛應用于航空航天領域中空間碎片高速撞擊的防護、結構防護性能的提升與完善以及公共安全領域中有限空間內爆炸物的安全防護。

目前研究較多的防護結構和材料主要集中于陶瓷復合材料、泡沫夾芯復合材料、纖維增強復合材料和Whipple防護結構等，上述復合材料往往僅在吸收爆炸沖擊波或抗破片沖擊侵徹單一方面具有良好的防護性能，而實際情況是，爆炸沖擊波常伴隨著破片共同作用于防護材料上。因此，基于綜合提高復合材料抗爆和抗侵徹性能的防護目標，提出一種新的復合材料，該復合材料既具有良好的吸收爆炸沖擊波的性能，又具有良好的抗破片侵徹性能。

發明內容

發明目的：本發明所要解決的技術問題是提供一種含UHMWPE纖維-泡沫鋁夾芯的多層復合材料，該復合材料具有優異的防爆性能和抗破片侵徹性能。

本發明還要解決的技術問題是上述含UHMWPE纖維-泡沫鋁夾芯的多層復合材料在用于制備防爆設備和防沖撞設備中的應用。

發明內容：為解決上述技術問題，本發明所采用的技術手段為：

一種含UHMWPE纖維-泡沫鋁夾芯的多層復合材料，由金屬面板、夾芯層和金屬背板組成；所述夾芯層依次由上纖維層、泡沫鋁層和下纖維層組成；其中，所述上纖維層和下纖維層均為三維編織復合結構，所述上纖維層的厚度為1～2mm，下纖維層的厚度為1～2mm，泡沫鋁層的厚度為4～5mm。

一種含UHMWPE纖維-泡沫鋁夾芯的多層復合材料，由金屬面板、夾芯層和金屬背板組成；所述夾芯層由纖維層和泡沫鋁層依次交替排布組成；其中，泡沫鋁層位于金屬面板一側或纖維層位于金屬面板一側；所述纖維層為三維編織復合結構，所述纖維層的厚度為2～3mm，泡沫鋁層的厚度為4～5mm。

其中，所述金屬面板和金屬背板均為鋁板，鋁板的厚度為0.5～1mm。

其中，所述復合材料各層之間采用樹脂膠黏固定。

其中，所述泡沫鋁層采用如下重量份數的組分混制而成：70～90份鋁鐵合金粉、50～60份鋁粉、10～15份氫氧化鋁、3～5份聚酯多元醇、5～8份有機硅酮、6～10份高嶺土、4～6份膨脹土、10～15份石灰石粉、5～10份玻璃纖維、10～12份氫氧化鎂、10～15份植物纖維、2～4份硫酸亞鐵、20～30份活性污泥粉末、3～5份硼酸鋁、1～2份氮化鋁粉、10～12份聚醋酸乙烯酯乳液、6～10份十二烷基苯磺酸鈉、8～10份鄰苯二甲酸酐以及6～8份三羥甲基丙烷。

(活性污泥粉末：將收集到的活性污泥過80目篩；過篩后清洗干凈；將清洗后的活性污泥置于-80℃下冷凍干燥12h，干燥后研磨成粉。)

其中，所述泡沫鋁層的孔隙率為75～80％，孔徑為3～5mm。