[發(fā)明專利]一種防彈復合材料及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210563235.6
• 申請日: 2022-05-19
• 公開（公告）號: CN114957989A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設計）人: 戰(zhàn)佳宇;武德珍;劉少飛;張夢穎
• 申請（專利權）人: 江蘇先諾新材料科技有限公司
• 主分類號: C08L79/08
• 分類號: C08L79/08;C08L101/00;C08L23/06;F41H1/02;F41H1/08;F41H5/04;B29C70/34;B29C70/54
• 代理公司: 北京中和立達知識產(chǎn)權代理有限公司 11756
• 代理人: 張攀

本發(fā)明涉及高強高模聚酰亞胺(PI)纖維/超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纖維防彈復合材料，通過PI纖維與UHMWPE纖維的匹配使用，通過合理設計結構，采用迎彈層?界面層?中間層?界面層?背彈層的層結構，在迎彈層和背彈層鋪設PI纖維增強復合材料，中間層鋪設UHMWPE纖維增強復合材料，能夠充分發(fā)揮PI纖維的高模量優(yōu)勢和UHMWPE纖維的高比吸能優(yōu)勢，在保證復合材料具有較高比吸能值的同時，有效限制背凸高度。

技術領域

本發(fā)明涉及防彈復合材料，具體涉及一種聚酰亞胺纖維/超高分子量聚乙烯纖維防彈復合材料及其制備方法。

背景技術

20世紀60年代末美國Dupont公司對位芳綸聚酰胺纖維Kevlar的開發(fā)成功，為個體防彈領域帶來了革命性的飛躍。20世紀80年代荷蘭DSM公司Dyneema和美國Allied Signal公司(現(xiàn)Honeywell公司)開發(fā)出Dyneema和Spectra超高分子量聚乙烯纖維。為個體防彈領域的輕量高性能防彈材料提供了更多的選擇，這些高性能有機合成纖維已經(jīng)成為現(xiàn)代個體防彈裝備所使用的占主導地位的防彈材料。20世紀70年代，基于高性能化學纖維和樹脂的聚合物復合材料開始應用于防彈頭盔外殼的制備。由于其在確保彈道防護性能的同時，大大減輕了頭盔的重量，逐漸取代了傳統(tǒng)的金屬材料。目前各國軍隊裝備的防彈頭盔盔殼以及防彈服主要為聚合物復合材料研制而成。

CN106905652A涉及一種防彈復合材料及其制備方法，所述防彈復合材料由多層UHMWPE纖維布浸潤改性聚苯乙烯樹脂預聚體后真空固化得到；所述改性聚苯乙烯樹脂預聚體由苯乙烯和EVA顆粒加熱攪拌均勻后加入引發(fā)劑和交聯(lián)劑后預聚得到。本發(fā)明所制備的防彈復合材料V50值可達623m/s，具有良好的抗彈道侵徹性，且質量輕，其制備方法簡便易行，成本低廉，且便于大尺寸和異形件的一次成型，有著良好的應用前景，如用于制備軟質防彈衣及防彈裝甲等。

CN108316016A涉及高抗力防彈復合材料技術領域，公開的一種超高分子量聚乙烯纖維防彈復合材料及制備方法，該防彈復合材料由改性聚苯乙烯樹脂與UHMWPE纖維復合而成，所述改性聚苯乙烯樹脂是由高柔韌性、彈性、填料相容性的乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA對聚苯乙烯樹脂進行改性而制成；所述聚苯乙烯樹脂的單體苯乙烯自由基聚合而成得到的聚合物是無色、透明的，具有高剛性，并能改善改性樹脂對纖維的浸潤性。本發(fā)明的防彈復合材料具備密度低和比強度、比模量高、減震性、耐疲勞性和環(huán)境適應性好等優(yōu)點，滿足防彈需求。本發(fā)明制備方法具有步驟簡單、可操作性強，并且能夠批量生產(chǎn)。

個體防彈裝具的性能要求中最重要的是彈道防護性能，即能否防住預期的威脅彈體的穿透。彈道極限描述彈體對防彈材料或裝具的沖擊速度與貫穿防彈材料或裝具的貫穿概率之間的關系。它不僅可以用來表征防彈材料對某些彈體的防彈性能，也可以用來評價動能彈體對某些材料的侵徹貫穿能力。目前最常用的彈道極限是V₅₀，即貫穿概率為50％時的速度。當靶板的面密度相同或近似時，可通過比較V₅₀值(單位：m/s)來衡量兩者的防彈性能。當靶板的面密度有較大的差異，則需要通過比吸收能來計算其單位面密度的防彈性能。比吸收能的計算公式如下：

式中：SEA為靶板的比吸收能(單位：J·m²/kg)；m為彈丸的質量(單位：kg)；AD為靶板的面密度(單位：kg/m²)。

由于在防護彈體的同時，防彈裝具會發(fā)生變形和鼓包，一些防彈裝具還應該考慮非貫穿性損傷。個體防彈裝備除了應滿足標準規(guī)定的彈道極限外，還應該滿足一定的非貫穿鈍傷防護要求，通過在防彈衣樣品后的膠泥墊料上留下的彈坑深度(背面凸出深度)來表征。