CN107110628A - 防弹面板 - Google Patents

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Abstract

本发明的防弹面板，包括：(i)陶瓷板A；(ii)至少一个酚醛树脂浸渍的芳族聚酰胺织物层压体C，具有层压在其上的酚醛树脂浸渍的芳族聚酰胺织物C1、C2、C3；以及(iii)环氧树脂浸渍的织物B，设置在所述陶瓷板A与所述酚醛树脂浸渍的芳族聚酰胺织物层压体C之间并浸渍有环氧树脂。所述酚醛树脂浸渍的芳族聚酰胺织物C1、C2、C3可以是用酚醛树脂浸渍的芳族聚酰胺织物，以及用酚醛/聚乙烯醇缩丁醛混合树脂浸渍的芳族聚酰胺织物。所述环氧树脂浸渍的织物B在设置在所述陶瓷板A与所述酚醛树脂浸渍的芳族聚酰胺织物层压体C之间的同时增加所述陶瓷板A与所述酚醛树脂浸渍的芳族聚酰胺织物层压体C之间的粘合强度，因此，所述陶瓷板A和所述酚醛树脂浸渍的芳族聚酰胺织物层压体C即使在高温环境下也不会彼此脱层，并且获得了显著提高的防弹性能。此外，不需要如现有技术一样在所述酚醛树脂浸渍的芳族聚酰胺织物C1、C2、C3之间***热塑性粘合剂膜，从而获得了显著提高的可加工性。

Description

防弹面板
技术领域
本发明涉及一种防弹面板(bulletproof panel)，更具体地说，涉及一种防弹面板，其中构成所述防弹面板的陶瓷板和酚醛树脂(phenol resin)浸渍的芳族聚酰胺(aramid)织物层压体通过环氧树脂浸渍的织物彼此牢固地粘合，从而防止它们之间发生脱层，并且显著提高在高温环境下的防弹性能和可加工性。
背景技术
防弹产品是保护人体免受子弹或炮弹伤害的产品，防弹产品的防弹性能很大程度上取决于使用的材料。
在这种防弹材料中，高密度聚乙烯的比重为0.98，该比重低于水，因此高密度聚乙烯被广泛用作防弹材料。
然而，高密度聚乙烯具有如下特性：如果在使用过程中施加物理冲击，则高密度聚乙烯会发生大的变形，并且高密度聚乙烯具有热敏特性，使得获得优异的防弹性能是受限的。
通常，作为其它的防弹材料，一般被称为芳族聚酰胺纤维的全芳族聚酰胺纤维包括具有苯环通过酰胺基团(-CONH)线性连接的结构的对位芳族聚酰胺纤维以及具有不同于对位芳族聚酰胺的连接结构的间位芳族聚酰胺纤维。对位芳族聚酰胺纤维具有诸如高强度、高弹性和低收缩的优异的特性。由于对位芳族聚酰胺纤维具有足够高的强度，从而能够用厚度约5mm的细缆绳提起2吨车辆，因此被广泛用于防弹。
用于防弹的复合材料通常通过以下工序制造，包括：使用对位芳族聚酰胺纤维制备芳族聚酰胺织物；将制备的芳族聚酰胺织物浸渍在树脂中并干燥该树脂以制造芳族聚酰胺织物预浸料；并且层压多层制造的芳族聚酰胺织物预浸料并固化层压的织物以获得复合材料。
同时，通过在陶瓷板上层压多层诸如芳族聚酰胺织物的高强度织物来制造包括陶瓷板的防弹面板(以下称为“陶瓷防弹面板”)。
目前，陶瓷防弹面板的防弹机理尚未完全建立，但是已知当子弹或弹丸的碎片最初与陶瓷板碰撞时，陶瓷板碎成若干块，大多数动能分散到陶瓷碎片块以被消耗，同时其尖端变形为蘑菇形状或分成数块，并且在消耗残留在层压防弹纤维中的能量的同时具有增加的接触表面，使得不可能通过陶瓷板。
作为传统的陶瓷防弹面板，韩国专利注册号10-0926746公开了一种陶瓷防弹面板，其中如图2所示，在陶瓷板A的一个表面上数次反复层压诸如乙烯-乙酸乙烯酯共聚物膜的热塑性粘合剂膜D和诸如芳族聚酰胺织物的防弹织物F。
图2是常规陶瓷防弹面板的示意性剖视图。
在传统的陶瓷防弹面板中，热塑性粘合剂膜D用于将陶瓷板A和防弹织物F彼此粘合，或将防弹织物F和防弹织物F彼此粘合。
然而，在传统的陶瓷防弹面板的情况下，存在由热塑性粘合剂膜D粘附的陶瓷板A与防弹织物F之间或者防弹织物F与防弹织物F之间的粘合强度较弱的问题，使得经常发生在高温环境下脱层的现象，并且防弹性能下降。
此外，还存在这样的问题：为了制造传统的陶瓷防弹面板，热塑性粘合剂膜D应当在切断之后***各防弹织物F之间，从而大大降低可加工性。
发明内容
技术问题
本发明的一个目的是提供一种防弹面板，其中即使在高温环境下，组成防弹面板的陶瓷板A和酚醛树脂浸渍的芳族聚酰胺织物层压体C也不会彼此脱层，同时提供显著增强的防弹性。
本发明的另一个目的是提供一种能够在制造过程中大大提高可加工性的防弹面板，因为可以省略将常规热塑性粘合剂膜***防弹织物之间的过程。
技术方案
为了解决上述问题，本发明提供了一种防弹面板，如图1所示，该防弹面板通过如下方式制造：层压数片酚醛树脂浸渍的芳族聚酰胺织物C1、C2和C3，以制备酚醛树脂浸渍的芳族聚酰胺织物层压体C，并将环氧树脂浸渍的织物B***到所述酚醛树脂浸渍的芳族聚酰胺织物层压体C与陶瓷板A之间以将它们牢固地相互粘合。
所述酚醛树脂浸渍的芳族聚酰胺织物C1、C2和C3是指用选自酚醛树脂和酚醛/聚乙烯醇缩丁醛混合树脂中的一种树脂浸渍的芳族聚酰胺织物。
有益效果
根据本发明，由于环氧树脂浸渍的织物B设置在陶瓷板A和酚醛树脂浸渍的芳族聚酰胺织物层压体C之间以提高它们之间的粘合强度，所以陶瓷板A和酚醛树脂浸渍的芳族聚酰胺织物层压体C即使在高温环境下也不会脱层，从而大大提高防弹性能。
此外，根据本发明，不需要如现有技术一样在酚醛树脂浸渍的芳族聚酰胺织物C1、C2和C3之间***热塑性粘合剂膜，从而大大提高了可加工性。
附图说明
图1是根据本发明的防弹面板的示例的剖视图。
图2是常规陶瓷防弹面板的剖视图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本发明。
根据本发明的防弹面板包括：(i)陶瓷板A；(ii)至少一个酚醛树脂浸渍的芳族聚酰胺织物层压体C，所述至少一个酚醛树脂浸渍的芳族聚酰胺织物层压体C具有在其上层压的酚醛树脂浸渍的芳族聚酰胺织物C1、C2和C3；以及(iii)环氧树脂浸渍的织物B，所述环氧树脂浸渍的织物B设置在陶瓷板A与酚醛树脂浸渍的芳族聚酰胺织物层压体C之间，并且所述环氧树脂浸渍的织物B在织物中浸渍有环氧树脂。
图1是本发明的防弹面板的示意性剖视图。
酚醛树脂浸渍的芳族聚酰胺织物C1、C2和C3是指用选自酚醛树脂和酚醛/聚乙烯醇缩丁醛混合树脂中的一种树脂浸渍的芳族聚酰胺织物。
换句话说，酚醛树脂浸渍的芳族聚酰胺织物C1、C2和C3可以是用酚醛树脂浸渍的芳族聚酰胺织物或用酚醛/聚乙烯醇缩丁醛混合树脂浸渍的芳族聚酰胺织物。
当酚醛树脂浸渍的芳族聚酰胺织物C1、C2和C3是用酚醛/聚乙烯醇缩丁醛混合树脂浸渍的芳族聚酰胺织物时，就提高可加工性和防弹性能而言，酚醛树脂与聚乙烯醇缩丁醛树脂的混合比为50wt.％至65wt.％：50wt.％至35wt.％，酚醛树脂的分子量为300至3000，聚乙烯醇缩丁醛树脂的分子量为30,000至120,000，更优选为80,000至120,000。
优选的是，使用用酚醛/聚乙烯醇缩丁醛混合树脂浸渍的芳族聚酰胺织物作为酚醛树脂浸渍的芳族聚酰胺织物C1、C2和C3，以便使子弹撞击时其上施加的撞击引起的浸渍的树脂层破裂的现象最小化。原因是与酚醛树脂相比，聚乙烯醇缩丁醛树脂不易通过撞击而破裂。
作为构成环氧树脂浸渍的织物B的织物，可以使用诸如芳族聚酰胺织物、碳纤维织物、玻璃纤维织物等的高强度织物或典型的合成纤维织物。
优选的是，酚醛树脂浸渍的芳族聚酰胺织物层压体C由2片至30片酚醛树脂浸渍的芳族聚酰胺织物C1、C2和C3层压。
环氧树脂浸渍的织物B和酚醛树脂浸渍的芳族聚酰胺织物层压体C可以如图1所示仅层压和设置在陶瓷板A的一个表面上，或层压和设置在陶瓷板的两个表面上。
如图1所示，本发明的防弹面板中的环氧树脂浸渍的织物B和酚醛树脂浸渍的芳族聚酰胺织物层压体C仅层压在陶瓷板A的一个表面上，当使用该防弹面板制造防弹产品如防***克时，陶瓷板A部分位于防弹产品的前表面上，环氧树脂浸渍的织物B和酚醛树脂浸渍的芳族聚酰胺织物层压体C位于防弹产品的后表面上，以防止在子弹撞击时由于撞击而被破坏的陶瓷板A的碎片分散，并且使在子弹撞击时防弹产品的后表面变形最小化。
同时，本发明的将环氧树脂浸渍的织物B和酚醛树脂浸渍的芳族聚酰胺织物层压体C层压在陶瓷板A的两个表面上的防弹面板可以防止子弹与陶瓷板A直接碰撞，以有效地防止在子弹撞击时由于撞击而破坏的陶瓷板A的碎片分散，并且使得在子弹撞击时防弹产品的后表面变形最小化。
在优选实施例中，陶瓷板包含氧化铝、碳化硅、氮化硅、碳化硼、碳化钨或硼化钨中的至少一种，并且陶瓷板通过高温烧结、高温高压烧结、注凝成型(gel casting)或反应烧结来制造。
接下来，将对制造本发明的防弹面板的实施例进行说明。
首先，将芳族聚酰胺织物用酚醛树脂或酚醛/聚乙烯醇缩丁醛混合树脂浸渍，以制备酚醛树脂浸渍的芳族聚酰胺织物预浸料。
同时，用环氧树脂浸渍织物以制备环氧树脂浸渍的织物预浸料。
接着，将如上所述制备的2片至30片酚醛树脂浸渍的芳族聚酰胺织物预浸料层压在用于制造防弹面板的模具中，并将如上所述制备的环氧树脂浸渍的织物预浸料层压在其上，然后在其上再层压陶瓷板，随后在120℃至200℃下于100巴至200巴的压力下压制成型20分钟至200分钟，从而制造防弹面板。
这里，在用于制造防弹面板的模具中层压的2片至30片酚醛树脂浸渍的芳族聚酰胺织物预浸料在压制成型(pressing and molding)之后变成2片至30片酚醛树脂浸渍的芳族聚酰胺织物层压体C。
此外，在用于制造防弹面板的模具中层压的环氧树脂浸渍的织物预浸料在压制成型后固化变为环氧树脂浸渍的织物B，用于将陶瓷板A与酚醛树脂浸渍的芳族聚酰胺织物层压体C彼此牢固地粘合。
由于环氧树脂浸渍的织物B设置在陶瓷板A和酚醛树脂浸渍的芳族聚酰胺织物层压体C之间以增加它们之间的粘合强度，所以陶瓷板A和酚醛树脂浸渍的芳族聚酰胺织物层压体C即使在高温环境下也不会彼此脱层，从而大大提高了防弹性能。
此外，不需要如现有技术一样在酚醛树脂浸渍的芳族聚酰胺织物C1、C2和C3之间***热塑性粘合剂膜，从而大大提高了可加工性。
在下文中，通过以下示例和比较例将更清楚地理解本发明。然而，这些示例是为了具体地说明本发明而提出的，而不限制本发明的保护范围。
示例1
用通过将分子量为3,000的酚醛树脂溶解在甲醇溶剂中得到的20wt.％的酚醛溶液浸渍密度为450g/m2且经纱和纬纱的纤度为3000旦的芳族聚酰胺织物，以制备酚醛树脂浸渍的芳族聚酰胺织物预浸料。
接着，用40wt.％的环氧树脂溶液浸渍密度为200g/m2的聚酯织物，以制备环氧树脂浸渍的织物预浸料。
同时，制备宽度为250mm、长度为300mm且厚度为6mm的陶瓷板A。
然后，将20片酚醛树脂浸渍的芳族聚酰胺织物预浸料依次层压在用于制造防弹面板的模具中，并在其上层压1片环氧树脂浸渍的织物预浸料，然后在其上再层压1片陶瓷板A，然后在180℃下于180巴压力下压制成型100分钟，从而制造防弹面板。
对于制造的防弹面板，评价防弹性能，其结果示于下面的表1中。
示例2
用通过将分子量为3,000的酚醛树脂溶解在甲醇溶剂中得到的20wt.％的酚醛溶液浸渍密度为450g/m2且经纱和纬纱的纤度为3000旦的芳族聚酰胺织物，以制备酚醛树脂浸渍的芳族聚酰胺织物预浸料。
接着，用40wt.％的环氧树脂溶液浸渍密度为200g/m2的聚酯织物，以制备环氧树脂浸渍的织物预浸料。
同时，制备宽度为250mm、长度为300mm且厚度为6mm的陶瓷板A。
然后，将15片酚醛树脂浸渍的芳族聚酰胺织物预浸料依次层压在用于制造防弹面板的模具中，并在其上层压1片环氧树脂浸渍的织物预浸料，然后在其上再层压1片陶瓷板A，然后在180℃下于180巴压力下压制成型100分钟，从而制造防弹面板。
对于制造的防弹面板，评价防弹性能，其结果示于下面的表1中。
示例3
用通过将分子量为3,000的酚醛树脂和分子量为9,000的聚乙烯醇缩丁醛树脂以60:40的重量比溶解在甲醇溶剂中得到的20wt.％的酚醛/聚乙烯醇缩丁醛溶液浸渍密度为450g/m2且经纱和纬纱的纤度为3000旦的芳族聚酰胺织物，以制备酚醛树脂浸渍的芳族聚酰胺织物预浸料。
接着，用40wt.％的环氧树脂溶液浸渍密度为200g/m2的聚酯织物，以制备环氧树脂浸渍的织物预浸料。
同时，制备宽度为250mm、长度为300mm且厚度为6mm的陶瓷板A。
然后，将10片酚醛树脂浸渍的芳族聚酰胺织物预浸料依次层压在用于制造防弹面板的模具中，并在其上层压1片环氧树脂浸渍的织物预浸料，然后在其上再层压1片陶瓷板A，然后在180℃下于180巴压力下压制成型100分钟，从而制造防弹面板。
对于制造的防弹面板，评价防弹性能，其结果示于下面的表1中。
比较例1
将密度为450g/m2且经纱和纬纱的纤度为3000旦的芳族聚酰胺织物F与由乙烯-乙酸乙烯酯共聚物制得的粘合剂膜D在用于制造防弹面板的模具中反复层压10次，然后在其上层压1片陶瓷板(宽250mm，长300mm，厚6mm)，随后在180℃下于180巴压力下压制成型100分钟，从而制造防弹面板。
对于制造的防弹面板，评价防弹性能，其结果示于下面的表1中。
比较例2
将密度为450g/m2且经纱和纬纱的纤度为3000旦的芳族聚酰胺织物F与由乙烯-乙酸乙烯酯共聚物制得的粘合剂膜D在用于制造防弹面板的模具中反复层压7次，然后在其上层压1片陶瓷板(宽250mm，长300mm，厚6mm)，随后在180℃下于180巴压力下压制成型100分钟，从而制造防弹面板。
对于制造的防弹面板，评价防弹性能，其结果示于下面的表1中。
比较例3
将密度为450g/m2且经纱和纬纱的纤度为3000旦的芳族聚酰胺织物F与由乙烯-乙酸乙烯酯共聚物制得的粘合剂膜D在用于制造防弹面板的模具中反复层压5次，然后在其上层压1片陶瓷板(宽250mm，长300mm，厚6mm)，随后在180℃下于180巴压力下压制成型100分钟，从而制造防弹面板。
对于制造的防弹面板，评价防弹性能，其结果示于下面的表1中。
[表1]
类别 平均速度V0[m/s] 后侧变形[mm]
示例1 881 32
示例2 875 34
示例3 890 32
比较例1 837 39
比较例2 832 41
比较例3 846 43
表1中所列的平均速度V0和后侧变形是通过以下步骤确定的。
平均速度V50和后侧变形的测量
根据MIL-STD-662F标准使用22口径子弹碎片模拟弹(FSP)，通过使子弹完全贯穿的速度和子弹部分贯穿的速度平均而获得值，从该值测量间接表示复合织物的防弹性能的程度的平均速度(m/s)。
通过使用NIJ标准IIIA级的9mm FMJ，经测量由于以426±15m/s的速度撞击而从复合织物后侧突出的部分的最大直径(mm)来评估后侧变形。
[附图标记]
A：陶瓷板
B：环氧树脂浸渍的织物
C：酚醛树脂浸渍的芳族聚酰胺织物层压体
D：热塑性粘合剂膜
F：防弹织物
C1、C2、C3：酚醛树脂浸渍的芳族聚酰胺织物
【工业适用性】
本发明的防弹面板可以用作制造防***克、防弹头盔等的防弹材料。

Claims (5)

1.一种防弹面板，包括：
(i)陶瓷板A；
(ii)至少一个酚醛树脂浸渍的芳族聚酰胺织物层压体C，所述至少一个酚醛树脂浸渍的芳族聚酰胺织物层压体C具有层压在其上的酚醛树脂浸渍的芳族聚酰胺织物C1、C2和C3；以及
(iii)环氧树脂浸渍的织物B，所述环氧树脂浸渍的织物B设置在所述陶瓷板A与所述酚醛树脂浸渍的芳族聚酰胺织物层压体C之间，并且所述环氧树脂浸渍的织物B在织物中浸渍有环氧树脂。
2.根据权利要求1所述的防弹面板，其中，所述酚醛树脂浸渍的芳族聚酰胺织物C1、C2和C3为用选自酚醛树脂和酚醛/聚乙烯醇缩丁醛混合树脂中的一种树脂浸渍的芳族聚酰胺织物。
3.根据权利要求1或2所述的防弹面板，其中，所述酚醛树脂浸渍的芳族聚酰胺织物层压体C层压有2片至30片酚醛树脂浸渍的芳族聚酰胺织物C1、C2和C3。
4.根据权利要求1或2所述的防弹面板，其中，所述环氧树脂浸渍的织物B和所述酚醛树脂浸渍的芳族聚酰胺织物层压体C仅设置在所述陶瓷板的一个表面上。
5.根据权利要求1或2所述的防弹面板，其中，所述环氧树脂浸渍的织物B和所述酚醛树脂浸渍的芳族聚酰胺织物层压体C设置在所述陶瓷板的两个表面上。
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