CN115900443A - 一种芳纶纸复合装甲板及其制备方法 - Google Patents
一种芳纶纸复合装甲板及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115900443A CN115900443A CN202310068213.7A CN202310068213A CN115900443A CN 115900443 A CN115900443 A CN 115900443A CN 202310068213 A CN202310068213 A CN 202310068213A CN 115900443 A CN115900443 A CN 115900443A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- aramid paper
- carbon fiber
- armor plate
- composite
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 135
- 239000004760 aramid Substances 0.000 title claims abstract description 77
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 title claims abstract description 77
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims description 9
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims abstract description 64
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims abstract description 64
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical group C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 60
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims abstract description 45
- -1 polyethylene Polymers 0.000 claims abstract description 45
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims abstract description 45
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 24
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 19
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 14
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 14
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 13
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 claims description 8
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 claims description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 claims description 6
- 229920000785 ultra high molecular weight polyethylene Polymers 0.000 claims description 5
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims description 2
- 239000000123 paper Substances 0.000 claims 13
- 239000011101 paper laminate Substances 0.000 claims 2
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 abstract description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 abstract description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 182
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 25
- 239000000463 material Substances 0.000 description 21
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 16
- DQXBYHZEEUGOBF-UHFFFAOYSA-N but-3-enoic acid;ethene Chemical compound C=C.OC(=O)CC=C DQXBYHZEEUGOBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000005038 ethylene vinyl acetate Substances 0.000 description 12
- 229920001200 poly(ethylene-vinyl acetate) Polymers 0.000 description 12
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 11
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 11
- 239000002313 adhesive film Substances 0.000 description 10
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 9
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 8
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 8
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 8
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 7
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 6
- 229920005749 polyurethane resin Polymers 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 230000035899 viability Effects 0.000 description 2
- 239000004699 Ultra-high molecular weight polyethylene Substances 0.000 description 1
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 229920006253 high performance fiber Polymers 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Laminated Bodies (AREA)
- Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)
Abstract
本发明提供了一种芳纶纸复合装甲板，包括依次叠加设置的抗冲击层、支撑层和变形吸能层，所述抗冲击层为B4C陶瓷层，所述支撑层为碳纤维复合材料层，所述变形吸能层为芳纶纸层和聚乙烯复合层，且所述芳纶纸层近所述支撑层端。本申请提供的芳纶纸复合装甲板通过引入芳纶纸层作为变形吸能层，并与其他层复合，各层之间相互配合，在保证防护力的情况下，有效降低了装甲板的面密度。
Description
技术领域
本发明涉及防弹装甲技术领域，尤其涉及一种芳纶纸复合装甲板及其制备方法。
背景技术
军用直升机的防弹性能与其飞行性能是天生矛盾体，防弹装甲过重将影响其飞行性能，而装甲缺失将导致飞机战场生存力差，损毁概率增加。为解决该矛盾，必须达到最合理的防弹装甲***配置，从根本上解决“轻”与“强”的问题，采用轻质高强防护材料来降低军用直升机弹击核心防护区域防弹装甲所占用的功率载荷比例，将是唯一可行的发展方向。
目前国内型号上普遍采用B4C陶瓷及高性能纤维复合材料制备装甲板进行直升机驾驶员座椅防护，具有防12.7mm穿甲***(API)的能力，面密度为45kg/m2左右，仅可抵御1次打击。为使复合装甲进一步减重增强，需采用更轻、更强、更韧的材料应用于直升机防弹***以提高其抗弹击能力，同时通过结构设计优化复合装甲结构，满足军用直升机驾驶员、承担主要作战任务乘员的高生存力要求。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种芳纶纸复合装甲板，本申请提供的芳纶纸复合装甲板能够在较低的面密度下，实现更强的防弹能力，即同时兼顾了质轻和防弹。
有鉴于此，本申请提供了一种芳纶纸复合装甲板，包括依次叠加设置的抗冲击层、支撑层和变形吸能层，所述抗冲击层为B4C陶瓷层，所述支撑层为碳纤维复合材料层，所述变形吸能层为芳纶纸层和聚乙烯复合层，且所述芳纶纸层近所述支撑层端。
优选的，所述碳纤维复合材料层由高模量碳纤维和热固性环氧树脂制备得到，所述高模量碳纤维的质量百分数为60～70％，所述热固性环氧树脂的质量百分数为30～40％。
优选的，所述高模量碳纤维选自T700碳纤维、T800碳纤维、T1000碳纤维、T1100碳纤维、M40碳纤维和M50碳纤维中的一种或多种。
优选的，所述芳纶纸层由多层单张芳纶纸叠层组成，所述单张芳纶纸的厚度独立的为0.02～0.80mm。
优选的，所述聚乙烯复合层由聚乙烯纤维和热塑性树脂制备得到，所述聚乙烯纤维的质量百分数为60～80％，所述热塑性树脂的质量百分数为20～40％。
优选的，所述聚乙烯纤维选自高模量聚乙烯，所述高模量聚乙烯的重均分子量为300万～700万，拉伸模量≥100GPa，所述热塑性树脂选自聚氨酯。
优选的，所述B4C陶瓷层的厚度为5～10mm，所述碳纤维复合材料层的厚度为3～8mm，所述芳纶纸层的厚度为3～8mm，所述聚乙烯复合层的厚度为5～15mm。
本申请还提供了所述的芳纶纸复合装甲板的制备方法，包括以下步骤：
将抗冲击层、支撑层和变形吸能层按顺序叠放，且每层之间进行粘接，热压后得到芳纶纸复合装甲板。
优选的，所述热压的温度为100～150℃，压力为1～5MPa。
本申请提供了一种芳纶纸复合装甲板，其包括依次叠加设置的抗冲击层、支撑层和变形吸能层，所述抗冲击层为B4C陶瓷层，所述支撑层为碳纤维复合材料层，所述变形吸能层为芳纶纸层和聚乙烯复合层，且所述芳纶纸层近所述支撑层端。本申请在复合装甲板中引入了芳纶纸层，且通过各层的设计，形成了依次层叠的抗冲击层、支撑层和变形吸能层，各层之间相互配合，能够在面密度低于42kg/m2的条件下，实现12.7mm API弹防护，可防御速度大于488m/s。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
复合装甲板为多达四层不同材料层的组合，一般来说，组成复合防弹装甲的层数越多，产生的界面效应越能有效提高装甲板的防护能力，但是简单地增加多层材料必然会增加装甲板的重量，也增加装甲板的面密度，这不符合轻量化的设计原则。在此基础上，本申请引入了芳纶纸层，并对各层材料进行优化，形成了依次层叠的抗冲击层、支撑层和变形吸能层，各层之间相互配合，使得到的复合装甲板兼具轻量化和防弹效果。具体的，本发明实施例提供一种芳纶纸复合装甲板，包括依次叠加设置的抗冲击层、支撑层和变形吸能层，所述抗冲击层为B4C陶瓷层，所述支撑层为碳纤维复合材料层，所述变形吸能层为芳纶纸层和聚乙烯复合层，且所述芳纶纸层近所述支撑层端。
本申请中，抗冲击层的作用为在弹丸侵彻过程中破碎吸收动能，依靠高硬度使弹丸发生变形，同时在弹丸侵彻过程中破碎磨蚀弹丸，使弹丸发生钝化。本发明使用纯B4C陶瓷作为抗冲击层。
支撑层为支撑抗冲击层充分破碎，吸收弹丸动能。碳纤维复合材料具有高的强度及模量，还可进一步支撑抗冲击层的充分破碎，增强装甲板的防护能力。碳纤维增强环氧树脂复合材料作为支撑层具有高的强度及模量，同时密度低，抗冲击性能优异，能够有效支撑抗冲击层充分破碎，吸收弹丸动能，还不会过多增加装甲板的面密度。在本申请中，所述碳纤维复合材料层由高模量碳纤维和热固性环氧树脂制备得到，其中，本发明使用碳纤维增强的环氧树脂复合材料，碳纤维使用T700、T800、T1000、T1100、M40、M50等高强度、高模量牌号；所述热固性环氧树脂为本领域技术人员熟知的，对此本申请不进行特别的限制。所述高模量碳纤维的质量百分数为60～70％，示例的，所述高模量碳纤维的质量百分数为60％、61％、62％、63％、64％、65％、66％、67％、68％、69％或70％；所述热固性环氧树脂的质量百分数为30～40％，示例的，所述热固性环氧树脂的质量百分数为30％、31％、32％、33％、34％、35％、36％、37％、38％、39％、40％。所述碳纤维复合层的制备方法按照本领域技术人员熟知的方法制备，对此本申请没有特别的限制。
变形吸能层的作用为吸收弹丸动能，最终捕获弹丸。芳纶纸层质地柔软，具有较高的强度，同时密度低，抗冲击性能优异，能够通过大幅变形吸收能量，降低装甲板的面密度。在本申请中，所述芳纶纸层由多层单张芳纶纸叠层组成；单层芳纶纸厚度0.02～0.80mm，优选0.04～0.30mm；在芳纶纸层中每层芳纶纸的厚度可以相同，也可以不同。所述变形吸能层中的聚乙烯复合材料层由聚乙烯复合材料制备得到；超高分子量聚乙烯复合材料可产生较大形变，且密度低，能够充分吸收弹丸动能。进一步，聚乙烯复合材料中，聚乙烯纤维的质量百分数为60％～80％，示例的，所述聚乙烯纤维的质量百分数为60％、61％、62％、63％、64％、65％、66％、67％、68％、69％、70％、71％、72％、73％、74％、75％、76％、77％、78％、79％或60％，所述热塑性树脂的质量百分数为20％～40％，示例的，所述热塑性树脂的质量百分数为20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％、30％、31％、32％、33％、34％、35％、36％、37％、38％、39％或40％。所述聚乙烯复合材料层的制备按照本领域技术人员熟知的方法制备得到，对此本申请没有特别的限制。
进一步，所述B4C陶瓷层的厚度为7～10mm之间的任意值，所述碳纤维复合材料层的厚度为4～8mm之间的任意值，所述芳纶纸层的厚度为4～8mm之间的任意值，所述聚乙烯复合层的厚度为5～12mm之间的任意值。
更具体地，所述B4C陶瓷层的厚度可独立任选为7mm、8mm、9mm或10mm；所述碳纤维复合材料层的厚度可独立任选为4mm、5mm、6mm、7mm或8mm；所述聚乙烯复合层的厚度可独立任选为5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm或12mm。
本发明还提供一种芳纶纸复合装甲板的制备方法，包括以下步骤：
将抗冲击层、支撑层和变形吸能层按顺序叠放，且每层之间采用热塑性胶膜进行粘接，热压后得到芳纶纸复合装甲板。
在上述制备方法中，所述热压的温度可以为100℃～150℃，压力可以为1MPa～5MPa；具体的，所述热压的温度为100～120℃，压力为1～3MPa。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的芳纶纸复合装甲板及其制备方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例中采用药物和仪器如非特别说明，均为本领域常规选择。实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规条件，例如文献、书本中所述的条件或者生产厂家推荐的方法实现。除非另有说明，以下实施例中使用的原料和试剂均为市售商品，或者可以通过已知方法制备。
以下实施例采用的原料：B4C陶瓷、碳纤维复合材料、芳纶纸层和聚乙烯复合层、胶膜。
实施例1
1、按尺寸加工生产各材料层：
抗冲击层：原料为B4C陶瓷，厚度为9mm；
支撑层：原料为碳纤维复合材料，其中碳纤维为T700及同级别牌号，碳纤维的质量百分数为60％，环氧树脂的质量百分数为40％，碳纤维复合材料厚度为4.5mm；
变形吸能层：原料为芳纶纸，使用单层厚度为0.085mm的芳纶纸，60张叠层而成，总厚度为5.1mm；聚乙烯复合层中聚乙烯纤维的质量百分数为80％，聚氨酯树脂的质量百分数为20％，聚乙烯复合材料层厚度8mm；
2、依次按照抗冲击层、支撑层和变形吸能层的顺序叠放，每层之间使用EVA胶膜进行粘接；
3、将步骤2固定好的各层材料放入热压罐进行复合，热压温度120℃，压力1MPa，热压成型形成一体式复合结构的装甲板，随炉冷却，冷却至常温取出，得到复合装甲板。
根据MIL-PRF-46103E规定的Ⅲ类2A级进行复合装甲板的测试，其可成功防护12.7mmAPI弹，V≥488m/s。
实施例2
1、按尺寸加工生产各材料层：
抗冲击层：原料为B4C陶瓷，厚度为9mm；
支撑层：原料为碳纤维复合材料，成分与实施例1相同，厚度为4.5mm；
变形吸能层：原料为芳纶纸，使用单层厚度为0.085mm的芳纶纸，60张叠层而成，总厚度为5.1mm；聚乙烯复合层，成分与实施例1相同，厚度7mm；
2、依次按照抗冲击层、支撑层和变形吸能层的顺序叠放，每层之间使用EVA胶膜进行粘接；
3、将步骤2固定好的各层材料放入热压罐进行复合，热压温度120℃，压力1MPa，热压成型形成一体式复合结构的装甲板，随炉冷却，冷却至常温取出，得到复合装甲板。
根据MIL-PRF-46103E规定的Ⅲ类2A级进行复合装甲板的测试，其可成功防护12.7mmAPI弹，V≥488m/s。
实施例3
1、按尺寸加工生产各材料层：
抗冲击层：原料为B4C陶瓷，厚度为8mm；
支撑层：原料为碳纤维复合材料，成分与实施例1相同，厚度为5.5mm；
变形吸能层：原料为芳纶纸，使用单层厚度为0.047mm的芳纶纸，120张叠层而成，总厚度为5.64mm；聚乙烯复合层，成分与实施例1相同，厚度8mm；
2、依次按照抗冲击层、支撑层和变形吸能层的顺序叠放，每层之间使用PVB胶膜进行粘接；
3、将步骤2固定好的各层材料放入热压罐进行复合，热压温度120℃，压力1MPa，热压成型形成一体式复合结构的装甲板，随炉冷却，冷却至常温取出，得到复合装甲板。
根据MIL-PRF-46103E规定的Ⅲ类2A级进行复合装甲板的测试，其可成功防护12.7mmAPI弹，V≥488m/s。
实施例4
1、按尺寸加工生产各材料层：
抗冲击层：原料为B4C陶瓷，厚度为8mm。
支撑层：原料为碳纤维复合材料，成分与实施例1相同，厚度为5.5mm；
变形吸能层：原料为芳纶纸，使用单层厚度为0.18mm的芳纶纸，30张叠层而成，总厚度为5.4mm；聚乙烯复合层，成分与实施例1相同，厚度为8mm；
2、依次按照抗冲击层、支撑层和变形吸能层的顺序叠放，每层之间使用PVB胶膜进行粘接；
3、将步骤2固定好的各层材料放入热压罐进行复合，热压温度120℃，压力1MPa，热压成型形成一体式复合结构的装甲板，随炉冷却，冷却至常温取出，得到复合装甲板。
根据MIL-PRF-46103E规定的Ⅲ类2A级进行复合装甲板的测试，其可成功防护12.7mmAPI弹，V≥488m/s。
实施例5
1、按尺寸加工生产各材料层：
抗冲击层：原料为B4C陶瓷，厚度为9mm；
支撑层：原料为碳纤维复合材料，成分与实施例1相同，厚度为4.5mm；
变形吸能层：原料为芳纶纸，使用单层厚度为0.755mm的芳纶纸，8张叠层而成，总厚度为6.04mm；聚乙烯复合层，成分与实施例1相同，厚度为7mm；
2、依次按照抗冲击层、支撑层和变形吸能层的顺序叠放，每层之间使用EVA胶膜进行粘接；
3、将步骤2固定好的各层材料放入热压罐进行复合，热压温度120℃，压力1MPa，热压成型形成一体式复合结构的装甲板，随炉冷却，冷却至常温取出，得到复合装甲板；
根据MIL-PRF-46103E规定的Ⅲ类2A级进行复合装甲板的测试，其可成功防护12.7mmAPI弹，V≥488m/s。
实施例6
1、按尺寸加工生产各材料层：
抗冲击层：原料为B4C陶瓷，厚度为9mm；
支撑层：原料为碳纤维复合材料，其中碳纤维为T800及同级别牌号，碳纤维的质量百分数为64％，环氧树脂的质量百分数为36％，碳纤维复合材料厚度为4.5mm；
变形吸能层：原料为芳纶纸，使用单层厚度为0.085mm的芳纶纸，60张叠层而成，总厚度为5.1mm；聚乙烯复合层中聚乙烯纤维的质量百分数为76％，聚氨酯树脂的质量百分数为24％，聚乙烯复合材料层厚度8mm；
2、依次按照抗冲击层、支撑层和变形吸能层的顺序叠放，每层之间使用EVA胶膜进行粘接；
3、将步骤2固定好的各层材料放入热压罐进行复合，热压温度120℃，压力1MPa，热压成型形成一体式复合结构的装甲板，随炉冷却，冷却至常温取出，得到复合装甲板。
根据MIL-PRF-46103E规定的Ⅲ类2A级进行复合装甲板的测试，其可成功防护12.7mmAPI弹，V≥488m/s。
实施例7
1、按尺寸加工生产各材料层：
抗冲击层：原料为B4C陶瓷，厚度为9mm；
支撑层：原料为碳纤维复合材料，其中碳纤维为T1000及同级别牌号，碳纤维的质量百分数为67％，环氧树脂的质量百分数为33％，碳纤维复合材料厚度为4.5mm；
变形吸能层：原料为芳纶纸，使用单层厚度为0.085mm的芳纶纸，60张叠层而成，总厚度为5.1mm；聚乙烯复合层中聚乙烯纤维的质量百分数为70％，聚氨酯树脂的质量百分数为30％，聚乙烯复合材料层厚度8mm；
2、依次按照抗冲击层、支撑层和变形吸能层的顺序叠放，每层之间使用EVA胶膜进行粘接；
3、将步骤2固定好的各层材料放入热压罐进行复合，热压温度120℃，压力1MPa，热压成型形成一体式复合结构的装甲板，随炉冷却，冷却至常温取出，得到复合装甲板。
根据MIL-PRF-46103E规定的Ⅲ类2A级进行复合装甲板的测试，其可成功防护12.7mmAPI弹，V≥488m/s。
实施例8
1、按尺寸加工生产各材料层：
抗冲击层：原料为B4C陶瓷，厚度为9mm；
支撑层：原料为碳纤维复合材料，其中碳纤维为M40及同级别牌号，碳纤维的质量百分数为70％，环氧树脂的质量百分数为30％，碳纤维复合材料厚度为4.5mm；
变形吸能层：原料为芳纶纸，使用单层厚度为0.085mm的芳纶纸，60张叠层而成，总厚度为5.1mm；聚乙烯复合层中聚乙烯纤维的质量百分数为73％，聚氨酯树脂的质量百分数为27％，聚乙烯复合材料层厚度8mm；
2、依次按照抗冲击层、支撑层和变形吸能层的顺序叠放，每层之间使用EVA胶膜进行粘接；
3、将步骤2固定好的各层材料放入热压罐进行复合，热压温度120℃，压力1MPa，热压成型形成一体式复合结构的装甲板，随炉冷却，冷却至常温取出，得到复合装甲板。
根据MIL-PRF-46103E规定的Ⅲ类2A级进行复合装甲板的测试，其可成功防护12.7mmAPI弹，V≥488m/s。
对比例1、2、3制备方法与实施例相同，只是组成部分不同，如表1所示；芳纶纸复合装甲实施例1～8与对比例1～3的实测数据如表1所示：
表1实施例1～5和对比例1～3复合装甲板的各层数据与性能数据表
如上表所示，对比例1，使用9mm厚B4C陶瓷+7mm厚碳纤维复合材料+10mm厚聚乙烯复合材料叠层制成复合装甲，面密度为43.7kg/m2，根据美军标MIL-PRF-46103E规定的Ⅲ类2A级进行测试，防护12.7mmAPI弹，V≥488m/s，成功防护，未击穿。
对比例2，将对比例1中碳纤维复合材料厚度由7mm降低至6mm，其余不变，得到复合装甲面密度为42.1kg/m2，根据美军标MIL-PRF-46103E规定的Ⅲ类2A级进行测试，防护12.7mmAPI弹，V≥488m/s，未成功防护，装甲被击穿。
对比例3，将对比例1中，聚乙烯复合材料厚度由10mm降低至8mm，其余不变，得到复合装甲面密度为41.7kg/m2，根据美军标MIL-PRF-46103E规定的Ⅲ类2A级进行测试，防护12.7mmAPI弹，V≥488m/s，未成功防护，装甲被击穿。
三个对比例表明，对比例1复合装甲面密度43.7kg/m2，可以成功防护，降低其中碳纤维或者聚乙烯复合材料厚度后，面密度下降，防护效果降低，装甲被击穿、未成功防护。
实施例1，在对比例3基础上，B4C陶瓷、聚乙烯复合材料厚度均不变，缩减碳纤维复合材料厚度至4.5mm，增加5.1mm厚的芳纶纸层，复合装甲面密度为41.72kg/m2，与对比例3相当，根据美军标MIL-PRF-46103E规定的Ⅲ类2A级进行测试，防护12.7mmAPI弹，V≥488m/s，成功防护，未击穿。
实施例2，在实施例1基础上，进一步降低聚乙烯复合材料厚度至7mm，复合装甲面密度为40.72kg/m2，仍能成功防护，未击穿。
实施例3，在实施例1基础上，将B4C陶瓷厚度由9mm降至8mm,使用5.64mm厚度的芳纶纸层，复合装甲面密度为41kg/m2，能成功防护，未击穿。
实施例4，在实施例3基础上，变更为5.4mm厚度的芳纶纸层，复合装甲面密度为41.96kg/m2，能成功防护，未击穿。
实施例5，在实施例2基础上，变更为6.04mm厚度的芳纶纸层，复合装甲面密度为42.1kg/m2，能成功防护，未击穿。
实施例6～8，在实施例1基础上，变更了碳纤维复合材料的成分，包括纤维牌号、纤维及树脂含量；变更了聚乙烯复合层的成分，包括纤维及树脂含量；由上述数据可知，复合装甲总面密度为仅发生微小变化，均能成功防护，未击穿。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种芳纶纸复合装甲板，包括依次叠加设置的抗冲击层、支撑层和变形吸能层，其特征在于，所述抗冲击层为B4C陶瓷层，所述支撑层为碳纤维复合材料层，所述变形吸能层为芳纶纸层和聚乙烯复合层，且所述芳纶纸层近所述支撑层端。
2.根据权利要求1所述的芳纶纸复合装甲板，其特征在于，所述碳纤维复合材料层由高模量碳纤维和热固性环氧树脂制备得到，所述高模量碳纤维的质量百分数为60～70％，所述热固性环氧树脂的质量百分数为30～40％。
3.根据权利要求2所述的芳纶纸复合装甲板，其特征在于，所述高模量碳纤维选自T700碳纤维、T800碳纤维、T1000碳纤维、T1100碳纤维、M40碳纤维和M50碳纤维中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的芳纶纸复合装甲板，其特征在于，所述芳纶纸层由多层单张芳纶纸叠层组成，所述单张芳纶纸的厚度独立的为0.02～0.80mm。
5.根据权利要求1所述的芳纶纸复合装甲板，其特征在于，所述聚乙烯复合层由聚乙烯纤维和热塑性树脂制备得到，所述聚乙烯纤维的质量百分数为60～80％，所述热塑性树脂的质量百分数为20～40％。
6.根据权利要求5所述的芳纶纸复合装甲板，其特征在于，所述聚乙烯纤维选自高模量聚乙烯，所述高模量聚乙烯的重均分子量为300万～700万，拉伸模量≥100GPa，所述热塑性树脂选自聚氨酯。
7.根据权利要求1所述的芳纶纸复合装甲板，其特征在于，所述B4C陶瓷层的厚度为5～10mm，所述碳纤维复合材料层的厚度为3～8mm，所述芳纶纸层的厚度为3～8mm，所述聚乙烯复合层的厚度为5～15mm。
8.权利要求1所述的芳纶纸复合装甲板的制备方法，包括以下步骤：
将抗冲击层、支撑层和变形吸能层按顺序叠放，且每层之间进行粘接，热压后得到芳纶纸复合装甲板。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述热压的温度为100～150℃，压力为1～5MPa。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310068213.7A CN115900443A (zh) | 2023-02-06 | 2023-02-06 | 一种芳纶纸复合装甲板及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310068213.7A CN115900443A (zh) | 2023-02-06 | 2023-02-06 | 一种芳纶纸复合装甲板及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115900443A true CN115900443A (zh) | 2023-04-04 |
Family
ID=86488365
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310068213.7A Pending CN115900443A (zh) | 2023-02-06 | 2023-02-06 | 一种芳纶纸复合装甲板及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115900443A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115823952A (zh) * | 2023-02-06 | 2023-03-21 | 中国航发北京航空材料研究院 | 一种轻质防弹复合装甲板及其制备方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1923506A (zh) * | 2006-07-19 | 2007-03-07 | 中国航空工业第一集团公司北京航空材料研究院 | 一种增韧的复合材料层合板及其制备方法 |
| JP2009121774A (ja) * | 2007-11-16 | 2009-06-04 | Kyocera Chemical Corp | 複合防弾板 |
| CN110746746A (zh) * | 2019-09-26 | 2020-02-04 | 四川东材科技集团股份有限公司 | 一种中密度芳纶纤维纸层压板及其制备方法 |
| CN216845897U (zh) * | 2021-12-24 | 2022-06-28 | 北京普凡防护科技有限公司 | 一种蜂窝组合结构衬垫 |
| CN115388711A (zh) * | 2022-09-01 | 2022-11-25 | 山东非金属材料研究所 | 一种轻质复合材料防弹板及其制备方法 |
-
2023
- 2023-02-06 CN CN202310068213.7A patent/CN115900443A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1923506A (zh) * | 2006-07-19 | 2007-03-07 | 中国航空工业第一集团公司北京航空材料研究院 | 一种增韧的复合材料层合板及其制备方法 |
| JP2009121774A (ja) * | 2007-11-16 | 2009-06-04 | Kyocera Chemical Corp | 複合防弾板 |
| CN110746746A (zh) * | 2019-09-26 | 2020-02-04 | 四川东材科技集团股份有限公司 | 一种中密度芳纶纤维纸层压板及其制备方法 |
| CN216845897U (zh) * | 2021-12-24 | 2022-06-28 | 北京普凡防护科技有限公司 | 一种蜂窝组合结构衬垫 |
| CN115388711A (zh) * | 2022-09-01 | 2022-11-25 | 山东非金属材料研究所 | 一种轻质复合材料防弹板及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 张美云等: "加工纸与特种纸", 31 January 2010, 中国轻工业出版社, pages: 263 - 265 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115823952A (zh) * | 2023-02-06 | 2023-03-21 | 中国航发北京航空材料研究院 | 一种轻质防弹复合装甲板及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7284470B2 (en) | Ballistic resistant devices and systems and methods of manufacture thereof | |
| US7799710B1 (en) | Ballistic/impact resistant foamed composites and method for their manufacture | |
| US7601654B2 (en) | Molded ballistic panel with enhanced structural performance | |
| US7288307B2 (en) | Hybrid laminated fiber sheets | |
| CN210180282U (zh) | 一种强约束碳化硼陶瓷复合装甲 | |
| JP2011504992A (ja) | マルチヒット対応透明積層装甲システム | |
| CN115900443A (zh) | 一种芳纶纸复合装甲板及其制备方法 | |
| CN113619225B (zh) | 一种梯度防弹抗冲击梯度材料结构体及其制备方法 | |
| CN111006547B (zh) | 一种含透明气凝胶的轻质防弹装甲复合结构 | |
| CN114933479B (zh) | 一种抗多发弹陶瓷的制备方法及防弹插板 | |
| KR101349709B1 (ko) | 전단농화유체를 이용한 방탄복합재, 그 제조방법 및 그를 이용한 방탄복 | |
| CN105346168A (zh) | 一种防弹玻璃及其制备方法 | |
| KR101723936B1 (ko) | Cnt 함유 방탄섬유 복합체를 포함하는 방탄헬멧 | |
| KR102134696B1 (ko) | 탄소나노튜브시트를 포함한 하이브리드 방탄복 | |
| KR101407935B1 (ko) | 경량화된 방탄 구조 | |
| CN217210577U (zh) | 防弹装甲结构 | |
| CN105571397B (zh) | 防弹衣 | |
| EP1288607A1 (en) | Anti-ballistic ceramic articles | |
| CN206459566U (zh) | 一种复合防弹板材 | |
| CN215598227U (zh) | 一种防弹装甲多层结构 | |
| KR101917024B1 (ko) | 투명 방탄소재 | |
| CN114166069A (zh) | 一种轻质多层复合结构防弹装甲板及其制备方法 | |
| CN112304160A (zh) | 一种减小凹陷的防弹插板结构 | |
| CN112590327A (zh) | 一种Ti/B4C陶瓷与铝金字塔结构层结合的层状装甲和金字塔结构层的制备方法 | |
| CN115823952A (zh) | 一种轻质防弹复合装甲板及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |