CN1329985A - 一种复合材料防弹板的组成及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复合材料防弹板及其制备方法。该防弹板以高性能抗弹纤维织物和热塑性聚合物胶膜为原料,经加热模压而成。制备工艺简单,成本低,制备过程无污染。本发明涉及的复合材料防弹板可有效防护54式***发射的51式铅芯弹或79式微型冲锋枪发射的51式铅芯弹,并可有效防护枪弹及炮弹破片,且具有质量轻、隔热、隔音、降噪、防辐射等特点,通过表面处理,还可具有装饰效果或某些功能特性如阻燃、伪装等。本发明涉及的复合材料防弹板可广泛用作防***层、防弹内衬、隔舱板、防弹掩体、防弹盾牌及防弹柜台。

Description

一种复合材料防弹板的组成及制备方法

本发明涉及装甲防护技术，特别涉及复合材料防弹板，同时涉及复合材料防弹板的制备方法及用途。

本发明提出之前，用于防护小口径枪弹或炮弹破片的复合材料制品以热固型为主，也有纤维浸渍型热塑性复合材料。前者成型工艺复杂，环境污染较严重，材料抗损伤能力较差；后者虽综合抗弹性能较好，但材料成型周期长，大量使用高挥发性有机易燃溶剂，增加了成本并极易引发火灾。

本发明的目的是提供一种制备工艺简单、无环境污染、综合抗弹性能优良的复合材料防弹板，并提供该复合材料防弹板的制备方法。

本发明涉及的复合材料防弹板由纤维织物、热塑性聚合物胶膜间隔铺放热压复合而成。纤维织物由具有较高单丝拉伸强度的纤维组成，可以通过纤维断裂或拉伸变形吸收弹丸冲击能量；热塑性聚合物胶膜作为复合材料防弹板的基体，可以简化成型工艺，减少环境污染，并通过热塑性聚合物胶膜所具有的粘弹特性，使复合材料防弹板具有较好的抗损伤性能。

本发明涉及的复合材料防弹板表面可以有附加层，附加层可与防弹板同时成型，也可成型后粘贴或涂装在防弹板表面；该附加层可以是装饰性的(如装饰纸、装饰布等)，也可以是功能性的(如隐身涂层、阻燃涂层等)。

本发明涉及的复合材料防弹板所用纤维织物采用玻璃纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维、碳纤维、硼纤维、碳化硅纤维、聚丙烯纤维、高强聚酯纤维、高强尼龙纤维、锦纶纤维、涤纶纤维、棉纤维中的一种或其中几种纤维组合制成的纺织品；织物编织类型包括平纹、斜纹、缎纹、篮纹、席纹、单向、三向及缝编织等可能形式中的任何一种或其中几种的组合。各层织物的纤维种类及编织类型彼此独立。

本发明涉及的复合材料防弹板所用热塑性聚合物胶膜为聚乙烯、交联聚乙烯、乙烯-丙烯酸乙酯、氯化聚乙烯、氯磺化聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚苯乙烯、改性苯乙烯、聚碳酸酯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚体、聚异丁烯中的一种或其中几种的组合，各层胶膜的材质、厚度均彼此独立。

本发明涉及的复合材料防弹板采用纤维织物与聚合物薄膜间隔铺层方式，铺放角度为(0/90)_n、(0/+45/90/-45)_n、(0/90)_n/0、(90/0)_n/90、(0/60/-60)_n、(0/30/60/90/-60/-30)_n中的一种或其中几种的组合；铺放层数可根据防弹板厚度和选用织物、胶膜的厚度确定；各层间铺放角度彼此独立，并可根据防护性能要求进行设计和调整。一般情况下，所需纤维织物层数(N₁)与聚合物薄膜层数(N₂)按下式计算，也可根据具体情况进行调整。

               N₂＝N₁＋(1～3)

本发明涉及的复合材料防弹板的成型过程包括剪裁、制坯、热压成型、后加工等主要工序，具体如下：

(1)剪裁：按设计形状、尺寸剪裁纤维织物和胶膜；

(2)制坯：根据计算层数，将纤维织物、聚合物胶膜按设计铺层角度间隔铺放，组成坯料；

(3)热压成型：在80℃以下将坯料放入模具，合模并快速升温至100～250℃，在0.5～10.0MPa压力条件下保温(1～10)min/mm，冷却至80℃以下脱模。

(4)后加工：去除毛边。

按本发明制造的复合材料防弹板，具有优异的抗弹性能及防弹丸碎片能力，并具有隔音、降噪、阻燃、防腐、质轻、价廉及降低信号特征的特点。可有效防护54式***发射的51式铅芯弹、79式微型冲锋枪发射的51式铅芯弹及弹丸碎片，可用作军用及警用装甲车辆的衬层材料、飞机及舰艇用隔舱防弹板、民用防弹运钞车防弹内衬、防弹柜台、防弹掩体及防弹盾牌等。

                       实施例

                       实施例一

将20层芳纶纤维织物(面密度为460g/m²)和23层聚乙烯胶膜(厚度0.1mm)按间隔方式(0/90)_n铺层制成坯料，放入模具中。快速升温至140℃，加压至0.5MPa，保温保压约30min后冷却至80℃以下脱模。用金刚石砂轮锯片切除毛边，即制成复合材料防弹板。

制成的复合材料防弹板可有效防护54式***发射的51式铅芯弹。可用作防弹衬层或隔舱防弹板。

                       实施例二

将28层玻璃纤维织物EWR530-90和30层聚氯乙烯胶膜(厚度0.06mm)按间隔方式(90/0)_n/90铺层制成坯料。入模后升温至160℃，加压至2.5MPa，保温保压约40min后冷却至80℃以下脱模。用高压水射流切除毛边，即制成复合材料防弹板。

制成的复合材料防弹板有效防护54式***发射的51式铅芯弹，可用作防弹掩体、防弹盾牌、防弹柜台及车体防弹内衬。

                       实施例三

将23层聚乙烯纤维织物和13层聚丙烯胶膜(厚度0.10mm)、13层聚异丁烯胶膜按(0/90)_n/0间隔铺放。成型工艺为：入模后快速升温至190～200℃，加压至1.0MPa，并保温保压约60min后冷却至80℃以下脱模。用金刚石砂轮锯片切除毛边，即制成复合材料防弹板。

制成的复合材料防弹板可有效防护79式微型冲锋枪发射的51式铅芯弹，可用作防弹盾牌、防弹柜台及车体防弹内衬。

                       实施例四

将15层高强尼龙纤维织物、15层涤纶纤维织物和33层聚苯乙烯胶膜(厚度0.10mm)按(0/+45/90/-45)_n间隔铺放。成型工艺为：入模后升温至220℃，加压至5MPa，并保温保压约60min后冷却至80℃以下脱模。用金刚石砂轮锯片切除毛边，即制成复合材料防弹板，并在其中一个表面涂敷隐身涂料。制成的复合材料防弹板可有效防护79式微型冲锋枪发射的51式铅芯弹及各种炮弹破片，并具有隐身功能，可用作野战工事掩体材料。

                      实施例五

将35层高强聚酯纤维织物和38层乙烯—醋酸乙烯酯共聚体胶膜(厚度0.05mm)按(0/30/60/90/-60/-30)_n间隔方式正交铺层组成坯料，后分别将一张装饰纸铺放于坯料两表面两层胶膜的中间。入模后快速升温至180℃，加压至10MPa，保温保压约60min后冷却至80℃以下脱模。用金刚石砂轮锯片切除毛边，即制成复合材料防弹板。

制成的复合材料防弹板可有效防护79式微型冲锋枪发射的51式铅芯弹，可用作防弹盾牌、防弹柜台。

Claims (11)

1一种复合材料防弹板，由间隔铺放的高性能抗弹纤维织物和热塑性聚合物胶膜加热模压而成。

2权利要求1所述的复合材料防弹板，纤维织物的铺放方式为(0/90)_n、(0/+45/90/-45)_n、(0/90)_n/0、(90/0)_n/90、(0/60/-60)_n、(0/30/60/90/-60/-30)_n中的一种或其中几种的组合。

3权利要求1所述的复合材料防弹板，由n层纤维织物和n＋1～n＋10层热塑性聚合物胶膜组成。

4权利要求3所述的复合材料防弹板，n为5～1000间的整数。

5权利要求4所述的复合材料防弹板，n为10～500间的整数。

6权利要求5所述的复合材料防弹板，n为20～100间的整数。

7权利要求1所述的复合材料防弹板，所用纤维织物选自玻璃纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维、碳纤维、硼纤维、碳化硅纤维、聚丙烯纤维、高强聚酯纤维、高强尼龙纤维、锦纶纤维、涤纶纤维、棉纤维中的一种或其中几种纤维组合织成的纤维织物。

8权利要求1所述的复合材料防弹板，所用纤维织物的编织方式可以是平纹、斜纹、缎纹、篮纹、席纹、单向、三向及缝编中的一种或其中几种的组合。

9权利要求1所述的复合材料防弹板，所用热塑性聚合物胶膜选自聚乙烯、交联聚乙烯、乙烯-丙烯酸乙酯、氯化聚乙烯、氯磺化聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚苯乙烯、改性苯乙烯、聚碳酸酯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚体、聚异丁烯中的一种或其中几种的组合。

10权利要求1所述的复合材料防弹板，其表面可以有贴敷的附加层。

11权利要求1所述的复合材料防弹板，其制备方法依次包括以下步骤：

(1)剪裁：按设计形状、尺寸剪裁纤维织物和胶膜；

(2)制坯：根据计算层数，将纤维织物、聚合物胶膜按设计铺层角度间隔铺放，组成坯料；

(3)热压成型：在80℃以下将坯料放入模具，合模并快速升温至100～250℃，在0.5～10.0MPa压力条件下保温(1～10)min/mm，冷却至80℃以下脱模。(4)后加工：去除毛边。