一种多功能复合材料防弹板及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种多功能复合材料防弹板及其制备方法，防弹板包括刚性加固层、中间防弹层、防背凸层和缓冲层多重结构，多重结构模压而成，其中刚性加固层为芳纶纤维、高性能碳纤维中的一种或几种的纤维织物与改性热固性树脂浸渍而成，中间防弹层为超高分子量聚乙烯纤维、高性能碳纤维的混合纤维织物与改性热塑性树脂浸渍而成，防背凸层为高性能碳纤维的纤维织物与改性热固性树脂浸渍而成，缓冲层为有机硅或聚氨酯泡沫。本发明专利技术采用多层铺设、采用真空模压一体化成型得到兼备红外隐身特性、高强度、高刚度、低背凸、耐腐蚀、耐热性能的防弹板。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及，防弹板包括刚性加固层、中间防弹层、防背凸层和缓冲层多重结构，多重结构模压而成，其中刚性加固层为芳纶纤维、高性能碳纤维中的一种或几种的纤维织物与改性热固性树脂浸渍而成，中间防弹层为超高分子量聚乙烯纤维、高性能碳纤维的混合纤维织物与改性热塑性树脂浸渍而成，防背凸层为高性能碳纤维的纤维织物与改性热固性树脂浸渍而成，缓冲层为有机硅或聚氨酯泡沫。本专利技术采用多层铺设、采用真空模压一体化成型得到兼备红外隐身特性、高强度、高刚度、低背凸、耐腐蚀、耐热性能的防弹板。【专利说明】
本专利技术涉及一种多功能复合材料防弹板及其制造方法，特别涉及一种具有红外隐身特性、高强度、高刚度、低背凸、耐腐蚀、耐热性能优良，且兼备GPS定位、红外遥感等多功能的复合材料防弹板。
技术介绍
随着高性能纤维研究的不断深入，其在防护领域的应用范围和深度也逐渐拓展，对防弹材料的质量和功能的提高起到了重要的推动作用。从20世纪70年代开始，高性能纤维复合材料在装甲防护领域得到了广泛应用。高性能纤维复合材料发挥了其中增强纤维和基体树脂的各自强韧性的主要特点，使其在具备优良物理机械性能的同时，又具有大大优于金属防弹材料的高比强度、高比模量，同时对冲击动能吸收效率良好，其防弹性能也大大高于金属材料，特别是不存在对弹丸的二次反弹问题。此外，高性能纤维复合材料的制作加工性能良好，能够使防弹装甲的质量大大减轻，有效改善装备的机动性和灵活性。 超高分子量聚乙烯纤维，由聚乙烯(平均分子量在100万以上)纺制而成，是继芳纶纤维后出现的另一种高强度、高模量纤维，其密度低、韧性强、耐腐蚀性好、分子结构取向度高，具有比芳纶纤维更优异的防弹特性，因此超高分子量聚乙烯纤维是制作防弹复合材料的最佳材料。但是聚乙烯纤维自身也有不可避免的缺点，其熔点较低、高温环境下的力学性能差，应用到防弹材料上会引起背弹面较大的鼓包问题，所以单纯超高分子量聚乙烯纤维复合材料的防弹性能仍存在需要提高的方面。目前，已有大量研究者针对超高分子量聚乙烯改性进行试验，力求提高其使用温度，但是收效甚微。基于这种研究背景，在超高分子量聚乙烯纤维防弹特性的基础上，集合发挥其他高性能纤维的防护特性，采用混杂纤维组合铺层技术研制具备综合特性的新型防护材料，成为单纯材质复合材料防弹性能提升的有效方法。 随着科学技术的发展，现代化武器已经大量装备士兵，红外跟踪探测、GPS定位、红外热感等功能已经成为高科技武器的必备功能，而超高分子量聚乙烯纤维复合材料防弹装甲目前仅有的单一防护功能已经显得捉襟见肘，逐渐适应不了电子信息技术无处不在的现代战场环境。因此在发挥混杂纤维综合特性的同时，在复合材料防弹装甲成型过程中引入电子信息部件，进行防弹板装甲的信息集成处理，也成为目前复合材料防弹板的研究热点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，能够得到兼备红外隐身特性、高强度、高刚度、低背凸、耐腐蚀、耐热性能，且具有GPS定位、红外遥感等多功能的复合材料防弹板，可以为军用、警用等各种领域提供高质量多功能的防护装甲材料。 本专利技术采取的技术方案为: —种多功能复合材料防弹板，包括刚性加固层、中间防弹层、防背凸层和缓冲层多重结构，多重结构模压而成，其中刚性加固层为芳纶纤维、高性能碳纤维中的一种或几种的纤维织物与改性热固性树脂浸溃而成，中间防弹层为超高分子量聚乙烯纤维、高性能碳纤维的混合纤维织物与改性热塑性树脂浸溃而成，防背凸层为高性能碳纤维的纤维织物与改性热固性树脂浸溃而成，缓冲层为有机硅或聚氨酯泡沫。 所述的多功能复合材料防弹板，还包括表面的红外隐身层和内嵌的电子信息功能部件。 所述的多功能复合材料防弹板，优选由刚性加固层、中间防弹层、刚性加固层、防背凸层、缓冲层依次铺设，外涂红外隐身层，内嵌电子信息功能部件而成。 所述的刚性加固层、中间防弹层、防背凸层，均至少有I层纤维织物，刚性加固层、防背凸层优选含2-10层纤维织物，中间防弹层优选含100-500层纤维织物。 上述的高性能碳纤维指拉伸强度在3500MPa以上的碳纤维，所述的改性热固性树脂是热塑性树脂改性的环氧树脂、酚醛树脂或热固性聚氨酯；所述的改性热塑性树脂为热固性树脂改性的聚氨酯、聚乙烯、不饱和聚酯树脂或橡胶弹性体；所述的超高分子量聚乙烯纤维是拉伸强度在30cN/dteX以上的聚乙烯纤维，所述的内嵌电子信息功能部件选自具备GPS、红外遥感、夜视电子信息功能的部件。 一种多功能复合材料防弹板的制备方法，包括步骤如下: (I)刚性加固层的制备:将芳纶纤维、高性能碳纤维(拉伸强度在3500MPa以上)中的一种或几种编织成纤维织物(优选两种纤维混织)，用改性热固性树脂浸溃上述纤维织物制备刚性加固层预浸料，树脂含量控制在35-40wt.% ； (2)中间防弹层的制备:用超高分子量聚乙烯纤维为主体防弹原料、采用高性能碳纤维为高效冲击能吸收原料编织成混合纤维织物，其中超高分子量聚乙烯纤维与高性能碳纤维的混杂质量比例在2:1?5:1，用改性热塑性树脂浸溃混合织物，制备中间防弹层预浸料，树脂含量控制在20-30wt.%范围内； (3)防背凸层的制备:用高性能碳纤维编织成纤维织物，将改性热固性树脂浸溃纤维织物制备刚性加固层预浸料，树脂含量控制在35-40wt.% ； (4)选用有机硅或聚氨酯泡沫为缓冲层； (5)按照“刚性加固层一中间防弹层一刚性加固层一防背凸层一缓冲层”顺序铺设各层，内嵌入具备GPS定位、夜视或红外遥感等功能的电子信息功能部件，采用真空模压联动的一体化成型技术，将上述原料铺层后，包覆于耐压真空袋中并连接真空调节系统，之后将该体 系置于模压系统中，进行真空模压一体化成型； (6)成型后的多功能防弹板产品表面喷涂具备红外隐身功能的涂层胶液形成红外隐身涂层。 上述的纤维织物为单向织物、二维织物(平纹、斜纹、缎纹)或三维织物，单向织物可米用±90°、土45°等多种纤维排列方式。 上述制备方法中的改性热固性树脂为热塑性树脂改性的环氧树脂、酚醛树脂、热固性聚氨酯等类型，具备优良冲击韧性。改性热塑性树脂基体包括聚氨酯、聚乙烯、不饱和聚酯树脂、橡胶弹性体等其中的一种或多种，通过物理共混或化学接枝方式进行热固性树脂改性，使其具备优异冲击韧性的特种树脂胶黏剂。所述的真空度在-0.2?-0.SMPa之间调节，红外隐身涂层厚度控制在0.5-1_。 本专利技术的有益效果是: (I)采用多层铺设得到兼备红外隐身特性、高强度、高刚度、低背凸、耐腐蚀、耐热性能的防弹板，其中最表面红外隐身层6可使该复合材料防弹板具备吸收雷达波的特性；外侧刚性加固层I可抵抗弹丸向内部侵彻并改变弹头形状；中间防弹层2可有效吸收弹丸侵彻的破坏能量；内侧刚性加固层3可有效破坏侵彻后的弹丸形状并与防背凸层4 一起达到降低背弹面鼓包变形的作用；缓冲层5可以有效缓冲弹丸侵彻的能量对人体冲击并提高防弹板与人体接触的舒适性。 (2)采用真空模压一体化成型，该成型方式可有效提高模压工艺的排气效率，增加预浸料界面结合。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术多功能复合材料防弹板的一种具体结构示意图。 其中，1.外侧的刚性加固层、2.中间防弹层、3.内侧的刚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多功能复合材料防弹板，其特征是，包括刚性加固层、中间防弹层、防背凸层和缓冲层多重结构，多重结构模压而成，其中刚性加固层为芳纶纤维、高性能碳纤维中的一种或几种的纤维织物与改性热固性树脂浸渍而成，中间防弹层为超高分子量聚乙烯纤维、高性能碳纤维的混合纤维织物与改性热塑性树脂浸渍而成，防背凸层为高性能碳纤维的纤维织物与改性热固性树脂浸渍而成，缓冲层为有机硅或聚氨酯泡沫。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱波，曹伟伟，王宝刚，
申请(专利权)人：山东大学，北京勤达远致新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37