具有吸波層結(jié)構(gòu)的防彈板的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于防彈材料領(lǐng)域，特別涉及具有吸波層結(jié)構(gòu)的防彈板，包括由具有粘彈性的高分子樹(shù)脂制成的吸波層和由多層UD片材制成的UD復(fù)合材料防彈板；吸波層和UD復(fù)合材料防彈板固定連接；UD復(fù)合材料防彈板由多層UD片材層疊設(shè)置；每層UD片材均包括兩層纖維單向平行排列的預(yù)浸片，兩層纖維單向平行排列的預(yù)浸片按預(yù)設(shè)角度交叉鋪層粘合連接。本實(shí)用新型提供的具有吸波層結(jié)構(gòu)的防彈板，制成吸波層的粘彈性高分子樹(shù)脂材料是一種兼有粘性液體和彈性固體物理特性的材料。當(dāng)防彈板吸波層的背部處于無(wú)支撐材料時(shí)，即吸波層的背彈面處于自由端面時(shí)，吸波層衰減彈丸沖擊能量的作用更為明顯，材料達(dá)到最優(yōu)的防彈性能。
【專利說(shuō)明】具有吸波層結(jié)構(gòu)的防彈板
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于防彈材料領(lǐng)域，具體而言，涉及具有吸波層結(jié)構(gòu)的防彈板。
【背景技術(shù)】
[0002]根據(jù)彈丸與防彈復(fù)合材料作用機(jī)理中沖擊波的傳播機(jī)理，當(dāng)彈丸沖擊復(fù)合材料時(shí)，子彈與防彈板接觸的瞬間產(chǎn)生的沖擊波以兩個(gè)方向傳播，一是以連續(xù)的脈沖沿纖維的軸向傳播，受到?jīng)_擊的纖維通過(guò)基體，在很多纖維上擴(kuò)散開(kāi)來(lái)；二是沖擊波的沿防彈板縱向傳播，沖擊波在兩種不同的材料中傳播時(shí)，當(dāng)傳至兩種材料的界面會(huì)發(fā)生透射和反射現(xiàn)象。反射波會(huì)與入射波進(jìn)行疊加，使沖擊波本身的振幅增加，對(duì)防彈板產(chǎn)生較大的破壞，反射波使壓力變成拉應(yīng)力，造成防彈復(fù)合材料層間剝離，影響材料的防彈性能。
[0003]UD (無(wú)緯布)復(fù)合材料是一種新型復(fù)合材料，屬纖維復(fù)合材料的范圍，由于高強(qiáng)高模聚乙烯纖維的優(yōu)異性能，其作為復(fù)合材料增強(qiáng)層，在軍事、航空航天、海洋開(kāi)發(fā)等產(chǎn)業(yè)有著廣泛地應(yīng)用。高強(qiáng)高模聚乙烯纖維制備的UD復(fù)合材料，可以用于制造層壓防彈插板、頭盔和防彈裝甲等硬質(zhì)防護(hù)制品。
[0004]UD片材是將纖維平行排布，并用樹(shù)脂浸潰后，制成纖維單向平行排列的預(yù)浸片。使用時(shí)，將兩層或兩層以上纖維單向平行排列的預(yù)浸片按照一定的纖維軸旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行交叉鋪層，采用樹(shù)脂基體之間的粘合結(jié)合在一起，從而制成可以使用的材料片層。
[0005]目前市場(chǎng)上出現(xiàn)的、主要用于防彈領(lǐng)域纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料防彈板采用多層纖維單向平行排列的UD層疊，通過(guò)熱壓的方式制成。
[0006]當(dāng)防彈板的背彈面為自由端面，即當(dāng)防彈板背彈面直接與空氣接觸，彈丸的沖擊波在防彈板中傳至背彈面時(shí)，在該界面處沖擊波產(chǎn)生大量的反射波反射回防彈板中，反射波使得壓力變成拉應(yīng)力。
[0007]因?yàn)榉缽棸鍖优c層之間依靠樹(shù)脂基體熱壓后結(jié)合在一起，該拉應(yīng)力容易造成熱壓在一起的防彈板層間的分離，當(dāng)受到多發(fā)彈丸沖擊時(shí)，層間分離的速度會(huì)更快，進(jìn)而使得防彈板的壽命較短。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0008]本實(shí)用新型的目的在于提供一種具有吸波層結(jié)構(gòu)的防彈板，以解決上述問(wèn)題。
[0009]在本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種具有吸波層結(jié)構(gòu)的防彈板，包括由具有粘彈性的高分子樹(shù)脂制成的吸波層和由多層UD片材制成的UD復(fù)合材料防彈板；
[0010]所述吸波層和所述UD復(fù)合材料防彈板固定連接；
[0011]所述UD復(fù)合材料防彈板由多層所述片材層疊設(shè)置；
[0012]每層所述UD片材均包括兩層所述纖維單向平行排列的預(yù)浸片，兩層所述纖維單向平行排列的預(yù)浸片按預(yù)設(shè)角度交叉鋪層粘合連接。
[0013]本實(shí)用新型提供的具有吸波層結(jié)構(gòu)的防彈板，制成吸波層的粘彈性高分子樹(shù)脂材料是一種兼有粘性液體和彈性固體物理特性的材料。此種高分子材料處于低溫或高頻率的玻璃態(tài)時(shí)，模量高、損耗因子小；處于高溫或低頻率的橡膠態(tài)時(shí)，其模量比玻璃態(tài)時(shí)小3-4個(gè)數(shù)量級(jí)。通過(guò)合理的設(shè)計(jì)和選擇，使得材料在承受彈丸的沖擊載荷時(shí)，在不同的功能區(qū)中各個(gè)材料顯現(xiàn)出不同的性狀，分子之間的阻滯效應(yīng)明顯，有利于衰減彈丸的入射時(shí)的沖擊能量，并且可以衰減由背彈面的端面反射回來(lái)的沖擊波，尤其當(dāng)防彈板吸波層的背部處于無(wú)支撐材料時(shí)，即吸波層的背彈面處于自由端面時(shí)，吸波層衰減彈丸沖擊能量的作用更為明顯，材料達(dá)到最優(yōu)的防彈性能。
[0014]當(dāng)吸波層將射入的彈丸上的能量衰減至一定程度時(shí)，復(fù)合材料防彈板再繼續(xù)阻擋已經(jīng)衰減了大部分能量的彈丸，進(jìn)而能夠很好地阻擋多個(gè)彈丸對(duì)于防彈板的沖擊。
[0015]采用國(guó)際防彈標(biāo)準(zhǔn)NIJ0101.06對(duì)該吸波層結(jié)構(gòu)的防彈板進(jìn)行防彈性能測(cè)試，可以達(dá)到防彈等級(jí)III級(jí)。
[0016]其中，為了提高防彈板減少?gòu)椡璧哪芰康哪芰Γ梢栽O(shè)置，每組UD復(fù)合材料組由多層UD片材層疊設(shè)置構(gòu)成。這樣，防彈板在受到彈丸沖擊時(shí)，能夠逐層地將彈丸上的能量消除，進(jìn)而減小彈丸對(duì)于防彈板的沖擊，延長(zhǎng)防彈板的使用壽命。
[0017]為了提高UD片材的強(qiáng)度，可以設(shè)置其是由兩層的纖維單向平行排列的預(yù)浸片按照一定的纖維軸旋轉(zhuǎn)角度交叉鋪層粘合而成。這樣制成的UD片材的強(qiáng)度高，使用壽命長(zhǎng)，不易破損。
[0018]進(jìn)一步地，兩層所述纖維單向平行排列的預(yù)浸片是以0° /90°正交的方式交叉鋪層粘合連接。
[0019]為了進(jìn)一步提高UD片材的強(qiáng)度，制成UD片材的纖維單向平行排列的預(yù)浸片以0° /90°正交的方式復(fù)合層疊鋪設(shè)。這樣制成的UD片材在被拉扯時(shí)不容易被撕裂，同時(shí)當(dāng)彈丸沖擊防彈板時(shí)，以0° /90°正交的方式復(fù)合層疊鋪設(shè)的結(jié)構(gòu)，也就是說(shuō)其結(jié)構(gòu)為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，該網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)能將彈丸的沖擊力分散開(kāi)，能夠極大地將彈丸的沖擊力減弱，同時(shí)也提高了防彈板的防彈效能和使用壽命。
[0020]進(jìn)一步地，所述吸波層的厚度為l-10mm。
[0021 ]吸波層的厚度可以設(shè)置為2_3mm, 3-4mm, 4_5mm, 5_6mm, 6_7mm, 7_8mm，
8-9mm，9-10mm不等，通常，為了提高防彈板的使用壽命和防彈效率，同時(shí)，不會(huì)過(guò)多地增加防彈板的重量，設(shè)置吸波層的厚度為2-5_之間的任意尺寸均可。吸波層的厚度設(shè)置也可以根據(jù)彈丸的規(guī)格參數(shù)具體設(shè)定。
[0022]進(jìn)一步地，所述UD片材的層數(shù)大于或等于100層。
[0023]為了使得防彈板具有一定量級(jí)的防彈能力，優(yōu)選地，UD片材的層數(shù)大于或等于100 層。
[0024]進(jìn)一步地，所述吸波層和所述復(fù)合材料防彈板熱壓成型連接。
[0025]為了提高連接處的連接強(qiáng)度，優(yōu)選地，吸波層和復(fù)合材料防彈板層熱壓成型連接。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例提供的具有吸波層結(jié)構(gòu)的防彈板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]1.UD復(fù)合材料防彈板，2.吸波層。
【具體實(shí)施方式】[0028]下面通過(guò)具體的實(shí)施例子并結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0029]本實(shí)用新型提供了下述實(shí)施例，詳細(xì)介紹了具有吸波層2結(jié)構(gòu)的防彈板，如圖1所示，
[0030]包括由具有粘彈性的高分子樹(shù)脂制成的吸波層2和由多層UD片材制成的UD復(fù)合材料防彈板I ;
[0031]所述吸波層2和所述UD復(fù)合材料防彈板I固定連接；
[0032]所述UD復(fù)合材料防彈板I由多層所述UD片材層疊設(shè)置；
[0033]每層所述UD片材均包括兩層所述纖維單向平行排列的預(yù)浸片，兩層所述纖維單向平行排列的預(yù)浸片按預(yù)設(shè)角度交叉鋪層粘合連接。
[0034]本實(shí)用新型提供的具有吸波層2結(jié)構(gòu)的防彈板，制成吸波層2的粘彈性高分子樹(shù)脂材料是一種兼有粘性液體和彈性固體物理特性的材料。此種高分子材料處于低溫或高頻率的玻璃態(tài)時(shí)，模量高、損耗因子??；處于高溫或低頻率的橡膠態(tài)時(shí)，其模量比玻璃態(tài)時(shí)小3-4個(gè)數(shù)量級(jí)。通過(guò)合理的設(shè)計(jì)和選擇，使得材料在承受彈丸的沖擊載荷時(shí)，在不同的功能區(qū)中各個(gè)材料顯現(xiàn)出不同的性狀，分子之間的阻滯效應(yīng)明顯，有利于衰減彈丸的入射時(shí)的沖擊能量，并且可以衰減由背彈面的端面反射回來(lái)的沖擊波，尤其當(dāng)防彈板吸波層2的背部處于無(wú)支撐材料時(shí)，即吸波層2的背彈面處于自由端面時(shí)，吸波層2衰減彈丸沖擊能量的作用更為明顯，材料達(dá)到最優(yōu)的防彈性能。
[0035]當(dāng)吸波層2將射入的彈丸上的能量衰減至一定程度時(shí)，復(fù)合材料防彈板再繼續(xù)阻擋已經(jīng)衰減了大部分能量的彈丸，進(jìn)而能夠很好地阻擋多個(gè)彈丸對(duì)于防彈板的沖擊。
[0036]采用國(guó)際防彈標(biāo)準(zhǔn)NIJ0101.06對(duì)該吸波層2結(jié)構(gòu)的防彈板進(jìn)行防彈性能測(cè)試，可以達(dá)到防彈等級(jí)III級(jí)。
[0037]其中，為了提高防彈板減少?gòu)椡璧哪芰康哪芰Γ梢栽O(shè)置，每組UD復(fù)合材料組由多層UD片材層疊設(shè)置構(gòu)成。這樣，防彈板在受到彈丸沖擊時(shí)，能夠逐層地將彈丸上的能量消除，進(jìn)而減小彈丸對(duì)于防彈板的沖擊，延長(zhǎng)防彈板的使用壽命。
[0038]為了提高UD片材的強(qiáng)度，可以設(shè)置其是由兩層的纖維單向平行排列的預(yù)浸片按照一定的纖維軸旋轉(zhuǎn)角度交叉鋪層粘合而成。這樣制成的UD片材的強(qiáng)度高，使用壽命長(zhǎng)，不易破損。
[0039]根據(jù)上述實(shí)施例，本實(shí)用新型還做了進(jìn)一步地改進(jìn):
[0040]進(jìn)一步地，兩層所述纖維單向平行排列的預(yù)浸片是以0° /90°正交的方式交叉鋪層粘合連接。
[0041]為了進(jìn)一步提高UD片材的強(qiáng)度，制成UD片材的纖維單向平行排列的預(yù)浸片以0° /90°正交的方式復(fù)合層疊鋪設(shè)。這樣制成的UD片材在被拉扯時(shí)不容易被撕裂，同時(shí)當(dāng)彈丸沖擊防彈板時(shí)，以0° /90°正交的方式復(fù)合層疊鋪設(shè)的結(jié)構(gòu)，也就是說(shuō)其結(jié)構(gòu)為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，該網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)能將彈丸的沖擊力分散開(kāi)，能夠極大地將彈丸的沖擊力減弱，同時(shí)也提高了防彈板的防彈效能和使用壽命。
[0042]進(jìn)一步地，所述吸波層2的厚度為l-10mm。 [0043]吸波層2 的厚度可以設(shè)置為2_3mm, 3-4mm, 4_5mm, 5_6mm, 6_7mm, 7_8mm，8-9mm，9-10mm不等，通常，為了提高防彈板的使用壽命和防彈效率，同時(shí)，不會(huì)過(guò)多地增加防彈板的重量，設(shè)置吸波層2的厚度為2-5_之間的任意尺寸均可。吸波層2的厚度設(shè)置也可以根據(jù)彈丸的規(guī)格參數(shù)具體設(shè)定。
[0044]進(jìn)一步地，所述UD片材的層數(shù)大于或等于100層。
[0045]為了使得防彈板具有一定量級(jí)的防彈能力，優(yōu)選地，UD片材的層數(shù)大于或等于100 層。
[0046]進(jìn)一步地，所述吸波層2和所述復(fù)合材料防彈板熱壓成型連接。
[0047]為了提高連接處的連接強(qiáng)度，優(yōu)選地，吸波層2和復(fù)合材料防彈板層熱壓成型連接。
[0048]制備纖維單向平行排列的預(yù)浸片的樹(shù)脂基體為聚氨酯樹(shù)脂、聚酯類樹(shù)脂、聚烯烴樹(shù)脂、乙烯基酯樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂中的至少一種。
[0049]UD片材的層數(shù)、復(fù)合材料的組數(shù)根據(jù)防彈等級(jí)要求決定。
[0050]具體實(shí)施例:
[0051]本實(shí)用新型具有吸波層2結(jié)構(gòu)的防彈板，UHMWPE纖維平行伸直排列，經(jīng)熱塑性聚氨酯樹(shù)脂浸潰后，制成纖維單向平行排列的預(yù)浸片。
[0052]兩層纖維單向平行排列的預(yù)浸片以0° /90°正交的方式復(fù)合，制成UD片材。
[0053]156層UD片材層疊，在其背彈面涂覆2mm厚的熱塑性聚氨酯樹(shù)脂，放入壓機(jī)中，進(jìn)行熱壓成型，從而制得具有吸波層2結(jié)構(gòu)的防彈板。
[0054]采用國(guó)際防彈標(biāo)準(zhǔn)NIJ0101.06對(duì)該防彈板進(jìn)行防彈性能測(cè)試，可以達(dá)到防彈等級(jí)III級(jí)。
[0055]以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.具有吸波層結(jié)構(gòu)的防彈板，其特征在于，包括由具有粘彈性的高分子樹(shù)脂制成的吸波層和由多層UD片材制成的UD復(fù)合材料防彈板； 所述吸波層和所述UD復(fù)合材料防彈板固定連接； 所述UD復(fù)合材料防彈板由多層所述UD片材層疊設(shè)置； 每層所述UD片材均包括兩層所述纖維單向平行排列的預(yù)浸片，兩層所述纖維單向平行排列的預(yù)浸片按預(yù)設(shè)角度交叉鋪層粘合連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有吸波層結(jié)構(gòu)的防彈板，其特征在于， 兩層所述纖維單向平行排列的預(yù)浸片是以0° /90°正交的方式交叉鋪層粘合連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有吸波層結(jié)構(gòu)的防彈板，其特征在于， 所述吸波層的厚度為l-10mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有吸波層結(jié)構(gòu)的防彈板，其特征在于， 所述UD片材的層數(shù)大于或等于100層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有吸波層結(jié)構(gòu)的防彈板，其特征在于， 所述吸波層和所述復(fù)合材料防彈板熱壓成型連接。
【文檔編號(hào)】B32B27/30GK203785554SQ201420191892
【公開(kāi)日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年4月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月18日
【發(fā)明者】周慶 申請(qǐng)人:北京普諾泰新材料科技有限公司