本發(fā)明涉及防彈材料領(lǐng)域，尤其涉及一種復(fù)合防彈板材及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前的主要防彈板分為金屬材料和非金屬材料兩種。
金屬材料防彈板主要為高強(qiáng)度防彈級(jí)鋼板或防彈級(jí)鈦合金板，依靠本身的高硬度和一定的韌性，破壞彈頭結(jié)構(gòu)及彈心，阻止子彈穿透，價(jià)格比較低廉，但重量大，分散沖擊能量不好，容易造成二次傷害。
非金屬材料防彈板主要為高強(qiáng)度纖維層壓板，依靠織物結(jié)構(gòu)盡快傳遞沖擊能量，同時(shí)高強(qiáng)度纖維的斷裂和形變吸收沖擊能量。質(zhì)量比較輕，但對(duì)某些高硬度鋼心彈，抵抗效果不好，且價(jià)格比較高，在某些需大面積使用的裝甲、移動(dòng)建筑等方面，因成本太高很難推廣。
隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的發(fā)展，裝甲、移動(dòng)營(yíng)房的防護(hù)要求和減重要求不斷提高，因此即需要對(duì)金屬防彈板材進(jìn)行減重，也需要降低非金屬防彈板的成本并擴(kuò)展其所能防御的彈重，因此需要開發(fā)二者結(jié)合的復(fù)合材料。但是由于金屬和非金屬材料科學(xué)為不同領(lǐng)域，對(duì)于對(duì)方的防護(hù)機(jī)理和性能以及界面結(jié)合都認(rèn)識(shí)不深，因此金屬與非金屬?gòu)?fù)合防彈材料目前再國(guó)內(nèi)還很少研究。
因此，需要一種新的技術(shù)方案以解決上述問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
發(fā)明目的：為了解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明提供了一種不僅防彈性能優(yōu)異，減少?gòu)椏由疃龋掖蟠鬁p輕厚度和重量、延長(zhǎng)使用壽命、降低成本的復(fù)合防彈板材及其制備方法。
技術(shù)方案：為達(dá)到上述目的，本發(fā)明可采用如下技術(shù)方案：一種復(fù)合防彈板材，包括迎彈面、界面和背襯面，所述迎彈面為防彈金屬材料層，所述背襯面為高性能纖維復(fù)合材料層，所述防彈金屬材料層和高性能纖維復(fù)合材料層通過界面膠黏而成；所述防彈金屬材料層為防彈鋼板或防彈鈦合金材料，所述高性能纖維復(fù)合材料層選擇超高分子量聚乙烯無(wú)緯布層壓板、芳綸無(wú)緯布層壓板、芳綸機(jī)織布層壓板中一種或多種材料0層以上進(jìn)行層壓復(fù)合而成；其中所述防彈金屬材料層厚度為0.5-6mm；所述高性能纖維復(fù)合材料層厚度為6-20mm。
更為優(yōu)選的，所述界面采用界面膠黏劑或高性能纖維復(fù)合材料層本身的材料層含有的樹脂。
更進(jìn)一步的，所述界面膠黏劑為TPU熱熔膠膜、PO、PV、EVA熱熔膠膜、環(huán)氧膠、酚醛樹脂、苯乙烯類嵌段共聚物彈性體中的一種或多種。
更為優(yōu)選的，所述防彈金屬材料層厚度為2.3mm，所述高性能纖維復(fù)合材料層厚度為12mm，具體為超高分子量聚乙烯無(wú)緯布層壓板90層與芳綸無(wú)緯布層壓板1層復(fù)合而成。
更為優(yōu)選的，所述防彈金屬材料層厚度為2.2mm，所述高性能纖維復(fù)合材料層為超高分子量聚乙烯無(wú)緯布層壓板，厚度為13mm；所述界面為超高分子量聚乙烯浸膠無(wú)緯布層壓板。
更為優(yōu)選的，所述防彈鋼板為硬度值在500以上的特種鋼板。
本發(fā)明還提供了上述復(fù)合防彈板材的制備方法，包括如下步驟：
(1)迎彈面防彈金屬材料層的制備：將防彈鋼板或防彈合金材料裁切成所需大小，表面噴涂聚脲或防水防腐漆；
(2)背襯面高性能纖維復(fù)合材料層的制備：將高性能纖維無(wú)緯布疊層后，在液壓機(jī)中進(jìn)行熱壓，壓強(qiáng)不小于10MPa，熱壓溫度為110-130℃，最高溫保壓時(shí)間不低于15min；
(3)防彈金屬材料層與高性能纖維復(fù)合材料層通過界面復(fù)合粘接：采用步驟(1)制備的防彈金屬材料層與步驟(2)制備的高性能纖維復(fù)合材料層，界面采用界面膠黏劑或單層膠膜，加壓情況下常溫或高溫固化粘接；壓強(qiáng)不小于10MPa，最高加工溫度110-220℃，最高溫度保壓時(shí)間不低于10min。
有益效果：本發(fā)明所公開的一種復(fù)合防彈板材及其制備方法，包括迎彈面、界面和背襯面，所述迎彈面為防彈金屬材料層，所述背襯面為高性能纖維復(fù)合材料層，所述防彈金屬材料層和高性能纖維復(fù)合材料層通過界面膠黏而成；所述防彈金屬材料層為防彈鋼板或防彈鈦合金材料，所述高性能纖維復(fù)合材料層選擇超高分子量聚乙烯無(wú)緯布層壓板、芳綸無(wú)緯布層壓板、芳綸機(jī)織布層壓板中一種或多種材料0層以上進(jìn)行層壓復(fù)合而成；復(fù)合防彈板材成品具有優(yōu)異的防彈性能，同等防彈等級(jí)，與金屬材料相比，重量比金屬材料減重30％以上，同時(shí)提高了抗破片性能，與高性能纖維復(fù)合板材相比，成本降低50％左右，同時(shí)減少了彈坑深度。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明具體實(shí)施方式一種復(fù)合防彈板材的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解下述具體實(shí)施方式僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定的范圍。
實(shí)施例1：
請(qǐng)參閱圖1所示，一種復(fù)合防彈板材，包括迎彈面1、界面3和背襯面2，所述迎彈面1為防彈金屬材料層，具體為防彈鋼板；所述背襯面2為高性能纖維復(fù)合材料層，所述防彈鋼板和高性能纖維復(fù)合材料層通過界面3膠黏而成；所述防彈鋼板厚度為2.2mm，硬度值(HB)為500～550，所述超高性能纖維復(fù)合材料層厚度為12mm，具體為超高分子量聚乙烯無(wú)緯布層壓板90層與芳綸無(wú)緯布層壓板1層復(fù)合而成，所述界面3為苯乙烯類嵌段共聚物彈性體。
上述一種復(fù)合防彈板材的制備方法，包括如下步驟：
(1)迎彈面防彈金屬材料層的制備：將2.2mm，硬度為500-550的防彈鋼板裁切成所需大小，表面噴涂防水防腐TPU漆。
(2)背襯面高性能纖維復(fù)合材料層的制備：將90層超高分子量聚乙烯無(wú)緯布和1層芳綸無(wú)緯布按相鄰兩層的纖維為90度正交方向疊合，進(jìn)入液壓機(jī)壓制。壓強(qiáng)16.5MPa，最高溫度128℃，升溫時(shí)間15min，最高溫度保持時(shí)間30min，降溫15min，溫度降低到40℃以下時(shí)，打開壓機(jī)；
(3)防彈金屬材料層與高性能纖維復(fù)合材料層通過界面復(fù)合粘接：采用步驟(1)制備的防彈金屬材料層與步驟(2)制備的高性能纖維復(fù)合材料層，界面采用界面TPU熱熔膠膜，壓強(qiáng)11MPa，最高溫度120℃，最高溫保壓時(shí)間15min。
實(shí)施例2：
請(qǐng)參閱圖1所示，一種復(fù)合防彈板材，包括迎彈面1、界面3和背襯面2，所述迎彈面1為防彈金屬材料層，具體為防彈鋼板；所述背襯面2為高性能纖維復(fù)合材料層，所述防彈鋼板和高性能纖維復(fù)合材料層通過界面3膠黏而成；所述防彈鋼板厚度2.3mm，硬度值(HB)為550～600，所述高性能纖維復(fù)合材料層厚度為14mm，具體為超高分子量聚乙烯無(wú)緯布層壓板105層熱壓而成，所述界面3為TPU熱熔膠膜。
上述一種復(fù)合防彈板材的制備方法，包括如下步驟：
(1)迎彈面防彈金屬材料層的制備：將2.3mm，硬度為550-600的防彈鋼板裁切成所需大小，表面噴涂聚脲；
(2)背襯面高性能纖維復(fù)合材料層的制備：將105層超高分子量聚乙烯無(wú)緯布按相鄰兩層的纖維為90度正交方向疊合，進(jìn)入液壓機(jī)壓制；壓強(qiáng)16.5MPa，最高溫度125℃，升溫時(shí)間15min，最高溫度保持時(shí)間30分鐘，降溫15min，溫度降低到40℃以下時(shí)，打開壓機(jī)；
(3)防彈金屬材料層與高性能纖維復(fù)合材料層通過界面復(fù)合粘接：采用步驟(1)制備的防彈金屬材料層與步驟(2)制備的高性能纖維復(fù)合材料層，界面采用界面膠黏劑或單層膠膜，加壓情況下常溫或高溫固化粘接；壓強(qiáng)16MPa，最高溫度128℃，最高溫度保壓時(shí)間30min。
實(shí)施例1制備而成的復(fù)合防彈板，經(jīng)測(cè)試可防護(hù)M16步槍所發(fā)射的M193彈及M14步槍所發(fā)射的NATO M80彈，總面密度為29kg/m2,同等條件的純防彈鋼板厚度為6.3mm，面密度為49.5kg/m2，可減重41.5％。
實(shí)施例2制備而成的復(fù)合防彈板，可防護(hù)M16步槍所發(fā)射的SS109彈，總面密度為31.4kg/m2,同等條件的純防彈鋼板厚度為6.5mm，面密度為51kg/m2，可減重38.5％。成本比同等防護(hù)條件純纖維板減少55％。
從以上數(shù)據(jù)可以看出，本發(fā)明所公開的一種復(fù)合防彈板材及其制備方法，所制備成品復(fù)合防彈板材成品具有優(yōu)異的防彈性能，同等防彈等級(jí)，與金屬材料相比，重量比金屬材料減重30％以上，同時(shí)提高了抗破片性能，與高性能纖維復(fù)合板材相比，成本降低50％左右，同時(shí)減少了彈坑深度。