專利名稱:復合防彈插板及其制備方法與應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種復合防彈插板及其制備方法與應用。
背景技術：
從戰(zhàn)爭的對抗性來講，防彈裝備是與子彈類武器相伴相生的必然產(chǎn)物。目前，常規(guī)武器發(fā)展迅速，對單兵的威脅等級逐步提聞，為提聞單兵的防彈生存能力和戰(zhàn)場移動能力，必須發(fā)展輕質(zhì)高效的防彈復合材料體系。防彈插板是防彈衣的重要組成部分，用于提高防彈衣的防護等級。目前，防彈插板的復合方法多采用整塊陶瓷板與高性能纖維織物層壓板通過膠粘劑直接粘結(jié)而成，或?qū)⑿∑唇犹沾芍苯诱辰Y(jié)到纖維織物層壓板上復合而成。前者受到子彈沖擊后極易導致陶瓷板的整體碎裂從而影響防彈效果；而后者制備的防彈插板，由于陶瓷片之間的縫隙而導致的局部薄弱，當防彈插板受到子彈沖擊后，易造成子彈的貫穿。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種復合防彈插板及其制備方法與應用。
本發(fā)明提供的防彈插板，由包覆層和內(nèi)層組成；所述包覆層全包覆所述內(nèi)層；
所述內(nèi)層由外至內(nèi)依次包括保護層、陶瓷層、中間層、支撐層和緩沖層；
上述防彈插板也可只由上述各層組成。
所述內(nèi)層均具有與人體胸部、背部和/或腹部相適應的曲率，且構(gòu)成所述內(nèi)層的各層均能夠覆蓋人體的胸部、背部和/或腹部。
具體的，構(gòu)成所述包覆層的材質(zhì)為帶有背膠的尼龍布或牛津布；所述背膠的耐溫范圍為-45 45°C ;所述包覆層的面密度為100 400g/m2，優(yōu)選150 350g/m2，具體為200g/m2 或 300g/m2 或 350g/m2 或 200 350g/m2 或 200 300g/m2 或 300 350g/m2 ;該包覆層具有防水和阻燃功能。
構(gòu)成所述保護層的材質(zhì)為超高分子量聚乙烯纖維的機織布、超高分子量聚乙烯纖維的無緯布、對位芳綸纖維(也即聚對苯二甲酰對苯二胺纖維)的機織布或?qū)ξ环季]纖維的無纟韋布；所述保護層的面密度為150 450g/m2,優(yōu)選200 400g/m2 ；
所述陶瓷層為材質(zhì)選自氧化鋁、碳化硅和碳化硼中至少一種的整體陶瓷板；
所述陶瓷板的形狀為帶有弧度的多邊形，弧度半徑為350 450mm，所述多邊形的外邊長為210 X 260mm ；
所述多邊形的具體形狀為按照如下方法裁剪所得將250X300mm的長方形切掉四個邊長為20mm的等腰直角三角形而得；
構(gòu)成所述中間層的材質(zhì)與所述保護層相同，其面密度為100 400g/m2，優(yōu)選150 350g/m2，具體為 150g/m2 或 250g/m2 或 350g/m2 或 150 350g/m2 或 200 300g/m2或 300 350g/m2 ；
構(gòu)成所述支撐層的材質(zhì)為表面覆有膠膜或經(jīng)浸膠處理的超高分子量聚乙烯纖維的無緯布層壓板或表面覆有膠膜或經(jīng)浸膠處理的對位芳綸纖維的無緯布層壓板；所述支撐層的面密度為6 13kg/m2,優(yōu)選7 12kg/m2 ；
所述無緯布層壓板中，膠膜或浸膠的重量占所述無緯布層壓板總重的8 20%，具體為15-20%或8-15%;構(gòu)成所述膠膜或浸膠的材質(zhì)為聚乙烯、聚丙烯、丙烯酸酯、酚醛樹脂或聚乙烯醇縮醛。所述支撐層的面密度為6 13kg/m2，優(yōu)選7 12kg/m2，具體為7kg/m2或10kg/m2或13kg/m2或7_10kg/m2或7_13kg/m2或10_13kg/m2 ;該層壓板可為常規(guī)熱模壓方法制得。
構(gòu)成所述緩沖層的材質(zhì)為聚氨酯發(fā)泡材料、聚乙烯纖維的機織物或聚丙烯纖維的機織物；所述緩沖層的面密度為O. 05 2kg/m2，優(yōu)選O. 09 1. 8kg/m2，具體為O. 05 1.5kg/m2 或 L 5 2kg/m2 或1. 5kg/m2 ；
本發(fā)明提供的制備所述防彈插板的方法，包括如下步驟將前述防彈插板中的內(nèi)層用膠粘劑依次粘接在一起后，用構(gòu)成所述包覆層的材質(zhì)將其完全包覆，再依次經(jīng)過負壓成型、固化成型，得到所述防彈插板。
該方法的具體生產(chǎn)工藝流程如下裁剪布片一配膠一涂膠一順序粘合一修邊一外層包覆一負壓成型一固化成型。
上述方法中，所述膠粘劑由熱固性樹脂與固化劑組成；
所述固化劑占所述膠粘劑總重的O 50%，具體為20%或25%或33%或20 33%或 20 25%或 25 33% ；
所述熱固性樹脂具體選自環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、不飽和樹脂和聚酰亞胺中的至少一種；
所述固化劑具體選自乙烯基三胺、三乙烯四胺、二丙烯三胺、二乙胺基丙胺、三甲基六亞甲基二胺、二乙胺中的至少一種。
所述負壓成型方法為常規(guī)方法，具體可為將包覆層和內(nèi)層用真空袋包裝后再抽負壓，該步驟中，壓力為-O.1 O. 08MPa，具體為-O.1 O. 06MPa或O. 06 O. 08MPa ；
所述固化成型步驟中，溫度為20 60°C，具體為20_40°C或40_60°C或40°C，時間為I 24小時。
另外，含有所述防彈插板的單兵防護裝備或抗沖擊材料或減震材料及該防彈插板在制備單兵防護裝備或抗沖擊材料或減震材料中的應用，也屬于本發(fā)明的保護范圍。其中，所述單兵防護裝備為防彈衣。
本發(fā)明根據(jù)防彈機理，通過特殊的結(jié)構(gòu)設計和材質(zhì)選擇制備了一種適用于單兵個體防護的防彈插板，可用于軍隊、武警、警察及保安的個體防護，所制備的防彈插板能夠有效抵御輕型武器連續(xù)發(fā)射子彈的沖擊而保持整塊陶瓷板不發(fā)生整體碎裂，能夠有效提高穿戴人員的防彈生存能力，具有質(zhì)量輕、防彈性能好及易于加工等優(yōu)點，能夠有效防護彈速在800m/s以上的輕武器發(fā)射的子彈沖擊，實彈測試已達到美國NIJ0101. 06IV級防護要求。


圖1為防彈插板的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為防彈插板的內(nèi)層結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為陶瓷片切割前后的形狀,其中，a為切割前，b為切割后。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步闡述，但本發(fā)明并不限于以下實施例。所述方法如無特別說明均為常規(guī)方法。所述原材料如無特別說明均能從公開商業(yè)途徑而得。
實施例1
首先將面密度為200g/m2的對位芳綸纖維機織布裁成兩片尺寸為250X300mm的布片分別用作保護層和中間層，然后將環(huán)氧樹脂與乙烯基三胺固化劑按照4 I的質(zhì)量配比配成膠粘劑，依次在對位芳綸纖維機織布、碳化硅陶瓷板(厚度為10mm)、對位芳綸機織布、超高分子量聚乙烯無緯布層壓板(面密度為7kg/m2，膠膜重量占層壓板總重的8%，膠膜材質(zhì)為聚乙烯醇縮醛)、聚氨酯發(fā)泡材料(面密度為O. 09kg/m2)表面涂覆膠粘劑并順序粘合，隨后把防彈插板周邊的膠粘劑及多余的對位芳綸機織布清理干凈，再在最外層整體包覆一層帶有背膠的牛津布(耐溫范圍為-45 45°C，面密度為150g/m2)，最后通過負壓成型(壓力為-O.1MPa)并20°C固化I小時即可得到本發(fā)明所制備的防彈插板。
該防彈插板整體結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，防彈插板內(nèi)層各層的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，由包覆層6和內(nèi)層組成；包覆層6全包覆內(nèi)層；內(nèi)層由外至內(nèi)依次為保護層1、陶瓷層
2、中間層3、支撐層4和緩沖層5 ;內(nèi)層均具有與人體胸部、背部和/或腹部相適應的曲率，且內(nèi)層的各層均能夠覆蓋人體的胸部、背部和腹部。
構(gòu)成包覆層6的材質(zhì)為帶有背膠的牛津布；背膠的耐溫范圍為-45 45°C，面密度為 150g/m2 ；
構(gòu)成保護層I和中間層3的材質(zhì)均為面密度為200g/m2的對位芳綸纖維(也即聚對苯二甲酰對苯二胺纖維)的機織布；
陶瓷層2為厚度為IOmm的碳化娃陶瓷板；
構(gòu)成支撐層4的材質(zhì)為表面覆有聚乙烯醇縮醛膠膜的超高分子量聚乙烯纖維的無緯布層壓板(面密度為7kg/m2，膠膜重量占層壓板總重的8% )；
構(gòu)成緩沖層5的材質(zhì)為面密度O. 09kg/m2的聚氨酯發(fā)泡材料；
其中，碳化硅陶瓷板的外形為帶有弧度的多邊形，弧度半徑為350mm，多邊形的外邊長為210 X 260mm ;該多邊形的具體形狀為按照如下方法裁剪所得將250 X 300mm的長方形切掉四個邊長為20mm的等腰直角三角形而得；裁剪前后的形狀參見圖3。
采用本發(fā)明所制備的防彈插板具有防彈性能好、質(zhì)量輕、易于加工等特點，能夠有效防止以下各種槍彈的貫穿，并保持陶瓷板整體不碎裂，如美國加蘭德30 口徑半自動步槍發(fā)射的M2AP槍彈、79、85式狙擊步槍發(fā)射的53AP槍彈、M16發(fā)射的M855、SS109、M193槍彈、M14發(fā)射的M80鉛芯彈，AK47發(fā)射的普通鋼芯彈。表I為防護NIJ IV級要求的53式7. 62mm穿甲彈測試數(shù)據(jù)。
表I碳化硅復合防彈插板實彈測試數(shù)據(jù)
權(quán)利要求
1.一種防彈插板，由包覆層和內(nèi)層組成；所述包覆層全包覆所述內(nèi)層；所述內(nèi)層由外至內(nèi)依次包括保護層、陶瓷層、中間層、支撐層和緩沖層。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的防彈插板，其特征在于所述內(nèi)層由外至內(nèi)依次為保護層、陶瓷層、中間層、支撐層和緩沖層。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的防彈插板，其特征在于所述內(nèi)層均具有與人體胸部、背部和/或腹部相適應的曲率，且構(gòu)成所述內(nèi)層的各層均能夠覆蓋人體的胸 部、背部和/或腹部。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1-3任一所述的防彈插板，其特征在于構(gòu)成所述包覆層的材質(zhì)為帶有背膠的尼龍布或牛津布；所述背膠的耐溫范圍為-45 450C ;所述包覆層的面密度為100 400g/m2，優(yōu)選150 350g/m2 ；構(gòu)成所述保護層的材質(zhì)為超高分子量聚乙烯纖維的機織布、超高分子量聚乙烯纖維的無緯布、對位芳綸纖維的機織布或?qū)ξ环季]纖維的無緯布；所述保護層的面密度為150 450g/m2，優(yōu)選 200 400g/m2 ；所述陶瓷層為材質(zhì)選自氧化鋁、碳化硅和碳化硼中至少一種的整體陶瓷板；構(gòu)成所述中間層的材質(zhì)與所述保護層相同；構(gòu)成所述支撐層的材質(zhì)為表面覆有膠膜或經(jīng)浸膠處理的超高分子量聚乙烯纖維的無緯布層壓板或表面覆有膠膜或經(jīng)浸膠處理的對位芳綸纖維的無緯布層壓板；所述支撐層的面密度為6 13kg/m2,優(yōu)選7 12kg/m2 ；構(gòu)成所述緩沖層的材質(zhì)為聚氨酯發(fā)泡材料、聚乙烯纖維的機織物或聚丙烯纖維的機織物；所述緩沖層的面密度為O. 05 2kg/m2,優(yōu)選O. 09 1. 8kg/m2。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1-4任一所述的防彈插板，其特征在于所述陶瓷板的形狀為帶有弧度的多邊形，弧度半徑為350 450mm，所述多邊形的外邊長為210 X 260mm ；所述多邊形的具體形狀為按照如下方法裁剪所得將250X300mm的長方形切掉四個邊長為20mm的等腰直角三角形而得；所述無緯布層壓板中，膠膜或浸膠的重量占所述無緯布層壓板總重的8 20% ;構(gòu)成所述膠膜或浸膠的材質(zhì)為聚乙烯、聚丙烯、丙烯酸酯、酚醛樹脂或聚乙烯醇縮醛。
6.一種制備權(quán)利要求
1-5任一所述防彈插板的方法，包括如下步驟將權(quán)利要求
1-5 任一所述防彈插板中的內(nèi)層用膠粘劑依次粘接在一起后，用構(gòu)成所述包覆層的材質(zhì)將其完全包覆，再依次經(jīng)過負壓成型、固化成型，得到所述防彈插板。
7.根據(jù)權(quán)利要求
6所述的方法，其特征在于所述膠粘劑由熱固性樹脂與固化劑組成；所述固化劑占所述膠粘劑總重的O 50% ;所述熱固性樹脂具體選自環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、不飽和樹脂和聚酰亞胺中的至少一種；所述固化劑具體選自乙烯基三胺、三乙烯四胺、二丙烯三胺、二乙胺基丙胺、三甲基六亞甲基二胺、二乙胺中的至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求
6或7所述的方法，其特征在于所述負壓成型步驟中，壓力為-O.1 O.08MPa ；所述固化成型步驟中，溫度為20 60°C，時間為I 24小時。
9.含有權(quán)利要求
1-5任一所述防彈插板的單兵防護裝備或抗沖擊材料或減震材料； 權(quán)利要求
1-5任一所述防彈插板在制備單兵防護裝備或抗沖擊材料或減震材料中的應用。
10.根據(jù)權(quán)利要求
9所述的織物，其特征在于所述單兵防護裝備為防彈衣。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種防彈插板及其制備方法與應用。該防彈插板的制備方法包括將覆有膠粘劑的保護層、陶瓷層、中間層、支撐層及緩沖層依次粘結(jié)，最外層由覆有膠粘劑包覆層包覆，并通過負壓成型、固化制得。該防彈插板由于采用新型的結(jié)構(gòu)設計，從而使得該防彈插板能有效抵制輕武器連續(xù)發(fā)射子彈的沖擊而保持防彈插板整體完好不碎裂。此外，該防彈插板具有質(zhì)量輕、防彈性能好及易于加工等特點。
文檔編號F41H1/02GKCN103017609SQ201210511212
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月3日
發(fā)明者張建春, 馬天, 張濤, 張華 , 高鵬剛, 沈鳳川, 嚴自力 申請人:中國人民解放軍總后勤部軍需裝備研究所導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan