一種超硬質(zhì)碳/碳防彈材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超硬質(zhì)碳/碳防彈材料的制備方法，所述方法包括如下步驟：第一步，防彈材料預(yù)制件的制備；第二步，防彈材料預(yù)制件的復(fù)合成型；第三步，防彈材料預(yù)制件的高溫?zé)Y(jié)；第四步，防彈材料的反復(fù)浸漬、高溫?zé)Y(jié)；第五步，防彈材料的原位燒結(jié)；第六步，待防彈材料自然冷卻后，取出，并對防彈材料進行后處理。該方法制備的防彈材料具有輕質(zhì)、高強、高硬度、壓縮強度高、防彈等級高、防多發(fā)彈性能好等諸多特點，可用于超高速鋼芯彈、穿甲彈的防護。
【專利說明】
一種超硬質(zhì)碳/碳防彈材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及高性能纖維技術(shù)處理與生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種超硬質(zhì)碳/碳防彈材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，防彈材料主要分為三種類型，即軟質(zhì)防彈材料、半硬質(zhì)防彈材料、硬質(zhì)防彈材料。軟質(zhì)防彈材料主要是高性能纖維(芳綸、超高分子量聚乙烯纖維等)為原料制備的纖維增強復(fù)合材料，主要用于防護低速的子彈(500m/s左右的彈速，子彈類型以鉛芯彈為主)。半硬質(zhì)防彈材料一般的結(jié)構(gòu)是采用硬質(zhì)材料(特種鋼、陶瓷板等)與高性能纖維增強復(fù)合材料復(fù)合使用，主要用于防護較高速的子彈(600m/s左右的彈速，子彈類型以鋼芯彈為主)。硬質(zhì)防彈材料則主要以硬質(zhì)材料(特種鋼、陶瓷板等)為主，主要用于防護高速、高能量子彈(700m/s左右的彈速，子彈類型以鋼芯彈等為主)。
[0003]研究發(fā)現(xiàn)，目前我國在超高彈速(超過800m/s的彈速，子彈類型包括鋼芯彈、穿甲彈等)防彈材料的研發(fā)方面進展不是很好。出現(xiàn)的主要問題包括:防彈材料易被擊穿；陶瓷板脆性大、受彈擊易碎裂;防彈材料面密度偏大等。
[0004]因此，需要提供一種超硬質(zhì)碳/碳防彈材料的制備方法來解決上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決該問題，本發(fā)明公開了一種超硬質(zhì)碳/碳防彈材料的制備方法，該方法制備的防彈材料具有輕質(zhì)、高強、高硬度、壓縮強度高、防彈等級高、防多發(fā)彈性能好等諸多特點，可用于超高速鋼芯彈、穿甲彈的防護。一種超硬質(zhì)碳/碳防彈材料的制備方法，其特征在于:所述方法包括如下步驟:
[0006]第一步，防彈材料預(yù)制件的制備:以碳纖維為原料，采用機織工藝制備防彈材料預(yù)制件(機織布)；并采用縫合方式對多層(30?60層)防彈材料預(yù)制件進行縫合處理，備用；
(I)采用機織結(jié)構(gòu)，有利于提高防彈復(fù)合材料中纖維體積含量，增強材料的綜合性能；(2)采用縫合結(jié)構(gòu)防彈材料預(yù)制件，有利于增強防彈材料的抗沖擊性能、防多發(fā)彈性能、抗壓縮性會;
[0007]第二步，防彈材料預(yù)制件的復(fù)合成型:以酚醛樹脂為基體，采用高壓(0.1?2MPa)浸漬工藝，將酚醛樹脂與縫合的防彈材料預(yù)制件進行高壓浸漬復(fù)合成型，浸漬時間10?60min，并采用鋼質(zhì)耐高壓密封容器。
[0008]第三步，防彈材料預(yù)制件的高溫?zé)Y(jié):將浸漬酚醛樹脂基體的防彈材料預(yù)制件放入高溫?zé)Y(jié)爐進行高壓(20?30MPa)、高溫(600?1200°C)燒結(jié)，增強材料的硬度和致密性；其中燒結(jié)時間分為升溫時間(16?20h)、保溫時間(I?1.5h)。
[0009]第四步，防彈材料反復(fù)浸漬、高溫?zé)Y(jié):依次重復(fù)第二步、第三步工藝10?12次，使c/C防彈材料進一步硬化、致密化。
[0010]第五步，防彈材料的原位燒結(jié):將上述防彈材料放置在高溫?zé)Y(jié)爐中，在惰性氣體保護下，往高溫?zé)Y(jié)爐中通入CH4X2H2等含碳質(zhì)高的氣源，對上述防彈材料進行進一步高溫(800?1500°C)原位燒結(jié)，燒結(jié)時間100?240h，使其硬度、致密性符合防彈材料要求(密度1.6?2.0g/cm3) ο
[0011]第六步，待防彈材料自然冷卻后，取出，并對防彈材料進行后處理。主要包括防彈材料成品制樣、光潔化處理、稱重等。
[0012]在
【發(fā)明內(nèi)容】
部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在【具體實施方式】部分中進一步詳細(xì)說明。本
【發(fā)明內(nèi)容】
部分并不意味著要試圖限定出所要求保護的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護的技術(shù)方案的保護范圍。
[0013]結(jié)合以下詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)點和特征。
【附圖說明】
[0014]無。
【具體實施方式】
[0015]在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個或多個這些細(xì)節(jié)而得以實施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進行描述。
[0016]為了徹底了解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細(xì)的步驟。顯然，本發(fā)明的施行并不限定于本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟悉的特殊細(xì)節(jié)。本發(fā)明的較佳實施例詳細(xì)描述如下，然而除了這些詳細(xì)描述外，本發(fā)明還可以具有其他實施方式。
[0017]以下對本發(fā)明的實施例做出詳細(xì)描述。
[0018]—種超硬質(zhì)碳/碳防彈材料的制備方法，其特征在于:所述方法包括如下步驟:
[0019]第一步，防彈材料預(yù)制件的制備:以碳纖維為原料，采用機織工藝制備防彈材料預(yù)制件(機織布)；并采用縫合方式對多層(30?60層)防彈材料預(yù)制件進行縫合處理，備用；
(I)采用機織結(jié)構(gòu)，有利于提高防彈復(fù)合材料中纖維體積含量，增強材料的綜合性能；(2)采用縫合結(jié)構(gòu)防彈材料預(yù)制件，有利于增強防彈材料的抗沖擊性能、防多發(fā)彈性能、抗壓縮性能等。
[0020]第二步，防彈材料預(yù)制件的復(fù)合成型:以酚醛樹脂為基體，采用高壓(0.1?2MPa)浸漬工藝，將酚醛樹脂與縫合的防彈材料預(yù)制件進行高壓浸漬復(fù)合成型，浸漬時間10?60min、浸漬溫度為室溫，并采用鋼質(zhì)耐高壓密封容器。
[0021 ]第三步，防彈材料預(yù)制件的高溫?zé)Y(jié):將浸漬酚醛樹脂基體的防彈材料預(yù)制件放入高溫?zé)Y(jié)爐進行高壓(20?30MPa)、高溫(600?1200°C)燒結(jié)，增強材料的硬度和致密性；其中燒結(jié)時間分為升溫時間(16?20h)、保溫時間(I?1.5h)。
[0022]第四步，防彈材料反復(fù)浸漬、高溫?zé)Y(jié):依次重復(fù)第二步、第三步工藝10?12次，使c/C防彈材料進一步硬化、致密化。
[0023]第五步，防彈材料的原位燒結(jié):將上述防彈材料放置在高溫?zé)Y(jié)爐中，在惰性氣體保護下，往高溫?zé)Y(jié)爐中通入CH4X2H2等含碳質(zhì)高的氣源，對上述防彈材料進行進一步高溫(800?1500°C)原位燒結(jié)，燒結(jié)時間100?240h，使其硬度、致密性符合防彈材料要求(密度1.6?2.0g/cm3) ο
[0024]第六步，待防彈材料自然冷卻后，取出，并對防彈材料進行后處理。主要包括防彈材料成品制樣、光潔化處理、稱重等。
[0025]本實施例的有益效果為:
[0026]本實施例具有輕質(zhì)、高強、高硬度、壓縮強度高、防彈等級高、防多發(fā)彈性能好等諸多特點，可用于超高速鋼芯彈、穿甲彈的防護。
[0027]本發(fā)明已經(jīng)通過上述實施例進行了說明，但應(yīng)當(dāng)理解的是，上述實施例只是用于舉例和說明的目的，而非意在將本發(fā)明限制于所描述的實施例范圍內(nèi)。此外本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明并不局限于上述實施例，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本發(fā)明所要求保護的范圍以內(nèi)。本發(fā)明的保護范圍由附屬的權(quán)利要求書及其等效范圍所界定。
【主權(quán)項】
1.一種超硬質(zhì)碳/碳防彈材料的制備方法，其特征在于:所述方法包括如下步驟: 第一步，防彈材料預(yù)制件的制備:以碳纖維為原料，采用機織工藝制備防彈材料預(yù)制件(機織布)；并采用縫合方式對多層(30?60層)防彈材料預(yù)制件進行縫合處理，備用； 第二步，防彈材料預(yù)制件的復(fù)合成型:以酚醛樹脂為基體，采用高壓(0.1?2MPa)浸漬工藝，將酚醛樹脂與縫合的防彈材料預(yù)制件進行高壓浸漬復(fù)合成型，浸漬時間10?60min，并采用鋼質(zhì)耐高壓密封容器。 第三步，防彈材料預(yù)制件的高溫?zé)Y(jié):將浸漬酚醛樹脂基體的防彈材料預(yù)制件放入高溫?zé)Y(jié)爐進行高壓(20?30MPa)、高溫(600?1200 V)燒結(jié)，增強材料的硬度和致密性;其中燒結(jié)時間分為升溫時間(16?20h)、保溫時間(I?1.5h)。 第四步，防彈材料反復(fù)浸漬、高溫?zé)Y(jié):依次重復(fù)第二步、第三步工藝1?12次，使C/C防彈材料進一步硬化、致密化。 第五步，防彈材料的原位燒結(jié):將上述防彈材料放置在高溫?zé)Y(jié)爐中，在惰性氣體保護下，往高溫?zé)Y(jié)爐中通入CH4X2H2等含碳質(zhì)高的氣源，對上述防彈材料進行進一步高溫(800?1500 °C)原位燒結(jié)，燒結(jié)時間100?240h，使其硬度、致密性符合防彈材料要求(密度1.6?.2.0g/cm3)ο 第六步，待防彈材料自然冷卻后，取出，并對防彈材料進行后處理。
【文檔編號】C04B35/83GK105948774SQ201610240770
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月13日
【發(fā)明人】曹海建, 季濤, 陳紅霞, 高強, 孫啟龍
【申請人】南通大學(xué)