一種抵御機(jī)槍彈侵徹的復(fù)合結(jié)構(gòu)防彈裝甲的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種抵御機(jī)槍彈侵徹的復(fù)合結(jié)構(gòu)防彈裝甲。該防彈裝甲由三維編織剛性拼接防護(hù)板層、三維編織柔性防護(hù)板層、拼接式緩沖層和碳纖維三維編織整體框架四個(gè)部分構(gòu)成，該復(fù)合結(jié)構(gòu)防彈裝甲采用三維多向織物增強(qiáng)陶瓷基體制備內(nèi)含錐臺形剛性陶瓷拼接圓片的復(fù)合剛性防彈板層，可有效提高迎彈面剛度，具有抵御機(jī)槍彈頭的重量大、破壞力強(qiáng)的特點(diǎn)，同時(shí)三維多向織物形成的陶瓷基復(fù)合材料可有效避免一次機(jī)槍彈丸侵徹時(shí)造成的裂紋擴(kuò)展范圍較大的問題，同時(shí)通過“剛性拼接板，柔性防護(hù)板”交替式疊層結(jié)構(gòu)，利用剛性層抵抗彈丸變形和柔性層消耗彈丸穿透能量的雙重作用，達(dá)到分級消耗重型機(jī)槍彈大量動能的目的。
【專利說明】
一種抵御機(jī)槍彈侵徹的復(fù)合結(jié)構(gòu)防彈裝甲
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于防護(hù)裝備領(lǐng)域，涉及一種抵御機(jī)槍彈侵徹的復(fù)合結(jié)構(gòu)防彈裝甲，特別涉及一種無機(jī)/有機(jī)三維織物增強(qiáng)復(fù)合材料的交替組合式復(fù)合防彈裝甲。
【背景技術(shù)】
[0002]雖然在世界范圍的大型戰(zhàn)爭出現(xiàn)的機(jī)會較少，但是以國際恐怖活動和國家內(nèi)部暴亂為特征的小型沖突仍然不斷在世界范圍內(nèi)出現(xiàn)。為了抵御這種局部沖突，無論是國家內(nèi)部的警察還是處理國際爭端的士兵在作戰(zhàn)過程中都需要某種攻擊或行動裝備設(shè)施，而這其中直升機(jī)或裝甲車輛的應(yīng)用就顯得尤為重要。隨著世界和平的發(fā)展，從20世紀(jì)60年代開始，世界各國對運(yùn)輸和攻擊功能兼?zhèn)涞牡乜赵O(shè)施一一武裝直升機(jī)或裝甲車輛的研究或生產(chǎn)的規(guī)模不斷提高，但是在對這些應(yīng)用幾率較大的地空設(shè)備的防御性能的改善方面卻有所忽視，而這種偏向性研發(fā)思維也必然帶來嚴(yán)重的后果。目前局部沖突中所出現(xiàn)的直升機(jī)的墜毀或裝甲車輛的損傷大都是遭到恐怖分子或叛亂分子以及地方反動武裝所持有的重型武器破壞而造成的。而這些重型武器發(fā)射的子彈傷害中，以大口徑12.7_機(jī)槍彈為主要特征，而目前針對機(jī)槍彈的防護(hù)裝甲材料的研究國內(nèi)幾乎沒有，或者僅僅停留在金屬材質(zhì)的研究領(lǐng)域。
[0003]金屬材質(zhì)要達(dá)到有效防護(hù)機(jī)槍彈侵徹的目標(biāo)，必須以犧牲重量為代價(jià)，因此需要不斷提高金屬材質(zhì)尤其是目前常用的防彈鋼材質(zhì)的厚度才能達(dá)到，而防彈鋼板自身較大的體密度必然又帶來了直升機(jī)或裝甲車輛重量的提高，若達(dá)到能夠防護(hù)機(jī)槍彈侵徹的水平，則會大大犧牲作戰(zhàn)設(shè)備的載重性和機(jī)動性，這使得研究變得毫無意義。
[0004]面對這種情況，研究者開始嘗試非金屬材料防護(hù)裝甲的探索實(shí)驗(yàn)，而通過研究發(fā)現(xiàn)，采用單一材質(zhì)制備能夠防護(hù)重型機(jī)槍彈的防護(hù)裝甲幾乎不太可能，首先高性能纖維復(fù)合材料自身的硬度和剛度不夠，纖維本身的物理特性使得它在重型機(jī)槍彈的侵徹過程中變得如螳臂當(dāng)車；而非金屬陶瓷材料雖然硬度和剛度較高，但是當(dāng)重型機(jī)槍彈丸侵徹時(shí)會發(fā)生整體碎裂，而無法抵御連續(xù)彈丸的破壞。所以單一材質(zhì)的重型機(jī)槍防護(hù)裝甲的研究需要進(jìn)行一次思路的徹底革新。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實(shí)用新型基于三維多向織物增強(qiáng)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了一種混雜纖維(UHMWPE纖維、碳纖維、芳綸纖維)增強(qiáng)樹脂基三維結(jié)構(gòu)復(fù)合材料裝甲與無機(jī)纖維(碳化硅纖維、氧化鋁纖維、氮化硼纖維等)增強(qiáng)陶瓷基三維結(jié)構(gòu)復(fù)合材料裝甲交替組合的復(fù)合防彈裝甲，將通過三維多向織物結(jié)構(gòu)有效提高陶瓷材質(zhì)的不耐碎裂的弊端以及有機(jī)纖維的低剛性的問題，通過復(fù)合式組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，同時(shí)發(fā)揮多種材料的物理特性，制備出一種可防御機(jī)槍彈的輕質(zhì)復(fù)合結(jié)構(gòu)防彈裝甲板，對提高軍用或警用設(shè)備，尤其是對武裝直升機(jī)或裝甲車輛防護(hù)重機(jī)槍彈丸侵徹、降低設(shè)施重量、提高作戰(zhàn)機(jī)動性和載重量具有重要意義。
[0006]本實(shí)用新型的目的是提供一種可有效抵御機(jī)槍彈、尤其是大口徑12.7mm重型機(jī)槍彈的復(fù)合結(jié)構(gòu)防彈裝甲，能夠得到輕質(zhì)、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、剛性較高、壽命較長的多材質(zhì)復(fù)合的交替組合式重型防彈裝甲。
[0007]本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案為:
[0008]一種抵御機(jī)槍彈侵徹的復(fù)合結(jié)構(gòu)防彈裝甲，由三維編織剛性拼接防護(hù)板層、三維編織柔性防護(hù)板層、拼接式緩沖層和碳纖維三維編織整體框架四個(gè)部分構(gòu)成；
[0009]三維編織剛性拼接防護(hù)板層由高性能陶瓷基體與高性能陶瓷纖維三維織物預(yù)制體復(fù)合成型，高性能陶瓷纖維三維織物預(yù)制體內(nèi)嵌錐臺形剛性陶瓷拼接片；
[0010]三維編織柔性防護(hù)板層由混雜纖維三維織物預(yù)制體與高性能熱塑性樹脂復(fù)合成型；
[0011]三維編織剛性拼接防護(hù)板層與三維編織柔性防護(hù)板層交替疊層形成交替組合結(jié)構(gòu)，在交替組合結(jié)構(gòu)的背彈面設(shè)置拼接式緩沖層；
[0012]三維編織剛性拼接防護(hù)板層、三維編織柔性防護(hù)板層與拼接式緩沖層作為整體嵌入三維編織碳纖維整體框架，加入高性能樹脂與碳纖維三維織物復(fù)合，形成復(fù)合結(jié)構(gòu)防彈裝甲。
[0013]其中，優(yōu)選的，本實(shí)用新型所述的三維編織剛性拼接防護(hù)板層的制備中，高性能陶瓷纖維三維織物預(yù)制體所用的高性能陶瓷纖維選自碳化硅、氮化硅、碳化硼、氧化鋁、二氧化硅、氮化硼等材質(zhì)陶瓷纖維中的一種或多種；高性能陶瓷纖維三維織物預(yù)制體中利用不同的三維編織工藝將上述纖維形成多向立體織物。
[0014]所述的高性能陶瓷纖維三維織物形式包括三維四向、三維五向、三維六向、三維七向以及其他三維多向等不同編織結(jié)構(gòu)。
[0015]在高性能陶瓷纖維三維織物預(yù)制體中嵌入錐臺形剛性陶瓷拼接片，通過拼接組合方式嵌入三維織物內(nèi)部與之形成連續(xù)結(jié)構(gòu)。
[0016]所述的陶瓷拼接片所用材質(zhì)選自碳化硅、氮化硅、碳化硼、氧化鋁、二氧化硅、氮化硼等陶瓷材質(zhì)中的一種或多種，優(yōu)選的，該陶瓷拼接片的單片采用上窄下寬的圓錐臺形結(jié)構(gòu)圓片，圓片的尺寸根據(jù)要求靈活調(diào)整。
[0017]所述的三維編織剛性拼接防護(hù)板層，通過上述嵌入錐臺形剛性陶瓷拼接片的高性能陶瓷纖維三維織物預(yù)制體與高性能陶瓷基體復(fù)合形成整體復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，所用的高性能陶瓷基體選用高性能氧化鋁粉體熱壓成型;其中高性能陶瓷基體占三維編織剛性拼接防護(hù)板層整體的含量不超過50 %。
[0018]其中，所述的三維編織柔性防護(hù)板層制備中，采用高性能有機(jī)纖維與碳纖維混雜制備三維織物預(yù)制體，將高性能熱塑性樹脂與上述混雜纖維三維織物預(yù)制體浸漬之后模壓成型;優(yōu)選的，三維編織柔性防護(hù)板層中的樹脂含量不超過40%，增強(qiáng)織物中碳纖維占混雜纖維的百分比不超過50%。
[0019]所述的三維編織柔性防護(hù)板層所用的混雜纖維中，高性能有機(jī)纖維選自UHMffPE纖維、芳綸纖維中的一種或兩種，碳纖維選自高強(qiáng)型碳纖維(T300、T700、T800等)或高模量碳纖維中的一種或兩種。
[0020]所述的混雜纖維三維織物形式包括三維四向、三維五向、三維六向、三維七向以及其他三維多向等不同編織結(jié)構(gòu)。
[0021]所述的高性能熱塑性樹脂包括熱塑性聚氨酯樹脂、聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、聚酰胺樹脂中的任意一種。
[0022]其中，所述三維編織剛性拼接防護(hù)板層與三維編織柔性防護(hù)板層交替疊層中，通過交替式組合設(shè)計(jì)將上述三維編織剛性拼接防護(hù)板層和三維編織柔性防護(hù)板層形成整體結(jié)構(gòu)，采用“剛性拼接板，柔性防護(hù)板，剛性拼接板，柔性防護(hù)板，剛性拼接板，柔性防護(hù)板……”交替式疊層結(jié)構(gòu)，其中剛性拼接板層與柔性防護(hù)板層的應(yīng)用比例為1:1，兩種板材的最終使用數(shù)量根據(jù)防護(hù)要求和應(yīng)用裝配要求靈活調(diào)整;優(yōu)選的，交替疊層剛性拼接板層與柔性防護(hù)板層各鋪疊至少2層，或至少3層、至少4層、至少5層。
[0023]其中，所述的拼接式緩沖層為純泡沫材質(zhì)或硅膠軟質(zhì)材質(zhì)的墊片構(gòu)成，該墊片采用小尺寸組合拼接形式，墊片的尺寸根據(jù)要求靈活調(diào)整，緩沖層的厚度不大于20_。
[0024]其中，所述的三維編織碳纖維整體框架用于將上述維編織剛性拼接防護(hù)板層和三維編織柔性防護(hù)板層交替疊層形成的交替組合結(jié)構(gòu)以及背彈面方向的拼接式緩沖層作為整體嵌入，最終通過高性能樹脂的真空導(dǎo)入成型，使復(fù)合結(jié)構(gòu)防彈裝甲形成整體制件，可有效抵御12.7mm機(jī)槍彈的侵徹，達(dá)到極高的防護(hù)水平。
[0025]所述的三維編織碳纖維整體框架所用的碳纖維選自高強(qiáng)型T300、T700、T800等中的一種或多種組合;三維編織碳纖維整體框架所用的三維織物形式包括三維四向、三維五向、三維六向、三維七向以及其它三維多向等不同編織結(jié)構(gòu)；所用的高性能樹脂為環(huán)氧樹月旨、酚醛樹脂、不飽和聚酯樹脂中的任意一種;最終三維編織碳纖維整體框架中的樹脂含量不超過50 %。
[0026]防彈裝甲中增強(qiáng)體、基體都對復(fù)合材料防彈性能產(chǎn)生影響，而界面和防彈復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)同樣對防彈性能產(chǎn)生影響。子彈侵徹防彈裝甲復(fù)合材料的過程中，包含多種不同的破壞模式，比如纖維的拉伸破壞、纖維和樹脂的脫粘、層合板的分層以及背凸的產(chǎn)生等。通過研究發(fā)現(xiàn)本實(shí)用新型的材料及結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)可以有效的提升整體性能，可以有效抵御12.7mm重型機(jī)槍彈的侵徹。
[0027]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0028](I)采用三維多向織物增強(qiáng)陶瓷基體制備內(nèi)含錐臺形剛性陶瓷拼接片的復(fù)合剛性防護(hù)板層，該層采用了三維多向陶瓷纖維織物，可有效提高迎彈面剛度，抵御機(jī)槍彈頭的重量大、破壞力強(qiáng)的特點(diǎn)，同時(shí)多向織物形成的陶瓷基復(fù)合材料可有效避免一次機(jī)槍彈丸侵徹時(shí)造成的裂紋擴(kuò)展范圍較大的問題，保證連續(xù)機(jī)槍彈射擊中，復(fù)合結(jié)構(gòu)防彈裝甲的持續(xù)防護(hù)性能。
[0029](2)采用了高性能混雜纖維與熱塑性樹脂復(fù)合制備的三維編織柔性防護(hù)板層，其結(jié)構(gòu)采用了混雜有機(jī)纖維和碳纖維的三維多向織物預(yù)制體，提高了樹脂基復(fù)合材料柔性防彈板的整體剛度，有效避免了防彈變形量大的問題。
[0030](3)通過交替式組合設(shè)計(jì)將三維編織剛性拼接防護(hù)板層和三維編織柔性防護(hù)板層形成整體結(jié)構(gòu)，采用“剛性拼接板，柔性防護(hù)板，剛性拼接板，柔性防護(hù)板，剛性拼接板，柔性防護(hù)板……”交替疊層結(jié)構(gòu)，利用剛性層抵抗彈丸變形和柔性層消耗彈丸穿透能量的雙重作用，達(dá)到分級消耗重型機(jī)槍彈大量動能的目的。
【附圖說明】
[0031 ]圖1一種抵御機(jī)槍彈侵徹的復(fù)合結(jié)構(gòu)防彈裝甲的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]其中，1-三維編織剛性拼接防護(hù)板層，2-錐臺形剛性陶瓷拼接片，3-三維編織柔性防護(hù)板層，4-拼接式緩沖層，5-碳纖維三維編織整體框架。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說明。
[0034]實(shí)施例1
[0035]一種抵御機(jī)槍彈侵徹的復(fù)合結(jié)構(gòu)防彈裝甲由三維編織剛性拼接防護(hù)板層、三維編織柔性防護(hù)板層、拼接式緩沖層和碳纖維三維編織整體框架四個(gè)部分構(gòu)成。
[0036]第一，三維編織剛性拼接防護(hù)板層的制備:利用碳化硅作為三維立體織物增強(qiáng)纖維長絲，采用三維四向形式制備三維多向增強(qiáng)織物預(yù)制體，在預(yù)制體制備過程中內(nèi)嵌入碳化硅陶瓷材質(zhì)的錐臺圓形陶瓷拼接片，三維多向增強(qiáng)織物預(yù)制體制備完成后，陶瓷基體與三維多向增強(qiáng)織物預(yù)制體復(fù)合成型，陶瓷基體占三維編織剛性拼接防護(hù)板層整體的含量為50%。
[0037]第二，三維編織柔性防護(hù)板層的制備:利用UHMWPE纖維與T300碳纖維混雜作為柔性防護(hù)板層的增強(qiáng)織物原料，其中碳纖維占混雜纖維總體比例為40%，采用三維五向三維編織工藝制備混雜纖維織物預(yù)制體，采用聚氨酯樹脂作為柔性防護(hù)板層中的樹脂基體，最終柔性防護(hù)板中的樹脂含量為40%，將上述熱塑性樹脂與混雜纖維三維織物預(yù)制體浸漬之后模壓成型制備柔性防護(hù)板層。
[0038]第三，交替式組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及緩沖層組合:采用“剛性拼接板，柔性防護(hù)板，剛性拼接板，柔性防護(hù)板，剛性拼接板，柔性防護(hù)板……”交替式疊層結(jié)構(gòu)，其中剛性拼接板層與柔性防護(hù)板層各鋪疊四層，在背彈面使用EVA泡沫小尺寸拼接軟墊組合成拼接式緩沖層，拼接式緩沖層厚度為20mm。
[0039]第四，三維編織碳纖維整體框架制備及組裝:三維編織碳纖維框架采用高強(qiáng)型T700碳纖維作為增強(qiáng)織物，采用三維六向預(yù)制體結(jié)構(gòu)，選用環(huán)氧樹脂作為樹脂基體，將上述交替式組合板整體與緩沖層一并嵌入預(yù)先制備好的三維編織碳纖維整體框架中，最終三維編織碳纖維整體框架中的樹脂含量為50%，最終形成復(fù)合結(jié)構(gòu)防彈裝甲整體制件。該防彈裝甲可有效抵御12.7_機(jī)槍彈的侵徹。
[0040]實(shí)施例2
[0041 ] 一種抵御機(jī)槍彈侵徹的復(fù)合結(jié)構(gòu)防彈裝甲由三維編織剛性拼接防護(hù)板層、三維編織柔性防護(hù)板層、拼接式緩沖層和碳纖維三維編織整體框架四個(gè)部分構(gòu)成。
[0042]第一，三維編織剛性拼接防護(hù)板層的制備。利用碳化硼作為三維立體織物增強(qiáng)纖維長絲，采用三維六向編織形式制備三維多向增強(qiáng)織物預(yù)制體，在預(yù)制體制備過程中內(nèi)嵌入碳化硅陶瓷材質(zhì)的錐臺圓形陶瓷拼接片。三維多向增強(qiáng)織物預(yù)制體制備完成后，陶瓷基體與三維多向增強(qiáng)織物預(yù)制體復(fù)合成型，陶瓷基體占三維編織剛性拼接防護(hù)板層整體的含量為30%。
[0043]第二，三維編織柔性防護(hù)板層的制備。利用芳綸纖維與T800碳纖維混雜作為柔性防護(hù)板層的增強(qiáng)織物原料，其中碳纖維占混雜纖維總體比例為30%，采用三維七向編織工藝制備混雜纖維織物預(yù)制體，采用聚乙烯樹脂作為柔性防護(hù)板層中的樹脂基體，最終柔性防護(hù)板層中的樹脂含量為38%，將上述熱塑性樹脂與混雜纖維三維織物預(yù)制體浸漬之后模壓成型制備柔性防護(hù)板層。
[0044]第三，交替式組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及緩沖層組合。采用“剛性拼接板，柔性防護(hù)板，剛性拼接板，柔性防護(hù)板，剛性拼接板，柔性防護(hù)板”交替式疊層結(jié)構(gòu)，其中剛性拼接板層與柔性防護(hù)板層各鋪疊四層，在背彈面使用硅膠小尺寸拼接軟墊組合，緩沖層厚度為10_。
[0045]第四，三維編織碳纖維整體框架制備及組裝。三維編織碳纖維框架采用高強(qiáng)型T700碳纖維作為增強(qiáng)織物，采用三維五向預(yù)制體結(jié)構(gòu)，選用環(huán)氧樹脂作為樹脂基體，將上述交替式組合板整體與緩沖層一并嵌入預(yù)先制備好的三維編織碳纖維整體框架中，最終三維編織碳纖維整體框架中的樹脂含量為42%，最終形成復(fù)合結(jié)構(gòu)防彈裝甲整體制件，可有效抵御12.7mm機(jī)槍彈的侵徹。
[0046]實(shí)施例3
[0047]一種抵御機(jī)槍彈侵徹的復(fù)合結(jié)構(gòu)防彈裝甲由三維編織剛性拼接防護(hù)板層、三維編織柔性防護(hù)板層、拼接式緩沖層和碳纖維三維編織整體框架四個(gè)部分構(gòu)成。
[0048]第一，三維編織剛性拼接防護(hù)板層的制備。利用碳化硼作為三維立體織物增強(qiáng)纖維長絲，采用三維四向編織形式制備三維多向增強(qiáng)織物預(yù)制體，在預(yù)制體制備過程中內(nèi)嵌入氧化鋁陶瓷材質(zhì)的錐臺形陶瓷拼接片。三維多向增強(qiáng)織物預(yù)制體制備完成后，陶瓷基體與三維多向增強(qiáng)織物預(yù)制體復(fù)合成型，陶瓷基體占三維編織剛性拼接防護(hù)板整體的含量為43%。
[0049]第二，三維編織柔性防護(hù)板層的制備。利用UHMWPE纖維與T300、T700、T800碳纖維混雜作為柔性防護(hù)板層的增強(qiáng)織物原料，其中碳纖維占混雜纖維總體比例為45%，采用三維七向編織工藝制備混雜纖維織物預(yù)制體，采用聚酰胺樹脂作為柔性防護(hù)板層中的樹脂基體，最終柔性防護(hù)板層中的樹脂含量為38%，將上述熱塑性樹脂與混雜纖維三維織物預(yù)制體浸漬之后模壓成型制備柔性防護(hù)板層。
[0050]第三，交替式組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及緩沖層組合。采用“剛性拼接板，柔性防護(hù)板，剛性拼接板，柔性防護(hù)板，剛性拼接板，柔性防護(hù)板”交替式疊層結(jié)構(gòu)，其中剛性拼接板層與柔性防護(hù)板層各鋪疊五層，在背彈面使用聚氨酯泡沫小尺寸拼接軟墊組合，緩沖層厚度為12_。
[0051]第四，三維編織碳纖維整體框架制備及組裝。三維編織碳纖維框架采用高強(qiáng)型Τ300碳纖維作為增強(qiáng)織物，采用三維六向預(yù)制體結(jié)構(gòu)，選用不飽和聚酯樹脂作為樹脂基體，將上述交替式組合板整體與緩沖層一并嵌入預(yù)先制備好的三維編織碳纖維整體框架中，最終三維編織碳纖維整體框架中的樹脂含量為46%，最終形成復(fù)合結(jié)構(gòu)防彈裝甲整體制件，可有效抵御12.7_機(jī)槍彈的侵徹。
[0052]實(shí)施例4
[0053]一種抵御機(jī)槍彈侵徹的復(fù)合結(jié)構(gòu)防彈裝甲由三維編織剛性拼接防護(hù)板層、三維編織柔性防護(hù)板層、拼接式緩沖層和碳纖維三維編織整體框架四個(gè)部分構(gòu)成。
[0054]第一，三維編織剛性拼接防護(hù)板層的制備。利用氮化硼作為三維立體織物增強(qiáng)纖維長絲，采用三維四向編織形式制備三維多向增強(qiáng)織物預(yù)制體，在預(yù)制體制備過程中內(nèi)嵌入氮化硼等陶瓷材質(zhì)的錐臺形陶瓷拼接片。三維多向增強(qiáng)織物預(yù)制體制備完成后，陶瓷基體與三維多向增強(qiáng)織物預(yù)制體復(fù)合成型，陶瓷基體占三維編織剛性拼接防護(hù)板整體的含量為 36%。
[0055]第二，三維編織柔性防護(hù)板層的制備。利用UHMWPE纖維與T800碳纖維混雜作為柔性防護(hù)板層的增強(qiáng)織物原料，其中碳纖維占混雜纖維總體比例為35%，采用三維五向編織工藝制備混雜纖維織物預(yù)制體，采用聚氨酯樹脂作為柔性防護(hù)板層中的樹脂基體，最終柔性防護(hù)板層中的樹脂含量為33%，將熱塑性樹脂與混雜纖維三維織物預(yù)制體浸漬之后模壓成型制備柔性防護(hù)板層。
[0056]第三，交替式組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及緩沖層組合。采用“剛性拼接板，柔性防護(hù)板，剛性拼接板，柔性防護(hù)板，剛性拼接板，柔性防護(hù)板”交替式疊層結(jié)構(gòu)，其中剛性拼接板層與柔性防護(hù)板層各鋪疊六層，在背彈面使用硅膠小尺寸拼接軟墊組合，緩沖層厚度為18_。
[0057]第四，三維編織碳纖維整體框架制備及組裝。三維編織碳纖維框架采用高強(qiáng)型T300碳纖維作為增強(qiáng)織物，采用三維五向預(yù)制體結(jié)構(gòu)，選用酚醛樹脂作為樹脂基體，將上述交替式組合板整體與緩沖層一并嵌入預(yù)先制備好的三維編織碳纖維整體框架中，最終三維編織碳纖維整體框架中的樹脂含量為47%，最終形成復(fù)合結(jié)構(gòu)防彈裝甲整體制件，可有效抵御12.7mm機(jī)槍彈的侵徹。
[0058]應(yīng)當(dāng)理解的是，本實(shí)用新型的上述【具體實(shí)施方式】僅僅用于示例性說明或解釋本實(shí)用新型的原理，而不構(gòu)成對本實(shí)用新型的限制。因此，在不偏離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下所做的任何修改、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)。此外，本實(shí)用新型所附權(quán)利要求旨在涵蓋落入所附權(quán)利要求范圍和邊界、或者這種范圍和邊界的等同形式內(nèi)的全部變化和修改例。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種抵御機(jī)槍彈侵徹的復(fù)合結(jié)構(gòu)防彈裝甲，其特征在于，由三維編織剛性拼接防護(hù)板層、三維編織柔性防護(hù)板層、拼接式緩沖層和碳纖維三維編織整體框架四個(gè)部分構(gòu)成； 三維編織剛性拼接防護(hù)板層由高性能陶瓷基體與高性能陶瓷纖維三維織物預(yù)制體復(fù)合成型，高性能陶瓷纖維三維織物預(yù)制體內(nèi)嵌錐臺形剛性陶瓷拼接片； 三維編織柔性防護(hù)板層由混雜纖維三維織物預(yù)制體與高性能熱塑性樹脂復(fù)合成型； 三維編織剛性拼接防護(hù)板層與三維編織柔性防護(hù)板層交替疊層形成交替組合結(jié)構(gòu)，在交替組合結(jié)構(gòu)的背彈面設(shè)置拼接式緩沖層； 三維編織剛性拼接防護(hù)板層、三維編織柔性防護(hù)板層與拼接式緩沖層作為整體嵌入三維編織碳纖維整體框架，加入高性能樹脂與碳纖維三維織物復(fù)合，形成復(fù)合結(jié)構(gòu)防彈裝甲。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)防彈裝甲，其特征在于，高性能陶瓷纖維三維織物預(yù)制體所用的高性能陶瓷纖維選自碳化硅、氮化硅、碳化硼、氧化鋁、二氧化硅、氮化硼中的一種;高性能陶瓷纖維三維織物預(yù)制體中利用不同的三維編織工藝將高性能陶瓷纖維纖維形成多向立體織物；所述的高性能陶瓷纖維三維織物形式包括三維四向、三維五向、三維六向、三維七向以及其他三維多向不同編織結(jié)構(gòu)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)防彈裝甲，其特征在于，在高性能陶瓷纖維三維織物預(yù)制體中嵌入錐臺形剛性陶瓷拼接片，通過拼接組合方式嵌入三維織物內(nèi)部與之形成連續(xù)結(jié)構(gòu);所述的陶瓷拼接片所用材質(zhì)選自碳化硅、氮化硅、碳化硼、氧化鋁、二氧化硅、氮化硼中的一種;所述的陶瓷拼接片的單片采用上窄下寬的錐臺圓形結(jié)構(gòu)圓片，圓片的尺寸根據(jù)要求靈活調(diào)整。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)防彈裝甲，其特征在于，所述的高性能陶瓷基體選用高性能氧化鋁粉體熱壓成型;高性能陶瓷基體占三維編織剛性拼接防護(hù)板層整體的含量不超過50%。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)防彈裝甲，其特征在于，三維編織柔性防護(hù)板層制備中，采用高性能有機(jī)纖維與碳纖維混雜制備三維織物預(yù)制體，將高性能熱塑性樹脂與混雜纖維三維織物預(yù)制體浸漬之后模壓成型;三維編織柔性防護(hù)板層中的樹脂含量不超過40%，增強(qiáng)織物中碳纖維占混雜纖維的百分比不超過50%。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)防彈裝甲，其特征在于，三維編織柔性防護(hù)板層所用的混雜纖維中，高性能有機(jī)纖維選自UHMWPE纖維、芳綸纖維中的一種或兩種，碳纖維選自高強(qiáng)型碳纖維或高模量碳纖維中的一種或兩種;所述的混雜纖維三維織物形式包括三維四向、三維五向、三維六向、三維七向以及其他三維多向不同編織結(jié)構(gòu);所述的高性能熱塑性樹脂包括熱塑性聚氨酯樹脂、聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、聚酰胺樹脂中的任意一種。7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)防彈裝甲，其特征在于，三維編織剛性拼接防護(hù)板層與三維編織柔性防護(hù)板層交替疊層中，通過交替式組合設(shè)計(jì)將三維編織剛性拼接防護(hù)板層和三維編織柔性防護(hù)板層形成整體結(jié)構(gòu)，采用“剛性拼接板，柔性防護(hù)板，剛性拼接板，柔性防護(hù)板，剛性拼接板，柔性防護(hù)板……”交替式疊層結(jié)構(gòu)，其中剛性拼接板與柔性防護(hù)板的應(yīng)用比例為I: I，兩種板材的最終使用數(shù)量根據(jù)防護(hù)要求和應(yīng)用裝配要求靈活調(diào)整。8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)防彈裝甲，其特征在于，所述的拼接式緩沖層為純泡沫材質(zhì)或硅膠軟質(zhì)材質(zhì)的墊片構(gòu)成，墊片采用小尺寸組合拼接形式，墊片的尺寸根據(jù)要求靈活調(diào)整，緩沖層的厚度不大于20mm。9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)防彈裝甲，其特征在于，所述的三維編織碳纖維整體框架用于將三維編織剛性拼接防護(hù)板層和三維編織柔性防護(hù)板層交替疊層形成的交替組合結(jié)構(gòu)以及背彈面方向的拼接式緩沖層作為整體嵌入，最終通過高性能樹脂的真空導(dǎo)入成型;所述的三維編織碳纖維整體框架所用的碳纖維選自高強(qiáng)型T300、T700、T800中的一種或多種組合;三維編織碳纖維整體框架所用的三維織物形式包括三維四向、三維五向、三維六向、三維七向以及其它三維多向不同編織結(jié)構(gòu);所用的高性能樹脂為環(huán)氧樹脂、酚醛樹月旨、不飽和聚酯樹脂中的任意一種；最終三維編織碳纖維整體框架中的樹脂含量不超過50%。
【文檔編號】B32B18/00GK205522793SQ201620115319
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年2月5日
【發(fā)明人】朱波, 曹偉偉, 王永偉, 喬琨, 趙圣堯
【申請人】山東中恒碳纖維科技發(fā)展有限公司