一种复合防弹材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种复合防弹材料及其制备方法，包括，面层、中层、底层，其中，所述面层为轻质金属甲片或陶瓷基复合材料甲片，所述中层为柔性的高性能纤维织物层，所述织物包括芳纶或超高分子量聚乙烯纤维织物，所述底层为剪切增稠液浸渍的高性能纤维织物。本发明专利技术的软硬结合复合防弹材料，抗冲击性能好，抗子弹剪切能量强、中间层为柔性的高性能纤维织物层，具有高强、高韧的特点，在高速子弹下具有高的拉伸强度和滑移性能，底层为剪切增稠液浸渍高性能纤维织物复合材料，增加了纱线的摩擦性能，吸收更多的能量。本发明专利技术复合防弹材料在子弹速度为500m/s条件下，吸收能量达94.85J。

【技术实现步骤摘要】
一种复合防弹材料及其制备方法
本专利技术属于防弹材料
，具体涉及一种复合防弹材料及其制备方法。
技术介绍
剪切增稠液(ShearThickeningFluid)，是21世纪初在美英兴起并在中国进一步发展的一种新型防护材料，“剪切增稠液”中自由悬浮着许多特殊粒子，他所包含的纳米球形颗粒是自然界中最坚硬的非金属材料之一，它平时呈现柔韧性，而在受到冲击时呈现坚固性。目前作为一种新型的材料广泛使用在人体防护装备中。采用剪切增稠液(shearthickeningfluid简称STF)来浸渍高性能织物，可以制备柔性的液体防弹材料，具有更薄的厚度和更好的防护性能，该防护材料在低速子弹的冲击防护中具有很好的防护性能，但是，当子弹的冲击速度到达300m/s以上时防护性能会明显下降。
技术实现思路
本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。鉴于上述的技术缺陷，提出了本专利技术。因此，作为本专利技术其中一个方面，本专利技术克服现有技术中存在的不足，提供一种复合防弹材料。为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：一种复合防弹材料，其包括，面层、中层、底层，其中，所述面层包括轻质金属甲片或陶瓷基复合材料硬质甲片，所述中层包括柔性的高性能纤维织物层，所述织物包括芳纶或超高分子量聚乙烯纤维织物，所述底层包括剪切增稠液浸渍的高性能纤维织物。作为本专利技术所述的复合防弹材料的一种优选方案：所述中层与所述底层材料的厚度比为2：1。作为本专利技术所述的复合防弹材料的一种优选方案：所述面层为铝片。作为本专利技术所述的复合防弹材料的一种优选方案：所述面层，厚度为1.5mm～2mm，采用鳞甲片结构铺设。作为本专利技术所述的复合防弹材料的一种优选方案：所述中层为Kevlar织物。作为本专利技术所述的复合防弹材料的一种优选方案：所述织物的纤维线密度为93TEX，密度为10.5×10.5根/cm，织物的克重为201g/m2。作为本专利技术所述的复合防弹材料的一种优选方案：所述底层为STF浸渍的Kevlar织物。作为本专利技术所述的复合防弹材料的一种优选方案：所述STF由纳米二氧化硅分散在聚乙二醇中制备，二氧化硅的质量分数为30％，增稠后的粘度为1000Pa.s，STF的增加量为20～50％。作为本专利技术的另一个方面，本专利技术克服现有技术中存在的不足，提供所述的复合防弹材料的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：所述的复合防弹材料的制备方法，其包括，将STF/Kevlar织物复合织物进行叠层铺设，作为复合结构的底层；在底层上铺设纯Kevlar织物作为中层，织物中纤维的走向根据角度需要进行铺层；其中，所述中层与所述底层材料的厚度比为2：1；将圆形的铝片鳞甲叠加铺设作为面层，并采用纱线进行缝纫固定；制成铝片/Kevlar织物/STF浸渍Kevlar织物复合防弹结构，放入防渗透织物包中，进行密封包装。作为本专利技术所述的复合防弹材料的制备方法的一种优选方案：还包括，制备STF：将纳米二氧化硅采用机械分散的方式逐渐加入到聚乙二醇中，同时采用超声波进行震荡充分分散，待二氧化硅达到30％质量分数时，抽真空去除气泡；采用乙醇稀释STF，稀释比为1：1，将织物浸渍到STF的乙醇稀释液中，采用压轧的方式去除多余的溶液，取出后进行烘干，去除乙醇，制成的复合织物备用。本专利技术的有益效果：本专利技术的软硬结合复合防弹材料，抗冲击性能好，抗子弹剪切能量强、中间层为柔性的高性能纤维织物层，具有高强、高韧的特点，在高速子弹下具有高的拉伸强度和滑移性能，底层为剪切增稠液浸渍高性能纤维织物复合材料，剪切增稠液在冲击过程中会剪切增稠，由液态转化为固态，大大限制了纤维的滑移，增加了纱线的摩擦性能，吸收更多的能量。本专利技术复合防弹材料在子弹速度为500m/s条件下，吸收能量达94.85J。本专利技术面层、中层、底层三种结构进行组合，与现有的结构相比具有明显的优势，复合面板具有高抗剪切能力的同时，保持复合材料的柔性，具有很好的弯曲性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：图1为本专利技术制备的复合防弹材料的结构示意图，其中：1为硬质甲片，2为纯Kevlar织物面层，3为STF/Kevlar织物。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本专利技术至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。实施例1：本专利技术铝片/Kevlar织物/STF浸渍Kevlar织物复合防弹材料，面层采用铝片，厚度为1.5mm，采用甲片结构铺设，中间层织物为4层Kevlar织物，织物的纤维线密度为93TEX，密度为10.5×10.5根/cm，织物的克重为201g/m2，底层为2层STF浸渍Kevlar织物。STF(剪切增稠液)由纳米二氧化硅分散在聚乙二醇中制备，二氧化硅的质量分数为30％，增稠后的粘度达到1000Pa.s，STF的增加量为50％。本专利技术铝片/Kevlar织物/STF浸渍Kevlar织物复合防弹材料制备方法：制备STF：将纳米二氧化硅采用机械分散的方式逐渐加入到聚乙二醇中，同时采用超声波进行震荡充分分散，待二氧化硅达到30％质量分数时，抽真空去除气泡；采用乙醇稀释STF，稀释比为1：1，将织物浸渍到STF的乙醇稀释液中，采用压轧的方式去除多余的溶液，取出后进行烘干，去除乙醇，制成的复合织物备用；将2层STF/Kevlar织物复合织物进行叠层铺设，作为复合结构的底层；在底层上铺设4层的纯Kevlar织物作为中层，织物中纤维的走向根据角度需要进行铺层；将圆形的铝片鳞甲叠加铺设作为面层，并采用纱线进行缝纫固定；制成铝片/Kevlar织物/STF浸渍Kevlar织物复合防弹结构，放入防渗透织物包中，进行密封包装。图1为本专利技术制备的复合防弹材料的结构示意图，其中：1为硬质甲片，2为纯Kevlar织物面层，3为STF/Kevlar织物。实施例2：将实施例1中作为底层的STF浸渍的2层Kevlar织物替换为2层纯Kevlar织物，面层不铺设铝片，即，仅使用6层纯Kevlar织物，制Kevlar织物复合防弹材料，放入防渗透织物包中，进行密封包装。实施例3：将实施例1中作为中层的4层纯Kevlar织物替换为4层STF浸渍的Kevlar织物，面层不铺设铝片，即，仅使用6层STF浸渍的Kevlar织物，STF浸渍的Kevlar织物复本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合防弹材料，其特征在于：包括，面层、中层、底层，其中，所述面层包括轻质金属甲片或陶瓷基复合材料硬质甲片，所述中层包括柔性的高性能纤维织物层，所述织物包括芳纶或超高分子量聚乙烯纤维织物，所述底层包括剪切增稠液浸渍的高性能纤维织物。

【技术特征摘要】
1.一种复合防弹材料，其特征在于：包括，面层、中层、底层，其中，所述面层包括轻质金属甲片或陶瓷基复合材料硬质甲片，所述中层包括柔性的高性能纤维织物层，所述织物包括芳纶或超高分子量聚乙烯纤维织物，所述底层包括剪切增稠液浸渍的高性能纤维织物。2.如权利要求1所述的复合防弹材料，其特征在于：所述中层与所述底层材料的厚度比为2：1。3.如权利要求1或2所述的复合防弹材料，其特征在于：所述面层为铝片。4.如权利要求3所述的复合防弹材料，其特征在于：所述面层，厚度为1.5mm～2mm，采用鳞甲片结构铺设。5.如权利要求1、2、4任一所述的复合防弹材料，其特征在于：所述中层为Kevlar织物。6.如权利要求5所述的所述的复合防弹材料，其特征在于：所述织物的纤维线密度为93TEX，密度为10.5×10.5根/cm，织物的克重为201g/m2。7.如权利要求1、2、4、6任一所述的复合防弹材料，其特征在于：所述底层为STF浸渍的Kevlar织物。8.如权利要求7所述的复合防弹材料，其特征在于：所述STF由纳...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆振乾，袁子顺，宋孝浜，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32