一种防弹复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种防弹复合材料及其制备方法，所述防弹复合材料由多层UHMWPE纤维布浸润改性聚苯乙烯树脂预聚体后真空固化得到；所述改性聚苯乙烯树脂预聚体由苯乙烯和EVA颗粒加热搅拌均匀后加入引发剂和交联剂后预聚得到。本发明专利技术所制备的防弹复合材料V50值可达623m/s，具有良好的抗弹道侵彻性，且质量轻，其制备方法简便易行，成本低廉，且便于大尺寸和异形件的一次成型，有着良好的应用前景，如用于制备软质防弹衣及防弹装甲等。

Bullet proof composite material and preparation method thereof

The invention relates to a bulletproof composite material and a preparation method thereof, wherein the bulletproof composite material composed of multilayer UHMWPE fiber cloth infiltration modified polystyrene resin prepolymer obtained after vacuum curing; the modified polystyrene resin prepolymer by styrene and EVA particles are heated and stirred uniformly after adding initiator and crosslinking agent obtained prepolymer. The preparation of V50 composite plates value up to 623m/s, with good anti ballistic penetration, and light weight, the preparation method is simple, low cost, and convenient for forming a large size and irregular parts, has a good application prospect, such as for the preparation of soft bulletproof vests and bulletproof armor.

【技术实现步骤摘要】
一种防弹复合材料及其制备方法
本专利技术属于复合材料
，涉及一种防弹复合材料及其制备方法。
技术介绍
现代科技不断进步，对于防护装备，人们除了考虑其防护性能外，轻型、舒适也是使用者和生产商所共同追求的目标。现代防护材料正朝着轻质、高强方向发展。从20世纪70年代开始，由增强纤维和树脂基体复合的树脂基防弹复合材料就已经应用在防护领域，其既具有优良的物理机械性能，又具有相较于金属防弹材料而言更高的比强度和比模量，密度小，能够大大减轻防弹装甲的重量，更具有灵活性。在受子弹冲击时，树脂基防弹复合材料的能量吸收率好，同时其抗震疲劳性和减震性也得到很大提高，且不存在对子弹的二次反弹问题，不造成“二次杀伤”。由于其良好的物理机械性能和化学性能，树脂基防弹复合材料逐渐取代了传统的钢铁和陶瓷而成为防弹主流材料，得到了越来越广泛的应用。超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维，由平均分子量在万以上聚乙烯纺制而成，是继芳纶纤维后出现的另一种高强度、高模量纤维，其密度低、韧性强、耐腐蚀性好、分子结构取向度高，具有比芳纶纤维更优异的防弹特性，因此是制作防弹复合材料的绝佳材料。然而，由于UHMWPE纤维表面平滑，大分子主链上没有极性基团，导致其表面粘接性差，难以与传统树脂基体产生化学键结合。为了充分利用UHMWPE纤维的优势，一般对纤维进行表面处理或对树脂基体进行改性。但对纤维进行表面处理易对纤维力学性能产生不良影响，因此对树脂基体进行改性成为首选方法。目前用于与UHMWPE纤维复合的改性树脂基体很多，如改性环氧树脂、聚乙烯树脂、乙烯基酯树脂等，但现有方法制备的UHMWPE纤维-树脂复合材料仍然存在各种问题，如纤维与树脂界面性差、树脂固化后断裂延伸率小、不耐冲击等，不能满足防弹材料的使用要求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种抗冲击力强、质轻、防弹效果好的防弹复合材料及其制备方法，并且其制备方法简便易行，成本低廉，易于大尺寸或异形件的成型。为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案是：提供一种防弹复合材料，所述防弹复合材料由多层UHMWPE纤维布浸润改性聚苯乙烯树脂预聚体后真空固化得到；所述改性聚苯乙烯树脂预聚体由苯乙烯和EVA颗粒加热搅拌均匀后加入引发剂和交联剂后预聚得到。按上述方案，所述改性聚苯乙烯树脂预聚体的制备方法为：将EVA颗粒和苯乙烯按质量比1:2-4混合后加热至50-80℃，搅拌均匀至无色透明状态，然后向其中加入引发剂和交联剂，继续搅拌至变为乳白色，停止搅拌得到改性聚苯乙烯树脂预聚体。优选的是，所述EVA颗粒和苯乙烯质量比为1:3。按上述方案，所述引发剂为AIBN，加入量为苯乙烯质量的0.5％；所述交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)，加入量为苯乙烯质量的1％。按上述方案，所述防弹复合材料厚度为15-20mm。本专利技术还提供上述防弹复合材料的制备方法，其包括以下步骤：1)制备改性聚苯乙烯树脂预聚体：将苯乙烯和EVA颗粒混合后加热至50-80℃，搅拌均匀至无色透明状态，然后向其中加入引发剂和交联剂，继续搅拌至变为乳白色，停止搅拌得到改性聚苯乙烯树脂预聚体；2)制备防弹复合材料：将UHMWPE纤维布用步骤1)所得改性聚苯乙烯树脂预聚体浸润，然后将多层UHMWPE纤维布堆叠，在真空条件下加热固化得到防弹复合材料。按上述方案，步骤2)真空度为-0.08MPa～-0.01MPa，所述固化工艺为固化温度90-110℃，固化时间4-6h。本专利技术还包括上述防弹复合材料在软质防弹衣及防弹装甲方面的应用。本专利技术的有益效果在于：1、超高分子量聚乙烯纤维是一种高强度、高模量纤维，其密度低、韧性强、耐腐蚀性好、分子结构取向度高，具有比芳纶纤维更优异的防弹特性，但由于UHMWPE纤维表面平滑，大分子主链上没有极性基团，导致其表面粘接性差，难以与传统树脂基体产生化学键结合。本专利技术使用一种改性聚苯乙烯树脂—乙烯醋酸乙烯共聚物(EVA)改性聚苯乙烯树脂，与UHMWPE纤维进行复合，该树脂具有苯乙烯良好的浸润性，可与UHMWPE纤维紧密粘结；同时，该改性树脂克服了传统聚苯乙烯树脂脆性大的缺点，引入柔韧性高、填料相容性好的EVA，所制备的防弹复合材料V50值可达623m/s，具有良好的抗弹道侵彻性，且质量轻；2、本专利技术制备方法简便易行，成本低廉，且便于大尺寸和异形件的一次成型，有着良好的应用前景，如用于制备软质防弹衣及防弹装甲等。具体实施方式为使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合实施例对本专利技术作进一步详细描述。实施例1制备一种防弹复合材料，步骤如下：(1)将UHMWPE纤维布(厚度为0.5mm)裁剪成20cm×20cm的方形布，放置在50℃烘箱中烘10min以减少纤维中的水分；(2)采用减压蒸馏法将苯乙烯(分析纯)提纯后至于5℃下保存待用，将25gEVA颗粒和75g提纯后的苯乙烯置于烧杯中，然后将烧杯置于70℃油浴锅中搅拌均匀至无色透明状态，再向其中加入0.375gAIBN和0.75gTAIC，继续搅拌至颜色变为乳白色，停止搅拌，制备出改性聚苯乙烯树脂预聚体；(3)将平板玻璃模具至于丙酮溶液中超声清洗10min，模具干燥后在平板玻璃模具四周贴上黑色密封胶，随后在模具内玻璃上均匀涂上一层脱模剂，待其自然风干，将已去除水分的UHMWPE纤维布置于平板玻璃模具上，用刮板将制备的改性聚苯乙烯树脂预聚体均匀刮在UHMWPE纤维布上，使其完全浸润，然后将UHMWPE纤维布层层堆叠，共堆叠26层，随后在堆叠好的UHMWPE纤维布上平铺一层脱模布，根据试样大小在合适位置放置一根真空管，最后用真空袋将整个试样密封；(4)将真空管连接真空泵抽真空，使整个体系的真空度达到-0.08MPa，保持30min后将真空管密封，将整个模具置于烘箱中按照固化温度100℃，固化时间4h进行固化，待样品固化完全后，冷却并脱模，得到防弹复合材料，厚度为15.4mm。将本实施例所制备的防弹复合材料使用发射器型号为56式弹道发射枪，口径7.62mm，钢芯弹质量为5.59g进行弹道侵彻实验，子弹射击距离为5m。测试内容为V50，即穿透概率为50％的子弹速度，常用来分析防弹性能的差异。实验结果表明：该防弹复合材料V50值为623m/s，防弹复合材料面密度为23.7Kg/m2，单位面密度吸能为61J·m2/kg，平均剥离强度为18.4N/5mm。注：防弹复合材料的剥离性能参考GB8808-88软质复合塑料材料剥离试验方法进行，参考试验标准GB/T2791-1995胶粘剂T型剥离强度试验方法，采取T型剥离强度测试。试样规格为：长度为200mm，宽度25mm，厚度2～3mm，测试拉伸速度为100mm/min。实施例2制备一种防弹复合材料，其余条件与实施例1相同，不同之处在于EVA和苯乙烯质量比为1:4。将所制备的防弹复合材料进行剥离强度测试，测试方法同实施例1，测得其剥离强度为16.7N/5mm。实施例3制备一种防弹复合材料，其余条件与实施例1相同，不同之处在于EVA和苯乙烯质量比为3:7。将所制备的防弹复合材料进行剥离强度测试，测试方法同实施例1，测得其剥离强度为13.8N/5mm。可见，本专利技术提供了一种防弹性能优良、成型工艺简单的高性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种防弹复合材料，其特征在于，所述防弹复合材料由多层UHMWPE纤维布浸润改性聚苯乙烯树脂预聚体后真空固化得到；所述改性聚苯乙烯树脂预聚体由苯乙烯和EVA颗粒加热搅拌均匀后加入引发剂和交联剂后预聚得到。

【技术特征摘要】
1.一种防弹复合材料，其特征在于，所述防弹复合材料由多层UHMWPE纤维布浸润改性聚苯乙烯树脂预聚体后真空固化得到；所述改性聚苯乙烯树脂预聚体由苯乙烯和EVA颗粒加热搅拌均匀后加入引发剂和交联剂后预聚得到。2.根据权利要求1所述的防弹复合材料，其特征在于所述改性聚苯乙烯树脂预聚体的制备方法为：将EVA颗粒和苯乙烯按质量比1:2-4混合后加热至50-80℃，搅拌均匀至无色透明状态，然后向其中加入引发剂和交联剂，继续搅拌至变为乳白色，停止搅拌得到改性聚苯乙烯树脂预聚体。3.根据权利要求2所述的防弹复合材料，其特征在于所述EVA颗粒与苯乙烯质量比为1:3。4.根据权利要求2所述的防弹复合材料，其特征在于所述引发剂为AIBN，加入量为苯乙烯质量的0.5％；所述交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯，加入量为苯乙烯质量的1％。5.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐任信，江琦，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42