一种抗冲击碳纤维多层插板结构制造技术

本发明专利技术公开了一种抗冲击碳纤维多层插板结构，由止裂层、传导层和背板按顺序粘结而成，止裂层为由碳化硅连续纤维包覆的碳纤维编制成的碳纤维布；传导层位于止裂层和背板之间，为碳纤维编织而成的正六边形蜂窝；背板为多层碳纤维预浸料。本发明专利技术抗冲击碳纤维多层插板结构由三层碳纤维组成，整体均采用超高模量碳纤维材料，强度高，韧性强，质量轻；插板的背板厚度最大，与人体贴合度高，增加了穿着舒适度，止裂层与冲击物直接接触，碳化硅可降低击穿率，核心层为传导层，采用中空的细密蜂窝状结构，减少了材料的使用量且减少了重量，中空的结构还可以阻隔声波的传导，对内脏具有保护作用。对内脏具有保护作用。对内脏具有保护作用。

【技术实现步骤摘要】
一种抗冲击碳纤维多层插板结构


[0001]本专利技术涉及碳纤维复合材料，尤其涉及一种抗冲击碳纤维多层插板结构。

技术介绍

[0002]蜂窝结构(Cellular Structure)是覆盖二维平面的最佳拓扑结构，设计灵感来自蜂巢的六边形排列结构，是由一个个正六角形单房、房口全朝下或朝向一边、背对背对称排列组合而成的一种结构，这种结构有着优秀的几何力学性能，具有优异的抗冲击等力学性能。
[0003]可穿戴抗冲击插板分为整片式或拼接式。整片式的插板在人员做特殊动作时柔韧性不够，会造成佩戴不舒适。而拼接式的插板在接缝处容易造成漏洞，破坏设备的整体抗冲击性。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术提供一种抗冲击碳纤维多层插板结构，该结构由止裂层、传导层和背板按顺序粘结而成，止裂层为由碳化硅连续纤维包覆的碳纤维编制成的碳纤维布；传导层位于止裂层和背板之间，为碳纤维编织而成的正六边形蜂窝；背板为多层碳纤维预浸料。
[0005]插板具有足够的厚度才能有足够的抗冲击性能，本专利技术止裂层厚度为3
‑
5mm，传导层厚度为8
‑
12mm，背板厚度为3
‑
7mm。所用碳纤维的性能也会影响插板的抗冲击性能，本专利技术所用碳纤维为T300碳纤维或T700碳纤维，丝束规格为1k、3k、6k或12k。
[0006]进一步，本专利技术止裂层中碳化硅连续纤维对止裂层的力学性能有明显的影响，碳化硅连续纤维含量在10
‑
40wt％时止裂层的抗冲击性能最优。
[0007]具体地，本专利技术背板用碳纤维预浸料为环氧树脂碳纤维预浸料，环氧树脂碳纤维预浸料具有良好的黏结性、高强度和加工方便等优点。
[0008]本专利技术抗冲击碳纤维多层插板结构的制备方法包括以下步骤：
[0009]1)制备止裂层
[0010]选取所需规格的碳化硅连续纤维包覆的碳纤维，根据止裂层厚度需求，将纤维编制成纤维布，裁剪成所需形状；
[0011]2)制备传导层
[0012]选取所需规格的碳纤维，将正六边形柱插入底板的槽孔中，将碳纤维按顺序在正六边形柱间穿插编织，每编织一层用压板对纤维进行压紧，压板上设有和底板的槽孔排布和形状一样的通孔，当压紧后的纤维厚度打到所需要求后，将正六边形柱从槽孔中抽出，再去下编织物，即为传导层；
[0013]3)制备背板
[0014]根据厚度需求将若干张所需规格的碳纤维预浸料平铺，60
‑
70℃下预成型30min，冷却后130
‑
170℃固化成型20min，冷却后制得；
[0015]4)制备抗冲击碳纤维多层插板结构
[0016]将步骤2)所得传导层两侧涂覆胶黏剂，与步骤1)所得止裂层和步骤3)所得背板按顺序平铺，50
‑
80℃静压10
‑
30min，自然冷却后裁剪成所需形状，用碳纤维布封边，即得。
[0017]本专利技术的有益效果是：本专利技术抗冲击碳纤维多层插板结构由三层碳纤维组成，整体均采用超高模量碳纤维材料，强度高，韧性强，质量轻；插板的背板厚度最大，与人体贴合度高，增加了穿着舒适度，止裂层与冲击物直接接触，碳化硅可降低击穿率，核心层为传导层，采用中空的细密蜂窝状结构，减少了材料的使用量且减少了重量，中空的结构还可以阻隔声波的传导，对内脏具有保护作用。本专利技术抗冲击碳纤维多层插板结构兼具可穿戴性和足够的抗冲击性，用在防护服、防弹衣、防弹头盔、工兵防爆服、防爆盾等领域。
附图说明
[0018]图1为本专利技术抗冲击碳纤维多层插板结构的示意图，各部分分别为：1、止裂层，2、传导层，3、背板；
[0019]图2为传导层结构平面图；
[0020]图3为传导层成型设备，各部分分别为：4、底板，5、正六边形柱，6、压板，7、通孔；
[0021]图4为底板与正六边形柱的组合示意图，其中，8、槽孔；
[0022]图5为压板的示意图。
具体实施方式
[0023]以下结合实例对本专利技术进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。
[0024]实施例1
[0025]如图1所示，一种抗冲击碳纤维多层插板结构，由止裂层1、传导层2和背板3按顺序粘结而成，止裂层1为由碳化硅连续纤维包覆的碳纤维编制成的碳纤维布；传导层2位于止裂层1和背板3之间，为碳纤维编织而成的正六边形蜂窝，如图2所示；背板3为多层环氧树脂碳纤维预浸料。其中，止裂层1厚度为3mm，采用12k、T300碳纤维，止裂层1中碳化硅含量为40wt％；传导层2厚度为12mm，采用3k、T300碳纤维；背板3厚度为5mm，采用1k、T700碳纤维。
[0026]实施例2
[0027]如图1所示，一种抗冲击碳纤维多层插板结构，由止裂层1、传导层2和背板3按顺序粘结而成，止裂层1为由碳化硅连续纤维包覆的碳纤维编制成的碳纤维布；传导层2位于止裂层1和背板3之间，为碳纤维编织而成的正六边形蜂窝，如图2所示；背板3为多层环氧树脂碳纤维预浸料。其中，止裂层1厚度为5mm，采用3k、T700碳纤维，止裂层1中碳化硅含量为25wt％；传导层2厚度为10mm，采用1k、T700碳纤维；背板3厚度为3mm，采用6k、T300碳纤维。
[0028]实施例3
[0029]如图1所示，一种抗冲击碳纤维多层插板结构，由止裂层1、传导层2和背板3按顺序粘结而成，止裂层1为由碳化硅连续纤维包覆的碳纤维编制成的碳纤维布；传导层2位于止裂层1和背板3之间，为碳纤维编织而成的正六边形蜂窝，如图2所示；背板3为多层环氧树脂碳纤维预浸料。其中，止裂层1厚度为4mm，采用6k、T700碳纤维，止裂层1中碳化硅含量为10wt％；传导层2厚度为8mm，采用6k、T700碳纤维；背板3厚度为7mm，采用6k、T300碳纤维。
[0030]实施例1
‑
3抗冲击碳纤维多层插板结构的制备方法包括以下步骤：
[0031]1)制备止裂层
[0032]选取所需规格的碳化硅连续纤维包覆的碳纤维，根据止裂层厚度需求，将纤维编制成纤维布，裁剪成所需形状；
[0033]2)制备传导层
[0034]如图3
‑
5所示，选取所需规格的碳纤维，将正六边形柱5插入底板4的槽孔8中，将碳纤维按顺序在正六边形柱5间穿插编织，每编织一层用压板6对纤维进行压紧，压板6上设有和槽孔8排布和形状一样的通孔7，当压紧后的纤维厚度打到所需要求后，将正六边形柱5从槽孔8中抽出，再去下编织物，即为传导层；
[0035]3)制备背板
[0036]根据厚度需求将若干张所需规格的碳纤维预浸料平铺，60
‑
70℃下预成型30min，冷却后130
‑
170℃固化成型20min，冷却后制得；
[0037]4)制备抗冲击碳纤维多层插板结构
[0038]将步骤2)所得传导本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗冲击碳纤维多层插板结构，其特征在于，由止裂层、传导层和背板按顺序粘结而成，所述止裂层为由碳化硅连续纤维包覆的碳纤维编制成的碳纤维布；所述传导层位于所述止裂层和所述背板之间，为碳纤维编织而成的正六边形蜂窝；所述背板为多层碳纤维预浸料。2.根据权利要求1所述的抗冲击碳纤维多层插板结构，其特征在于，所述止裂层厚度为3
‑
5mm，所述传导层厚度为8
‑
12mm，所述背板厚度为3
‑
7mm。3.根据权利要求2所述的抗冲击碳纤维多层插板结构，其特征在于，所述止裂层、传导层和背板所用碳纤维均独立地选自T300碳纤维或T700碳纤维。4.根据权利要求2所述的抗冲击碳纤维多层插板结构，其特征在于，所述止裂层、传导层和背板所用碳纤维均独立地选自1k、3k、6k或12k碳纤维。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的抗冲击碳纤维多层插板结构，其特征在于，所述止裂层中碳化硅含量为10
‑
40wt％。6.根据权利要求1
‑
4任一项所述的抗冲击碳纤维多层插板结构，其特征在于，所述背板用碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦海淋，
申请(专利权)人：鲁东大学，
类型：发明
国别省市：