一种超大尺寸热塑性防弹复合材料板及其制备方法和设备技术

本发明专利技术提供了一种超大尺寸热塑性防弹复合材料板及其制备方法和设备，所述复合材料板由热塑性预浸料层层往复压制而成，所述复合板材的厚度为0.1mm

【技术实现步骤摘要】
一种超大尺寸热塑性防弹复合材料板及其制备方法和设备


[0001]本专利技术属于防弹装甲领域，尤其是涉及一种超大尺寸热塑性防弹复合材料板及其制备方法和设备。

技术介绍

[0002]传统的防弹材料主要包括金属材料和陶瓷材料，虽然两种材料具有优异的抗侵彻性能，但由于金属材料密度高，陶瓷材料脆性大，除无法满足航空航天、车辆以及船舰等领域轻量化的需求，也难以做成超大尺寸板材，限制了在装甲防护领域的广泛应用；高性能纤维增强树脂基复合材料具有高比强度、高比模量、耐冲击性强、以及高度的结构可设计性等优点，尤其是可以满足防弹装甲轻量化发展趋势的要求，而且由于其具有动能吸收性好、无“二次杀伤”效应的特点，从而在防弹领域获得广泛应用。
[0003]高性能纤维防弹复合材料采用常规制备方法压制的板材尺寸具有局限性，压制较大尺寸的防弹复合材料板，就需要吨位上千甚至几千的压机，而且压机属于特种设备，操作设备不但要求操作人员具备资格证书以及丰富的经验，而且设备操作的危险指数也较高，基本难以实现超大尺寸板材的制备，在卫星、直升机、舰船以及车辆防护的应用中只能通过多块板材拼接实现所需的整体结构。现有超大尺寸平板复合机，在进行大尺寸板材压制时只能单向运行，只能进行较薄板材的一次压制，对于较厚板材需多次层层压制，单向运行复合机进行超大尺寸板材层层压制时，板材需重新运送至复合机传送端，板材运送困难，且易造成板材损坏。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术旨在克服现有技术中的缺陷，提出一种超大尺寸热塑性防弹复合材料板及其制备方法和设备。
[0005]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0006]作为本专利技术的第一方面，提供了一种超大尺寸热塑性防弹复合材料板，其由热塑性预浸料层层往复压制而成，所述复合板材的厚度为0.1mm
‑
50mm，幅宽尺寸定义为≥2m。
[0007]优选地，所述热塑性预浸料由树脂基体和增强纤维组成，所述树脂基体为聚氨酯、聚酯、尼龙或聚乙烯中任意一种或几种组合；增强纤维为超高分子量聚乙烯纤维、芳纶、尼龙、PBO纤维、碳纤维或玻璃纤维中的任意一种或几种的组合。
[0008]作为本专利技术的第二方面，提供了制备上述超大尺寸热塑性防弹复合材料板的设备，该设备包括依次设置的第一放卷机构、第一裁切机构、平压机构、第二裁切机构、第二放卷机构；
[0009]所述第一放卷机构和第二放卷机构上均缠绕有热塑性预浸料；
[0010]所述第一裁切结构用于将第一放卷机构退绕的热塑性预浸料裁切至预定尺寸，所述第二裁切机构用于将第二放卷机构退绕的热塑性预浸料裁切至预定尺寸；
[0011]所述平压机构用于将第一裁切结构和第二裁切机构裁切后的热塑性预浸料进行
平压复合。
[0012]进一步的，所述平压机构包括下传送装置、第一预压装置、第二预压装置以及二次平压装置；所述第一预压装置和第二预压装置分别设置在二次平压装置的两侧，所述下传送装置用于向第一预压装置、第二预压装置以及二次平压装置内输入或输出热塑性预浸料。
[0013]进一步的，下传送装置包括若干个第一传送辊以及设置在第一传送辊上的第一传送带。
[0014]进一步的，所述第一预压装置和第二预压装置均包括预压辊，所述预压辊对第一传送带上的热塑性预浸料进行预压。
[0015]进一步的，所述二次平压装置包括设置在第一传送带下方的第一热压辊和设置在第一传送带上方的第二热压辊以及控制第二热压辊升降的升降装置，所述第二热压辊表面设置有第二传送带，所述第二热压辊与第一热压辊配合对第一传送带上的热塑性预浸料进行平压。
[0016]进一步的，所述第一裁切机构和第二裁切机构均包括导辊和裁切装置。
[0017]进一步的，所述第一裁切机构与平压机构之间设置有第一冷却机构以及第二裁切机构与平压机构之间设置有第二冷却机构，所述第一冷却机构和第二冷却机构均包括第二传送辊、冷却辊、第三传送带，所述第三传送带设置在第二传送辊表面，所述冷却辊设置在第三传送带的下方用于冷却复合材料。
[0018]进一步的，所述第三传送带的上料端的上方设置有定位辊。
[0019]进一步的，所述第一传送带、第二传送带和第三传送带的表面均设置有特氟龙带。
[0020]作为本专利技术的第三方面，提供了用上述设备制备超大尺寸热塑性防弹复合材料板的方法，包括如下步骤：
[0021]S1：首层热塑性预浸料裁切：
[0022]将置于第一放卷机构上的热塑性预浸料退绕，依次经过第一裁切机构的导辊和裁切装置，经第一冷却机构的定位辊定位并铺层至第一冷却机构上；
[0023]S2：首层复合材料板压制：
[0024]按照预定尺寸将铺层至第一冷却机构上的热塑性预浸料经裁切装置裁切，经第一冷却机构传送进入平压机构进行复合材料板的压制，之后传送至第二冷却机构冷却后获得复合材料板；
[0025]S3：二层热塑性预浸料裁切：
[0026]将置于第二放卷机构上的热塑性预浸料退绕，依次经过第二裁切机构的导辊和裁切装置，经第二冷却机构的定位辊定位并铺层覆盖至第二冷却机构上的复合材料板表面；
[0027]S4：两层复合材料板压制：
[0028]将铺层至第二冷却机构复合材料板上的热塑性预浸料经第二裁切机构的裁切装置裁切，经第二冷却机构反向运行传送进入平压机构进行复合材料板压制，之后传送至第一冷却机构冷却后获得两层复合材料板的压制；
[0029]S5：重复步骤S1、S2、S3和S4，直至制备得到预定层数或厚度的超大尺寸复合材料板材。
[0030]优选地，所述步骤S2进入平压机构的热塑性预浸料由平压机构的下传送装置将其
传送至第一预压辊预压，再进入二次平压装置进行平压，通过对平压机构中第一热压辊和第二热压辊压力和温度的调控将热塑性预浸料压紧压实，最后传送至第二冷却机构冷却后获得复合材料板。
[0031]优选地，所述步骤S4中进入平压机构的铺有热塑性预浸料的复合材料板由平压机构的下传送装置反向运行将其传送至第二预压辊预压，再进入二次平压装置进行平压，通过对平压机构中第一热压辊和第二热压辊压力和温度的调控将表面的热塑性预浸料压紧压实，最后传送至第一冷却机构冷却后获得两层复合材料板。
[0032]相对于现有技术，本专利技术具有以下优势：
[0033](1)本专利技术通过将热塑性预浸料逐层往复压制，可以实现超大尺寸热塑性防弹复合材料的制备，满足卫星、直升机、舰船以及车辆用超大尺寸整体结构防护板材的需要，无需进行多块板材的组装、粘接或铆接等，同时还可以直接在线进行板材层间结构设计，不但可以大大提升生产效率，降低成本，防护性能也可以得到进一步增强，还满足不同领域的防护需求。
[0034](2)本专利技术超大尺寸热塑性防弹复合材料板制备工艺简单、成本低，即可直接整体用于卫星、直升机、车辆以及舰船等的防护。
附图说明
[0035]构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超大尺寸热塑性防弹复合材料板，其特征在于：所述复合材料板由热塑性预浸料层层往复压制而成，所述复合板材的厚度为0.1mm
‑
50mm，幅宽尺寸定义为≥2m。2.根据权利要求1所述的超大尺寸热塑性防弹复合材料板，其特征在于：所述热塑性预浸料由树脂基体和增强纤维组成，所述树脂基体为聚氨酯、聚酯、尼龙或聚乙烯中任意一种或几种组合；增强纤维为超高分子量聚乙烯纤维、芳纶、尼龙、PBO纤维、碳纤维或玻璃纤维中的任意一种或几种的组合。3.制备权利要求1或2所述的超大尺寸热塑性防弹复合材料板的设备，其特征在于：该设备包括依次设置的第一放卷机构、第一裁切机构、平压机构、第二裁切机构、第二放卷机构；所述第一放卷机构和第二放卷机构上均缠绕有热塑性预浸料；所述第一裁切结构用于将第一放卷机构退绕的热塑性预浸料裁切至预定尺寸，所述第二裁切机构用于将第二放卷机构退绕的热塑性预浸料裁切至预定尺寸；所述平压机构用于将第一裁切结构和第二裁切机构裁切后的热塑性预浸料进行平压复合。4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于：所述平压机构包括下传送装置、第一预压装置、第二预压装置以及二次平压装置；所述第一预压装置和第二预压装置分别设置在二次平压装置的两侧，所述下传送装置用于向第一预压装置、第二预压装置以及二次平压装置内输入或输出热塑性预浸料。5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于：所述下传送装置包括若干个第一传送辊以及设置在第一传送辊上的第一传送带。6.根据权利要求4所述的设备，其特征在于：所述第一预压装置和第二预压装置均包括预压辊，所述预压辊对第一传送带上的热塑性预浸料进行预压。7.根据权利要求4所述的设备，其特征在于：所述二次平压装置包括设置在第一传送带下方的第一热压辊和设置在第一传送带上方的第二热压辊以及控制第二热压辊升降的升降装置，所述第二热压辊表面设置有第二传送带，所述第二热压辊与第一热压辊配合对第一传送带上的热塑性预浸料进行平压；进一步的，所述第一裁切机构和第二裁切机构均包括导辊和裁切装置。8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于：所述第一裁切机构与平压机构之间设置有第一冷却机构以及第二裁切机构与平压机构...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋磊磊，齐长见，赵玉芬，尚博，郝露，
申请(专利权)人：中航装甲科技有限公司，
类型：发明
国别省市：