【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及防弹装甲，特别是涉及一种具有连续纤维结构缓冲材料的防弹装甲及其制备方法。
技术介绍
1、随着防护装备的升级，子弹对防护装备的穿透能力下降，由子弹撞击引起的非穿透性损伤的问题日益突出，即形成非贯穿性损伤。非贯穿性损伤是子弹在击中目标后会产生极大的冲击力，这种冲击力作用于人体所产生的伤害。这种伤害不呈现出贯穿性，但会造成内伤，重者危及生命。所以防止非贯穿性损伤也是防弹装甲防弹性能的一个重要方面。
2、传统的防弹装甲多采用泡沫塑料作为防止非贯穿性损伤的抗凹陷层，但泡沫塑料本身强度低，没有任何的防弹性能，只能通过增加厚度来缓解子弹的冲击波对人体的冲击，并且泡沫塑料在子弹的冲击过程中容易开裂，因此无法实现装甲的轻量化和抗多发弹侵彻的效果。
3、由此可见，上述现有的防弹装甲显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种新的具有连续纤维结构缓冲材料的防弹装甲及其制备方法，使其能克服现有防弹装甲无法实现装甲轻量化和抗多发弹侵彻的缺陷，成为当前业界极需改进的目标。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是提供一种具有连续纤维结构缓冲材料的防弹装甲，使其通过蜂窝状3d结构缓冲材料代替现有的泡沫塑料抗凹陷层，既达到轻量化要求，又不易开裂，能抵抗多发弹的侵彻，防弹效果更优，从而克服现有的防弹装甲的不足。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供一种具有连续纤维结构缓冲材料的防弹装甲，包括从迎弹面到背弹面依次设置的抗穿透层、界面层、抗凹陷层
3、进一步改进，所述抗凹陷层的三维立体织物采用蜂窝状3d结构材料。
4、进一步改进，所述蜂窝状3d结构材料的面外方向与所述防弹装甲的表面平行。
5、进一步改进，所述蜂窝状3d结构材料的结构单元形状为六边形、三角形、正方形或其它多边形，且结构单元形状的边长为2-10mm。
6、进一步改进，所述蜂窝状3d结构材料的制备方法为：
7、采用立体织造方法织造连续的单层或多层蜂窝结构，单层或多层蜂窝结构层叠成整体的蜂窝状3d结构；或者，
8、采用纤维长丝或其预浸料按照纤维芯模的顺序直接在三维模具上均匀铺层，形成蜂窝状3d结构；或者，
9、采用多层平纹织物或其预浸料按照蜂窝结构并结合芯模，进行间隔粘接，形成蜂窝状3d结构。
10、进一步改进，所述抗穿透层作为迎弹面，主要用于阻止子弹的穿透。本申请选用高性能纤维增强热塑性树脂基复合材料。所述界面层采用纤维集合体，其一侧浸润与所述抗穿透层具有相同或相似性能的热塑性树脂，其另一侧浸润与所述抗凹陷层具有相同或相似性能的热固性树脂。即所述界面层采用表面经过处理的纤维集合体，以克服抗穿透层和抗凹陷层所用的树脂基体不同，能使得抗穿透层和抗凹陷层具有良好的界面结合能力。所述抗凹陷层的三维立体织物的环向和轴向纤维均采用uhmwpe纤维、芳纶纤维、杂环芳纶纤维、pbo纤维或pi纤维中的一种或多种，较优为环向纤维采用uhmwpe纤维，轴向纤维采用芳纶纤维。利用这些高性能纤维本身防弹性能优且轻量化的特性，与三维立体织物中连续纤维之间相互束缚的特性，使其形成的抗凹陷层能将子弹对人体的非贯穿性损伤降低至最低。所述蒙皮层贴合在装甲的背弹面，与所述抗凹陷层紧密相连，具有较好的韧性和抗变形能力。所述蒙皮层采用高性能纤维增强树脂基复合材料。
11、进一步改进，所述抗穿透层的高性能纤维采用uhmwpe纤维、芳纶纤维、杂环芳纶纤维、pbo纤维中的一种或多种。最优选为uhmwpe纤维，以适应轻量化要求。
12、进一步改进，所述蒙皮层的高性能纤维采用芳纶纤维、杂环芳纶纤维、pbo纤维中的一种或多种，所述蒙皮层的树脂为热塑性树脂或者热固性树脂。所述蒙皮层优选采用芳纶纤维增强热塑性树脂基复合材料。
13、进一步改进，所述防弹装甲为防弹胸插板、防弹头盔。
14、作为本申请的又一改进，本专利技术还提供一种具有连续纤维结构缓冲材料的防弹装甲的制备方法，所述方法包括如下步骤：
15、(1)根据防弹性能设计合理的高性能纤维增强热塑性树脂基复合材料的层数，层叠后放置于模具中，压制成型，即得所述抗穿透层；
16、(2)将界面层的一侧浸润与所述抗穿透层具有相同或相似性能的热塑性树脂后，与所述抗穿透层紧贴，一同置于压机或真空袋中成型；
17、(3)再将界面层的另一侧浸润与所述抗凹陷层具有相同或相似性能的热固性树脂，与所述抗凹陷层的面外方向一侧紧贴，一同置于压机或真空袋中成型；
18、(4)再将所述蒙皮层紧贴在所述抗凹陷层的面外方向另一侧，将整个装甲放入真空袋或热压罐中，进行最终防弹装甲的固化成型。
19、进一步改进，所述抗凹陷层的制备方法为：
20、采用立体织造方法织造连续的单层或多层蜂窝结构，单层或多层蜂窝结构层叠成整体的蜂窝状3d结构，再浸润热固性树脂，采用复合材料成型方式固化成型；或者，
21、采用纤维长丝或其预浸料按照纤维芯模的顺序直接在三维模具上均匀铺层而成，得到蜂窝状3d结构，再浸润热固性树脂，采用复合材料成型方式固化成型；或者，
22、采用多层平纹织物或其预浸料按照蜂窝结构并结合芯模，进行间隔粘接而成，得到蜂窝状3d结构，再浸润热固性树脂，采用复合材料成型方式固化成型。
23、采用这样的设计后，本专利技术至少具有以下优点：
24、1.本专利技术具有连续纤维结构缓冲材料的防弹装甲通过在装甲的背弹面添加具有连续纤维结构的三维立体织物增强热固性树脂基复合材料作为抗凹陷层，保证抗凹陷层具有良好的刚性，并且三维立体织物中纤维为连续纤维，连续纤维之间相互织造而成，当受到弹丸冲击时，纤维本身具有良好的拉伸性能以及相互之间具有很好的束缚作用，保证抗凹陷层优异的抗变形能力，背衬胶泥的凹陷小，抵抗多发弹侵彻的效果优，从而减小对人体的非贯穿性损伤。
25、2.还通过采用蜂窝状3d立体结构材料，尤其是将蜂窝状3d结构材料的面外方向与防弹装甲的表面平行时，能更好的满足抗凹陷层的抗变形能力，结构稳固度高，能更有效的满足抗凹陷层的抗变形能力，降低非贯穿性损伤。其中采用uhmwpe纤维和芳纶纤维混杂制成的三维立体织物作为抗凹陷层，既能达到轻量化要求，又不易开裂，能抵抗多发弹的侵彻，防弹效果更优。
26、3.还通过界面层两侧浸润不同类型的树脂，能保证抗穿透层与抗凹陷层之间的良好界面结合能力，进一步提升防弹装甲的防弹性能。
27、4.还通过采用连续的高性能纤维制造抗凹陷结构中的三维立体织物，与传统抗凹陷材料相比，除降低背衬胶泥的凹陷深度、减小非贯穿性损伤外，还可以提升防弹性能，达到轻量化的要求。
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1.一种具有连续纤维结构缓冲材料的防弹装甲，其特征在于，包括从迎弹面到背弹面依次设置的抗穿透层、界面层、抗凹陷层和蒙皮层，所述抗凹陷层采用具有连续纤维结构的三维立体织物增强热固性树脂基复合材料。
2.根据权利要求1所述的具有连续纤维结构缓冲材料的防弹装甲，其特征在于，所述抗凹陷层的三维立体织物采用蜂窝状3D结构材料。
3.根据权利要求2所述的具有连续纤维结构缓冲材料的防弹装甲，其特征在于，所述蜂窝状3D结构材料的面外方向与所述防弹装甲的表面平行。
4.根据权利要求2所述的具有连续纤维结构缓冲材料的防弹装甲，其特征在于，所述蜂窝状3D结构材料的结构单元形状为六边形、三角形、正方形或其它多边形，且结构单元形状的边长为2-10mm。
5.根据权利要求2所述的具有连续纤维结构缓冲材料的防弹装甲，其特征在于，所述蜂窝状3D结构材料的制备方法为：
6.根据权利要求1至5任一项所述的具有连续纤维结构缓冲材料的防弹装甲，其特征在于，所述抗穿透层采用高性能纤维增强热塑性树脂基复合材料，所述界面层采用纤维集合体，其一侧浸润与所述抗穿透层具有
7.根据权利要求6所述的具有连续纤维结构缓冲材料的防弹装甲，其特征在于，所述抗穿透层的高性能纤维采用UHMWPE纤维、芳纶纤维、杂环芳纶纤维、PBO纤维中的一种或多种，所述蒙皮层的高性能纤维采用芳纶纤维、杂环芳纶纤维、PBO纤维中的一种或多种，所述蒙皮层的树脂采用热塑性树脂或热固性树脂。
8.根据权利要求6所述的具有连续纤维结构缓冲材料的防弹装甲，其特征在于，所述防弹装甲为防弹胸插板、防弹头盔。
9.根据权利要求1至8任一项所述的具有连续纤维结构缓冲材料的防弹装甲的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
10.根据权利要求9所述的具有连续纤维结构缓冲材料的防弹装甲的制备方法，其特征在于，所述抗凹陷层的制备方法为：
...【技术特征摘要】
1.一种具有连续纤维结构缓冲材料的防弹装甲，其特征在于，包括从迎弹面到背弹面依次设置的抗穿透层、界面层、抗凹陷层和蒙皮层，所述抗凹陷层采用具有连续纤维结构的三维立体织物增强热固性树脂基复合材料。
2.根据权利要求1所述的具有连续纤维结构缓冲材料的防弹装甲，其特征在于，所述抗凹陷层的三维立体织物采用蜂窝状3d结构材料。
3.根据权利要求2所述的具有连续纤维结构缓冲材料的防弹装甲，其特征在于，所述蜂窝状3d结构材料的面外方向与所述防弹装甲的表面平行。
4.根据权利要求2所述的具有连续纤维结构缓冲材料的防弹装甲，其特征在于，所述蜂窝状3d结构材料的结构单元形状为六边形、三角形、正方形或其它多边形，且结构单元形状的边长为2-10mm。
5.根据权利要求2所述的具有连续纤维结构缓冲材料的防弹装甲，其特征在于，所述蜂窝状3d结构材料的制备方法为：
6.根据权利要求1至5任一项所述的具有连续纤维结构缓冲材料的防弹装甲，其特征在于，所述抗穿透层采用高性能纤维增强热塑性树脂基复合材料，所述界面层采用纤维集合体...
【专利技术属性】
技术研发人员：周庆，刘婷，万喜莉，郭敬，马志远，
申请(专利权)人：北京普诺泰新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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