[发明专利]一种回弹性抗弹混杂复合材料

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种防弹材料，尤其是涉及一种具有回弹性功能的抗弹混杂复合材料。

背景资料

现代战争中，防弹装甲材料是不可缺少的生存之本，是军事武器的关键技术之一。以空军为例，随着地面防空力量的不断增强，对地攻击的军机面临着强大的地面火力，故而必须装备先进的防弹装甲材料，以便提高其抗弹生存能力。从装甲材料的李晟发展来看，从传统的金属材料(钢、铝)，到现在先进的陶瓷材料、复合材料(聚合物基、金属基、陶瓷基)，装甲材料一直向着轻量、高效的方向发展，装甲系统的轻量、高效对提高军机、坦克、装甲车辆以及作战人员的机动性、攻击力、战场生存力来说至关重要。金属是现代装甲最主要使用的材料，从普通钢装甲发展到高硬度钢装甲，双硬度钢复合装甲乃至钛合金装甲，其防护能力不断提高。金属防弹材料对于坦克、军舰、装甲车等的防护起到了重要的作用、而对于军机和人体的近身防护，由于密度较大，因此会影响战术性能发挥。随后出现的防弹陶瓷、复合防弹材料以其较轻的质量及优异的性能价格比，而逐渐在众多领域取代了金属装甲。

多层组合防护作为吸能减压装置已有近几十年的应用，国内外对多层防护结果的性能也从不同角度进行了分析研究，如Guruprasad等人人提出了一种新型的吸能装置，在爆炸载荷作用下对其性能进行了分析讨论；Holmquist等人在进行材料本构模型的研究中，对子弹侵彻多层介质的问题进行了分析，主要考虑了多层介质靶的损伤破坏对侵彻的影响；Gupta与Ding借助于数值模拟对冲击波在多层介质中的衰减性能进行表征，提出了探索性的判定方法。由于应力波在多层介质中的传播问题存在载荷与介质的耦合，以及多层组合介质自身较复杂的边值条件等难点，特别是对于泡沫材料在冲击载荷作用下的动态响应。

申请号为201010147708.1的专利公开了一种阻燃高回弹泡沫材料，其特征在于是由聚醚多元醇、交联剂、复合胺催化剂和改性MDI混合组成的聚氨酯泡沫材料。尽管其同样具有回弹性，但是却无法更好的抵抗子弹的冲击。而选用回弹性抗弹混杂材料，将吸能层和内置反弹层结合，并加固了层与层之间的粘结，更能充分发挥材料的优异性能。

申请号为99101874.5的专利公开了一种具有优良的低回弹性，用作冲技能吸收材料、隔音材料和防震材料的低回弹性聚氨酯泡沫。但是这种材料比较单一，无法满足军工上对于防弹性能的要求。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开一种回弹性抗弹混杂复合材料，其特征在于由五层结构组成，分别是表面层、碰撞层、吸能层、内置反弹层、抵抗层。面密度为60～90Kg/m2，能够应对7.62mm、12.7mm、14.5mm等中小型口径穿甲燃烧弹，或者与其动能类似的炮弹碎片，或者其他中小型口径弹丸。本发明所述的复合结构防弹材料，各层通过粘结剂牢固粘接，表面层10由刚玉或碳化硅或碳化硼元件组成，陶瓷元件可以是颗粒状，也可以是板状，颗粒包括球形、两端面平行的柱形、两端面鼓起的柱形，空心的柱形，优先选用两端面鼓起的刚玉陶瓷柱，陶瓷柱的直径为10～20mm；碰撞层20由TC4钛合金或纤维复合材料组成，对于小口径穿甲燃烧弹，优先选用碳纤维复合材料或凯夫拉纤维复合材料，对于中口径穿甲燃烧弹，优先选用TC4钛合金；吸能层30由通孔泡沫金属铝或硅橡胶泡沫板组成，优先选用通孔泡沫金属铝；内置反弹层40由硅橡胶或天然橡胶组成，渗入吸能层通孔泡沫底部部分，优先选用硅橡胶；抵抗层50由TC4钛合金或纤维复合材料组成，对于小口径穿甲燃烧弹或面密度要求较低的复合结构防弹材料，优先选用碳纤维或凯夫拉纤维复合材料，对于中口径穿甲燃烧弹，优先选用TC4钛合金。各层的厚度随着穿甲燃烧弹的口径不同而各有差异，表面层10厚度为10～20mm，碰撞层20厚度为2～5mm，吸能层30厚度为10～30mm，内置反弹层40厚度为5～20mm，抵抗层50厚度为1～4mm。

泡沫铝具有优异的物理性能、化学性能和力学性能以及可回收性。其具有高阻尼减震性能及冲击能量吸收率，阻尼性能为金属铝的5-10倍，孔隙率为84％的泡沫铝发生50％变型时，可吸收2.5MJ/M3C以上的能量。而将橡胶类粘弹性大的物质注入到泡沫铝后，其吸能反弹的效果更加显著。

本发明优点在于：(1)轻质高强，能够抵抗大载荷的冲击；(2)多孔泡沫结构板具有能量吸收性、轻质、耐冲击、可回收性等性能；(3)各材料性能相互补充，避免了单一材料的脆性等缺点，从而共同发挥其作用。

附图说明

图1回弹性抗弹复合材料示意图