[发明专利]一种复合防弹单元材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料领域，特别涉及一种复合防弹单元材料及其制备方法。

背景技术

防弹材料是基于高强高模纤维的复合材料，防弹材料一般应用到个体防护上，如防弹衣。防弹材料主要分为软质防弹材料和硬质防弹材料，两者的防弹机理不同。硬质防弹材料主要是利用自身的硬度，改变弹头或者碎片的形状，从而降低其动能并起到防弹的作用，而软质防弹材料主要通过软质防弹材料的形变来起到缓冲作用，吸收投射到其上的子弹或碎片的动能从而达到防弹的目的。

防弹材料的结构可以是由单取向的高强高模纤维构成，例如，高强高模聚乙烯纤维或芳纶纤维。如此的防弹材料具有一定的防弹性能，而防弹材料的每一层所用的树脂胶粘剂为单一的树脂体系，所以防弹材料要么偏软，当受到钢芯弹的贯穿时容易穿透；要么偏硬，穿着舒适性差。

专利US7378147公开了用动态力学分析（DMA）测试方法来测试聚乙烯纱线的的损耗模量。动态力学分析是向样品施加动态应力或应变并分析响应，以便获得作为温度和/或频率函数的机械性能，如储能模量（E′）、损耗模量（E″）和阻尼（tanδ）的技术。

储能模量是材料能够储存施加到材料上的能量，以备将来使用或回弹变形时使用。损耗模量是材料能够耗散施加到它上面的能量的能力，例如，当橡皮泥被拉伸后，不能回到原来的形状所损失的能量。tanδ是储能模量和损耗模量的比值。

专利US7378147的损耗模量的测试是在10或者100弧度/秒的频率下，-150℃到125℃温度范围内和0.025±0.005%的应变值下得到的损耗模量峰值。

防弹纤维的损耗模量虽然和防弹性能有关，但是防弹纤维的损耗模量与树脂胶粘剂的损耗模量的相关性还没有相关报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种软质的复合防弹单元材料，以使得该软质的复合防弹单元材料软硬合适，并且防弹性能也得到提高。

本发明包括一种复合防弹单元材料，由N个两层结构的单元层交叉复合组成，1≤N≤8，其两侧附着有机薄膜，各相邻层的交叉角为45°～90°；其第一层为包覆在第一树脂胶粘剂里的防弹纤维单向带，第二层为包覆在在第二树脂胶粘剂里的防弹纤维单向带，其中第一树脂胶粘剂的拉伸模量低于6MPa，和第二树脂胶粘剂的拉伸模量高于6MPa；第一树脂胶粘剂和第二树脂胶粘剂的损耗模量在测试频率与应变值相同的条件下，30～40℃时和防弹纤维的损耗模量一致。

本发明通过调整树脂胶粘剂的损耗模量和防弹纤维的损耗模量在测试条件相同（测试频率与应变值相同）的情况下，30～40℃时一致，使防弹复合材料性能更优。

作为优选，1≤N≤6，更优选为2≤N≤4。

作为优选，所述防弹纤维的应变敏感率在2.4×10³s^-1时的动态拉应力至少2.4GPa,优选为2.8GPa。

作为优选，所述防弹纤维在应变敏感率在2.4×10³s^-1时，动静态弹性模量比≥1.3。

作为优选，所述防弹纤维的抗拉强度不低于22cN/dtex，优选不低于30cN/dtex，进一步优选不低于32cN/dtex；其拉伸模量不低于750cN/dtex，优选不低于1000cN/dtex，进一步优选不低于1200cN/dtex。

作为优选，所述防弹纤维选自高强高模聚乙烯纤维、芳纶纤维或PBO纤维。

作为优选，所述防弹纤维的声波传导速度至少为10000m/s。更优选，所述防弹纤维具有的声波传导速度至少11000m/s。

作为优选，所述第一树脂胶粘剂具有的拉伸模量低于3MPa。

更优选地，所述第二树脂胶粘剂具有的拉伸模量高于8MPa。

作为优选，所述有机薄膜选自低密度聚乙烯膜、超高分子量聚乙烯膜、双向拉伸聚乙烯膜或聚酯膜。

作为优选，本发明所述复合防弹单元材料其总面密度≤400g/m²；优选总面密度≤200g/m²；含丝率至少70%，优选为72%，最优选为75%。

本发明所述复合防弹单元材料在防弹测试中，应变率在10³s^-1数量级上，因此有必要测试纤维束在高应变率范围内的应变敏感性。优选地，应变率在2.4×10³s^-1时，纤维束的动态拉应力≥2.4GPa，动态应变≥2.0%，动静态弹性模量比≥1.3。