[发明专利]一种含UHMWPE纤维-泡沫铝夹芯的多层复合材料及其应用

说明书

本发明公开了一种含UHMWPE纤维‑泡沫铝夹芯的多层复合材料，由金属面板、夹芯层和金属背板组成；夹芯层依次由上纤维层、泡沫铝层和下纤维层组成；其中，上纤维层和下纤维层均为三维编织复合结构，上纤维层的厚度为1～2mm，下纤维层的厚度为1～2mm，泡沫铝层的厚度为4～5mm。本发明还公开了上述含UHMWPE纤维‑泡沫铝夹芯的多层复合材料在用于制备防爆设备和防冲撞设备中的应用。本发明复合材料质量轻、密度低，在吸收爆炸冲击波和抗破片冲击侵彻方面均有良好表现；可作为舰船舱室、流动银行、运钞车、防爆服以及防弹衣的主体防护材料使用。

技术领域

本发明涉及一种含UHMWPE纤维-泡沫铝夹芯的多层复合材料，还涉及上述材料在用于制备防爆设备和防冲撞设备中的应用，属于轻质材料防护领域。

背景技术

夹层复合材料一般是由夹芯层、面板和背板组成的多层复合材料，夹芯层通常选用低密度且具有吸波、降噪、减震、耐热等功能性材料，如具有优异吸能特性的泡沫材料、蜂窝材料和金属点阵材料等，面板和背板起到提高结构整体性和强度的作用。由于夹芯复合材料具有质量轻、比强度高、比刚度高以及功能可设计性等优点，广泛应用于航空航天领域中空间碎片高速撞击的防护、结构防护性能的提升与完善以及公共安全领域中有限空间内爆炸物的安全防护。

目前研究较多的防护结构和材料主要集中于陶瓷复合材料、泡沫夹芯复合材料、纤维增强复合材料和Whipple防护结构等，上述复合材料往往仅在吸收爆炸冲击波或抗破片冲击侵彻单一方面具有良好的防护性能，而实际情况是，爆炸冲击波常伴随着破片共同作用于防护材料上。因此，基于综合提高复合材料抗爆和抗侵彻性能的防护目标，提出一种新的复合材料，该复合材料既具有良好的吸收爆炸冲击波的性能，又具有良好的抗破片侵彻性能。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种含UHMWPE纤维-泡沫铝夹芯的多层复合材料，该复合材料具有优异的防爆性能和抗破片侵彻性能。

本发明还要解决的技术问题是上述含UHMWPE纤维-泡沫铝夹芯的多层复合材料在用于制备防爆设备和防冲撞设备中的应用。

发明内容：为解决上述技术问题，本发明所采用的技术手段为：

一种含UHMWPE纤维-泡沫铝夹芯的多层复合材料，由金属面板、夹芯层和金属背板组成；所述夹芯层依次由上纤维层、泡沫铝层和下纤维层组成；其中，所述上纤维层和下纤维层均为三维编织复合结构，所述上纤维层的厚度为1～2mm，下纤维层的厚度为1～2mm，泡沫铝层的厚度为4～5mm。

一种含UHMWPE纤维-泡沫铝夹芯的多层复合材料，由金属面板、夹芯层和金属背板组成；所述夹芯层由纤维层和泡沫铝层依次交替排布组成；其中，泡沫铝层位于金属面板一侧或纤维层位于金属面板一侧；所述纤维层为三维编织复合结构，所述纤维层的厚度为2～3mm，泡沫铝层的厚度为4～5mm。

其中，所述金属面板和金属背板均为铝板，铝板的厚度为0.5～1mm。

其中，所述复合材料各层之间采用树脂胶黏固定。

其中，所述泡沫铝层采用如下重量份数的组分混制而成：70～90份铝铁合金粉、50～60份铝粉、10～15份氢氧化铝、3～5份聚酯多元醇、5～8份有机硅酮、6～10份高岭土、4～6份膨胀土、10～15份石灰石粉、5～10份玻璃纤维、10～12份氢氧化镁、10～15份植物纤维、2～4份硫酸亚铁、20～30份活性污泥粉末、3～5份硼酸铝、1～2份氮化铝粉、10～12份聚醋酸乙烯酯乳液、6～10份十二烷基苯磺酸钠、8～10份邻苯二甲酸酐以及6～8份三羟甲基丙烷。

(活性污泥粉末：将收集到的活性污泥过80目筛；过筛后清洗干净；将清洗后的活性污泥置于-80℃下冷冻干燥12h，干燥后研磨成粉。)

其中，所述泡沫铝层的孔隙率为75～80％，孔径为3～5mm。