[发明专利]一种基于氧化物长丝增强陶瓷复合材料的防弹插板及制备方法

说明书

本发明涉及一种基于氧化物长丝增强陶瓷复合材料的防弹插板及制备方法，其中防弹插板自迎爆面至被爆面依次包括相互粘接的封装层、陶瓷层、缓冲层、韧性层，其中封装层为Kevlar布结合聚脲涂层结构；陶瓷层为连续氧化铝连续长丝增强氧化铝基复合材料；缓冲层为无机纤维增强二氧化硅气凝复合材料；韧性层为超高分子量聚乙烯纤维织物。与现有技术相比，本发明本技术方案采用氧化铝连续长丝增强氧化铝陶瓷防弹材料，有效提高了氧化铝防弹陶瓷的韧性，从而显著降低侵彻深度，提高复合靶板的防弹性能。

技术领域

本发明涉及陶瓷防弹插板领域，尤其是涉及一种基于氧化物长丝增强陶瓷复合材料的防弹插板及制备方法。

背景技术

防弹插板是保护单兵躯体部位免受子弹侵袭的重要防护装备，通常和防弹衣或者战术背心一起使用。防弹插板可提高单兵的作战能力和生存能力，在减少部队伤亡和增强战斗力方面发挥着重要的作用。传统的防弹插板为单层材质，因其材质和结构较为单一，虽可进行部分防护，但其重量较大、刚性较大且性能不稳定，难以满足现代化军事作战需求。

因此，复合或组合结构防弹插板是当下和未来发展的重点。复合防弹插板的核心层是防弹层。防弹层按照材质可分为：金属、高性能纤维和陶瓷。金属防弹板防弹(如装甲钢、铝合金、钛合金)性能好，且制造成本低，但金属材料密度普遍较大，防弹衣过重对士兵机动性影响较大。尼龙、凯夫拉、超高分子量聚乙烯纤维、聚酰亚胺纤维等软质纤维材料柔性好，但其在侵彻过程强度容易软化、降低，造成防弹效果减轻。硬质陶瓷材料当前使用较多的是氧化铝陶瓷、碳化硅陶瓷和碳化硼陶瓷等，其中，碳化硅陶瓷和碳化硼防弹陶瓷脆性大，侵彻后容易出现径向和周向裂纹失效，防弹纤维被侵彻时强度降低，容易出现纤维断裂、纤维分层、脱胶和纤维分散等，降低防弹性能等；而氧化铝材料具有相对良好的物理性能和性能、成本低，且可以使用多种技术制造，所以在防弹材料领域得到了广泛的应用。然而，氧化铝密度较高(3.96g/cm³)、断裂韧性差，抗多发弹和消散子弹动能的能力差。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于氧化物长丝增强陶瓷复合材料的防弹插板及制备方法，目的是得到一种具有轻量化、高效防弹和柔性需求的防弹插板。

申请人在构思过程中分析认为，提高硬质氧化铝陶瓷材料的韧性、实现防弹插板轻量化设计是提高单兵防护装备的有效途径。

本技术方案为了解决上述问题，首先通过在氧化铝陶瓷中引入氧化铝长丝制备防弹核心层，提高了防弹核心层韧性；在此基础上，提出了芳纶布/连续长丝增强氧化铝陶瓷/氧化硅气凝胶缓冲层/超高分子量聚乙烯的叠层结构防弹插板，优化防弹插板各叠层组合结构、厚度和连接工艺，有效提升了材料的防弹性能并减轻了材料重量。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明的第一个目的是提供一种基于氧化物长丝增强陶瓷复合材料的防弹插板，自迎爆面至被爆面依次包括相互粘接的封装层、陶瓷层、缓冲层、韧性层，其中具体地：

封装层为Kevlar布结合聚脲涂层结构；

陶瓷层为连续氧化铝连续长丝增强氧化铝基复合材料；

缓冲层为无机纤维增强二氧化硅气凝复合材料；

韧性层为超高分子量聚乙烯纤维织物。

进一步地，所述封装层的厚度为1～5mm；

所述陶瓷层的厚度为5～15mm；

所述缓冲层的厚度为3～10m；

所述韧性层的厚度为8～10mm。

本发明的第二个目的是提供一种上述基于氧化物长丝增强陶瓷复合材料的防弹插板的制备方法，包括以下步骤：

S1：分别制备缓冲层和韧性层；