[发明专利]一种防弹单元及其制造工艺

说明书

一种防弹单元及其制造工艺，属于防护装备技术领域；所述防弹单元由表及里依次包括超硬涂层、陶瓷面板、碳纤维复合材料组成的支撑层、芳纶纤维材料组成的散能层、超高分子量聚乙烯纤维材料组成的吸能层，且所述防弹单元的面密度为38～40kg/cm2。本发明在38～42kg/m²的面密度情况下，利用多层防护机制，成功防护12.7穿甲燃烧弹的侵彻。

技术领域

本发明专利涉及一种防弹材料及其制备方法，尤其是涉及一种复合结构防弹单元及其制备工艺。

背景资料

防弹材料是提高人员及装备战场生存能力的关键要素，各国都在大力研发。装甲钢作为第一代防弹材料，在二次世界大战之前作为坦克防护壳体发挥了应有的作用。但是，装甲钢密度太高，厚厚的钢板大幅度增加了车辆的重量，降低了车辆的战术机动性。

陶瓷作为新一代防弹材料，因其硬度高、模量高、密度低，成为防弹复合装甲的核心材料。在目前已有的各种防弹陶瓷中，碳化硼(B4C)陶瓷具有最小的比重、最高的硬度和弹性模量，是新一代高吸能复合装甲的首选材料，在人体防护、飞机及车辆防护装甲等防护领域有广泛的应用前景。

然而，当弹头击中陶瓷板时，陶瓷板通常会裂解成很多碎片，导致一整块材料的破碎、脱落，因此，单独的陶瓷层并不能作为抗弹装甲。一般的做法是将陶瓷材料粘接到金属板或复合材料板表面，依赖其高耐磨高硬度毁伤碎裂弹丸并降低弹丸的运动速度，再通过背板对降速后的弹丸进行捕捉。

目前，人们已经提出了各种复合装甲的解决方案。申请号为CN 02256789.5的实用新型专利公开了一种复合材料防弹装甲板，由碳化硼材料、碳纤维铺层和超高分子量聚乙烯纤维板组成，专利没有给出装甲板的工艺细节，无论对于哪种枪弹，这种结构通常需要增加背板的厚度才能实现对弹丸的捕获，所以其防弹效果不佳。

又如申请号为CN200520037954.6的实用新型专利公开了一种多层结构复合材料防弹板，公开了一种软硬交替的五层结构，其中的陶瓷薄板厚度为1mm。但是，从目前的实验数据及相关公开文献表明，这种相互分离的陶瓷薄板无法防止高速子弹的侵彻而难以发挥作用。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开一种复合结构防弹单元，面密度为38～42kg/m²，能够应对12.7mm口径穿甲燃烧弹减速弹的侵袭，或者与其动能类似的炮弹碎片，或者其他中小型口径弹丸。

一种防弹单元，所述防弹单元由表及里依次包括超硬涂层、陶瓷面板、碳纤维复合材料组成的支撑层、芳纶纤维材料组成的散能层、超高分子量聚乙烯纤维材料组成的吸能层，且所述防弹单元的面密度为38～40kg/cm²。

作为一种防弹单元的优选技术方案，所述陶瓷面板由碳化硼/二硼化钛复合陶瓷组成，所述陶瓷面板面密度占所述防弹单元总面密度的60～75％；所述支撑层的面密度占所述防弹单元总面密度的8～20％；所述散能层的面密度占所述防弹单元总面密度的7～15％；所述吸能层的面密度占所述防弹单元总面密度的的10～15％。

作为一种防弹单元的优选技术方案，所述超硬涂层包括涂覆在所述陶瓷面板迎弹面上的金刚石颗粒涂层，所述金刚石颗粒涂层粘结在所述陶瓷面板上。

作为一种防弹单元的优选技术方案，所述支撑层包括和所述陶瓷面板贴合的碳纤维L和与所述散能层贴合的碳纤维H，所述碳纤维H的面密度≥0.40kg/m2，拉伸断裂强力≥2800N/50mm，碳纤维L的面密度≥0.22kg/m2，拉伸断裂强力≥1700N/50mm。

作为一种防弹单元的优选技术方案，所述碳纤维L的层数为2～4层，所述碳纤维H的层数为6～10层。