[发明专利]一种预应力三维约束防弹装甲板的制备方法

说明书

一种预应力三维约束防弹材料的制备方法，是采用芳纶纤维制备成预应力约束预浸料，然后制备陶瓷预制体，并对陶瓷预制体进行拼接预紧成拼接陶瓷体，依次将脱模布、芳纶止裂布、环氧胶膜、拼接陶瓷体、胶膜、芳纶止裂布、胶膜和背板铺层进行复合处理，最后采用芳纶编织带在成型后的模块表面进行三维缠绕，制备陶瓷预制体是采用预应力约束预浸料居中排布在陶瓷厚度方向上，均匀局缠绕3‑5周。本发明的预应力约束轻型复合装甲具有轻量化、抗多发弹等优点，面密度仅38.9kg/m²，厚度仅22mm，500mm*600mm装甲板可有效防御6发53式7.62mm穿燃弹连续射击，适用于各型装备对穿甲弹的防护需求，提高战场生存率。

技术领域

本发明涉及防弹材料技术领域，具体涉及一种预应力三维约束防弹装甲板的制备方法。

背景技术

在装甲防护领域，轻型复合装甲主要应用于坦克装甲车辆、武装直升机以及舰船关键部位防护，有效地方各种小口径弹丸及破片的毁伤，从而保护人员及设备，提高战场生存力；此外，装甲轻量化是现代战争对装甲装备提出的重要要求，重量是影响装甲装备实现战场快速反应能力的主要因素之一，因而在满足高抗弹性能的前提下，要就装甲装备具有轻量化、高性能化、高机动灵活性。目前，国内外装甲防护领域，主要采用氧化铝、碳化硅、碳化硼等抗弹陶瓷作为迎弹面材料、玻纤、尼龙、芳纶、超高分子量聚乙烯等纤维增强复合材料背板或装甲钢、装甲铝作为背板的经典的三明治复合结构制备轻型复合装甲。存在防多发弹性能较差、弹丸打击后整体性较差易失效等缺陷。在严酷的战场环境下，对各种先进小口径枪弹的密集打击，防护性能有限，严重影响作战效能，且防弹材料过于厚重，降低了装甲设备的机动灵活性。

发明内容

本发明目的在于提供一种预应力三维约束防弹装甲板的制备方法。制备的防弹材料具有低背凸、抗多发弹，薄型轻质等特点。

本发明目的通过如下技术方案实现：

一种预应力三维约束防弹材料的制备方法，其特征在于：采用芳纶纤维制备成预应力约束预浸料，然后制备陶瓷预制体，并对陶瓷预制体进行拼接预紧成拼接陶瓷体，依次将脱模布、芳纶止裂布、环氧胶膜、拼接陶瓷体、胶膜、芳纶止裂布、胶膜和背板铺层进行复合处理，最后采用芳纶编织带在成型后的模块表面进行三维缠绕，所述制备陶瓷预制体是将正六边形或正方形的碳化硼陶瓷水平水放置，采用预应力约束预浸料沿纬度方向剪裁为宽度低于陶瓷1mm的单向预浸带，居中排布在陶瓷厚度方向上，均匀局缠绕3-5周。

由于高速弹丸在击打装甲时，由于陶瓷抗弹性能较差、易碎，含有较大能量的应力波冲击对装甲造成了严重破坏，且PE背板出现较大的背凸，破坏了复合装甲的整体结构，使得复合装甲无法承受连续多发弹丸击打。本发明通过在每一块正多边形陶瓷侧面缠绕预应力约束预浸料进行缠绕，实现对于每一个陶瓷体内单个陶瓷上的内应力集中不扩散，并通过最终的三维约束，实现了被约束的内应力二次集中，在受到弹丸击打时，集中的内应力集中在垂直方向上有效抵御了弹丸应力波作用，使得应力波径向扩散受到抑制，有效降低背凸，且应力波受到了预应力约束预浸料的缠绕作用的抑制，在侧向位移减少，从而降低了应力波造成陶瓷的碎裂范围，从而实现抵御对连续弹丸击打。

所述背板为超高分子聚乙烯板或芳纶板。

进一步，所述胶膜为聚氨酯和乙酸乙烯共聚物按任意比例组成的聚氨酯/EVA胶膜或者环氧胶膜。

进一步，上述芳纶编织带的面密度为600-2400g/m²，预浸树脂幅宽为5-20mm，所述三维缠绕具体是在模压模块的长度和宽度方向各进行一轮缠绕。

进一步，上述制备预应力约束预浸料是将聚乙烯醇缩丁醛、PVB树脂、固化剂按照质量比为2-5:1-2:0.2-0.3混合后，溶解与丙酮中形成混合液，采用卧式浸胶机对芳纶纤维进行浸胶制备单向预浸料。