一种多角度纤维混叠防弹盔壳的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种多角度纤维混叠防弹盔壳的制备方法，尤其是一种以碳纤维、芳纶纤维、高强聚乙烯纤维不同铺叠角度纤维混叠的防弹盔壳。
【背景技术】
[0002]军用防弹头盔是装备部队的作战人员必需的生命防护装备，战场上士兵佩戴防弹头盔的伤亡率和死亡率会明显下降。复合材料的防弹头盔通常由多层高性能纤维织物层叠复合而成，盔壳具有明显的层状结构特点。随着防弹头盔向智能化发展，防弹头盔的发展方向主要朝向扩大防护面积、改善舒适性、减小头盔质量、提高环境适应性、战术适用性和防侦视性等几个方面。其中盔壳应用的碳纤维、芳纶纤维、高强聚乙烯纤维的复合结构，利用了碳纤维的高抗剪切强度和芳纶、高强聚乙烯的高抗拉强度以及适当的变形能力，而且多种纤维共用，互相取长补短，可充分发挥各组分材料的优良特性。另外树脂基体双酚A环氧乙烯基酯879具有良好的抗冲击韧性、耐开裂性能。增强材料和基体优势的结合最终使防弹头盔达到质轻高强、提高防弹性能且降低成本的目的。此外采用真空灌注成型自动化程度较高，能制造出具有高尺寸精度、良好表面质量的复合材料，并且模具制造与材料选择的机动性强，可以制造复杂的大型构件，使防弹盔壳的制造更方便、应用更广泛。
【发明内容】
[0003]本发明目的在于提供了一种多角度纤维混叠防弹盔壳的制备方法，以碳纤维、芳纶纤维、高强聚乙烯纤维织物为增强材料，通过改变预制件的组织结构、铺叠角度、经玮纱的交织层数，既可得到不同类型的防弹盔壳，同时保证所制得的防弹头盔具有不同的机械性能和防弹性能。此外采用真空灌注成型自动化程度较高，能制造出具有高尺寸精度、良好表面质量的复合材料，并且模具制造与材料选择的机动性强，可以制造复杂的大型构件，使防弹盔壳的制造更方便、应用更广泛。
[0004]为了达到上述目的，本发明的技术方案是:
一种多角度纤维混叠防弹盔壳的制备方法，以不同铺叠角度的碳纤维、芳纶纤维、高强聚乙烯纤维织物为增强材料，以双酚A环氧乙烯基酯879为基体(购于上海富晨化工有限公司)，通过真空灌注装备复合成型。
[0005]所述的碳纤维或芳纶纤维或高强聚乙烯纤维织物的增强材料的织造方法均为:根据经纱和玮纱的交织层数确定经纱和玮纱的交织规律，设计碳纤玮、芳纶纤维、高强聚乙烯纤维织物组织，根据各层经纱和玮纱的交织规律画出结构示意图；再根据织物的结构示意图画出组织图、上机图；最后在SL800半自动织物试样机上织造得到碳纤维机织物或芳纶纤维机织物或高强聚乙烯纤维机织物。
[0006]所述的碳纤维的细度为1800~2500D ;芳纶纤维的细度为900~1200D ;高强聚乙烯纤维的细度为800~1100D。
[0007]所述的碳纤维机织物或芳纶纤维机织物或高强聚乙烯纤维机织物的组织结构采用平纹组织、三维准正交组织、三维正交组织和三维角联锁组织中的一种。
[0008]所述的灌注基体后的增强材料的层数为12层，且所述的层数为碳纤维机织物、芳纶纤维机织物、高强聚乙烯纤维机织中的多种，铺叠角度为12层中各层间以15°，30°，45°中的一种或多种角度错位铺设。
[0009]所述的真空灌注成型工艺的时间30min~50min ;真空度为-0.08Mpa以下。
[0010]本发明的有益效果是:本发明的一种多角度纤维混叠防弹盔壳的制备方法，以碳纤维、芳纶纤维、高强聚乙烯纤维织物为增强材料，双酚A环氧乙烯基酯879为基体，采用真空灌注成型，通过不同角度纤维混叠的纤维增强体复合而成的一种防弹盔壳。此外采用真空灌注成型自动化程度较高，能制造出具有高尺寸精度、良好表面质量的复合材料，并且模具制造与材料选择的机动性强，可以制造复杂的大型构件。
【具体实施方式】
[0011]实施例1
本实施例的一种多角度纤维混叠防弹盔壳的制备方法，增强材料从外到内依次放置四层碳纤维平纹机织物、四层芳纶纤维平纹机织物、四层高强聚乙烯纤维平纹机织物，而四层碳纤平纹机织物铺叠角度是15°，四层芳纶平纹机织物铺叠角度是30°，四层高强聚乙烯平纹机织物铺叠角度是45°，以这种方式铺叠的12层作为增强材料，以双酚A环氧乙烯基酯为基体，采用真空灌注装备复合成型。
[0012]其中碳纤维、芳纶纤维、高强聚乙烯纤维增强材料采用的组织结构为平纹；碳纤维平纹机织物的经、玮纱采用细度为1800D的碳纤维；芳纶纤维平纹机织物的经、玮纱采用细度为900D的芳纶纤维；高强聚乙烯纤维平纹机织物的经、玮纱采用细度为800D的高强聚乙烯纤维。碳纤维、芳纶纤维、高强聚乙烯纤维平纹机织物的织造方法均为:根据平纹织物的经纱和玮纱的交织层数确定平纹织物的经纱和玮纱的交织规律，设计碳纤维、芳纶纤维、高强聚乙烯纤维平纹织物组织，根据平纹织物各层经纱和玮纱的交织规律画出结构示意图；再根据平纹织物的结构示意图画出碳纤维、芳纶纤维、高强聚乙烯纤维平纹织物的组织图、上机图；最后在SL800半自动织物试样机上织造得到碳纤维平纹机织物、芳纶纤维平纹机织物、高强聚乙烯纤维的平纹机织物。然后以碳纤维平纹机织物、芳纶纤维平纹机织物、高强聚乙烯纤维平纹机织物为增强材料，以双酚A环氧乙烯基酯879为基体，通过真空灌注装备对不同铺叠角度的碳纤维平纹机织物、芳纶纤维平纹机织物、高强聚乙烯纤维平纹机织物灌注成型。所述的真空灌注工艺的灌注时间为30min ;灌注真空度为-0.08Mpa，制得一种多角度纤维混叠防弹盔壳的制备方法。
本实施例的一种多角度纤维混叠防弹盔的制备方法，以碳纤维、芳纶纤维、高强聚乙烯纤维经不同铺叠角度为增强材料，双酚A环氧乙烯基酯为基体，采用真空灌注复合而成一种防弹盔壳。此防弹盔壳利用了碳纤维的高抗剪切强度和芳纶纤维、高强聚乙烯纤维的高抗拉强度以及适当的变形能力，而且多种纤维共用，互相取长补短，可充分发挥各组分材料的优良特性。另外树脂基体双酚A环氧乙烯基酯879具有良好的抗冲击韧性、耐开裂性能。增强材料和基体优势的结合最终使防弹头盔达到质轻高强、提高防弹性能且降低成本的目的。此外采用真空灌注成型自动化程度较高，能制造出具有高尺寸精度、良好表面质量的复合材料，并且模具制造与材料选择的机动性强，可以制造复杂的大型构件，使防弹盔壳的制造更方便、应用更广泛。
[0013]实施例2
本实施例的一种多角度纤维混叠防弹盔壳的制备方法，其增强材料从外到内依次放置三维四层碳纤维正交机织物、三维四层芳纶纤维正交机织物、三维四层高强聚乙烯纤维正交机织物，而三维四层芳纶纤维正交机织物与三维四层碳纤纤维正交机织物的铺叠角度均为30°，三维四层高强聚乙烯纤维正交机织物与三维四层芳纶纤维正交机织物的铺叠角度为30°，以这种方式铺叠的12层作为增强材料，以双酚A环氧乙烯基酯为基体，采用真空灌注装备复合成型。
[0014]其中碳纤维、芳纶纤维、高强聚乙烯增强纤维增强材料采用的组织结构为三维四层正交机织物，三维四层碳纤维正交机织物的经、玮纱采用细度为2000D的碳纤玮；三维四层芳纶纤维正交机织物的经、玮纱采用细度为1000D的芳纶纤维、三维四层高强聚乙烯正交机织物的经、玮纱采用细度为900D的高强聚乙烯纤维。碳纤维、芳纶、高强聚乙烯纤维三维四层正交机织物的织造方法为:根据三维四层正交织物的经纱和玮纱的交织层数确定三维四层正交织物的经纱和玮纱的交织规律，设计碳纤维、芳纶纤维、高强聚乙烯纤维三维四层正交织物组织，根据三维四层正交织物各层经纱和玮纱的交织规律画出结构示意图；再根据三维四层正交织物的结构示意图画出碳纤维、芳纶纤维、高强聚乙烯纤维三维四层正交机织物的组织图、上机图。最后在SL800半自动织物试样机上织造得到碳纤维三维四层正交机织物、芳纶纤维三维四层正交机织物、高强聚乙烯纤维三维四层正交机织物。然后以碳纤维三维四层正交机织物、芳纶纤维三维四层正交机织物、高强聚乙烯纤维三维四层正交机织物为增强材料，以双酚A环氧乙烯基酯879为基体，通过真空灌注装备对不同铺叠角度的碳纤维三维四层正交机织物、芳纶纤维三维四层正交机织物、高强聚乙烯纤维三维四层正交机织物灌注成型。所述的真空灌注工艺的灌注时间为35min ;灌注真空度为-0.09Mpa，制得一种多角度纤维混叠防弹盔壳的制备方法。
[0015]本实施例的一种多角度纤维混叠防弹盔壳的制备方法，以碳纤维、芳纶纤维、高强聚乙烯纤维经不同铺叠角度为增强材料，双酚A环氧乙烯基酯为基体，采用真空灌注复合而成一种防弹盔壳。此防弹盔壳利用了碳纤维的高抗剪切强度和芳纶纤维、高强聚乙烯纤维的高抗拉强度以及适当的变形能力，而且多种纤维共用，互相取长补短，可充分发挥各组分材料的优良特性。另外树脂基体双酚A环氧乙烯基酯879具有良