专利名称:一种保温型装甲板材及其制备方法
技术领域：
本发明涉及轻型装甲材料的结构及制备技术，特别涉及一种复合结构的装甲板材及制备工艺，所制得的保温隔热型装甲板材可用于边防哨所、岗亭、野战活动房、方舱及厢车等的保温防弹装甲板。
背景技术：
现代战争及反恐防暴等非战争军事行动中，各种预置破片弹药、战场流弹、轻武器射击、简易爆炸装置等形成的全方位、高密度、大范围的弹药破片杀伤使人员和装备面临的毁伤威胁空前加大，此外，远程攻击弹药、高性能武器弹药的应用使战场前沿与纵深的界限在立体战条件下变得模糊，战时边防一线哨所、野战活动房屋、营区岗亭及重要仪器设备方舱、厢车等都面临严峻的装甲防护问题。
目前，我军的哨所、野战活动房、宿营方舱和特种仪器设备方舱、厢车等装备尚未采取装甲防护措施。虽然现有的防弹装甲材料有金属(特种钢、铝合金、钛合金等)装甲材料、陶瓷和复合防弹材料等多种类别，但此类装甲材料一般只具备单一的防弹功能，而上述防护型装备的围护板材通常需要兼具防弹和保温隔热的要求，而且使用单一防弹材料会出现质量过大、成本过高或综合性能较差等问题，因而，需要研制一种多功能、低成本的复合装甲材料。
发明内容
本发明根据装甲防护装备的实际需要，提供一种既具有防弹装甲功能，又具有保温隔热性能，且重量轻、经济适用的复合装甲材料的结构及其制备方法。
为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的
一种保温型装甲板材，从迎弹面一侧开始依次为前表面保护层、防弹层，其特征在于，所述防弹层后面依次设置保温隔热层、后表面保护层，其中，防弹层由防弹前板和防弹背板组合而成，防弹前板与前表面保护层贴合；防弹背板与保温隔热层贴合，前、后表面保护层为树脂基玻璃纤维复合毡增强材料；防弹前板为金属硬质装甲材料；保温隔热层为高密度聚氨酯泡沫板。
上述方案中，所述防弹背板采用树脂基高强玻璃纤维和凯夫拉纤维布分层间隔铺设增强的层间混杂结构。
一种前述保温型装甲板材的制备方法，其特征在于，包括下述步骤
(1)先采用真空辅助热压罐成型工艺制备防弹背板；
(2)在大板模具内依次分层铺设前表面保护层、防弹前板、防弹背板、保温隔热层、 后表面保护层，并在各层之间涂敷粘接剂，其中，前表面保护层为预浸树脂的玻璃纤维复合毡；防弹前板为金属硬质装甲材料；保温隔热层为高密度聚氨酯泡沫板；
(3)最后通过加热、加压，形成保温型装甲板材。
上述方法中，所述采用真空辅助热压罐成型工艺制备防弹背板的步骤如下[0013](1)清洗模具；
(2)两种纤维布分层间隔复合铺设放置高强玻纤布形成下铺层在下铺层表面上放置凯夫拉纤维布形成上铺层；以后，还以下铺层-上铺层-下铺层-上铺层.....分层间隔的方法继续向上铺设到所需要的厚度；
(3)铺设工艺布在复合铺设的最后上铺层上依次铺放脱模布、导流布；
(4)在模具四周铺放螺旋管，通过抽真空吸管与真空源相连；
(5)密封用真空袋、密封胶带将所有铺层、工艺布、螺旋管进行密封，并通过树脂输入管连接树脂
(6)抽真空从密封后的真空袋型腔内抽真空，树脂即可在大气压作用下沿树脂输入管注入真空袋内，并沿导流布和螺旋管流动而浸渍纤维复合层，使树脂充分浸渍所有纤维束和空隙；
(7)热压罐固化成型停止抽真空后，将未固化制品连同真空袋系统一起放入热压罐中，在通入氮气的同时继续抽真空对未固化制品进行加压、加热，使其在热压条件下稳定快速地固化；
(8)脱模固化成型后，取下脱模布、导流布、螺旋管，再从模具上取下制品。
本发明保温型装甲板材的优点是，通过将具有优异保温隔热性能的材料和防弹功能的材料层叠复合，实现保温、防弹和结构强度等多功能需要，同时，通过不同材料的复合以发挥各组分材料的优点，充分利用不同纤维混杂的正效应和层合板弹道冲击下的厚度效应，获得优良的防弹和结构强度等性能，同时降低了成本，减轻了重量。
以下结合附图及具体实施方式
对本发明作进一步的详细说明。
图1为本发明保温型装甲板材结构图。
图2为本发明保温型装甲板材的防弹背板成型方法示意图。
图1-图2中1、前表面保护层；2、防弹层；3、保温隔热层；4、后表面保护层；5、防弹背板；6、防弹前板；7、导流布；8、真空袋；9、脱模布；10、真空泵；11、树脂收集器；12、抽真空吸管；13、高强玻璃纤维布；14、凯夫拉纤维布；15、模具；16、密封胶带；17、树脂；18、 螺旋管；19、树脂输入管。
具体实施方式
如图1所示，一种保温型装甲板材，采用多层复合结构，其从迎弹面一侧开始依次为前表面保护层1、防弹层2、保温隔热层3、后表面保护层4，其中防弹层2由防弹前板6、防弹背板5构成。
本发明防弹层中的防弹前板根据防弹级别选用成品的金属防弹板等高硬度、高强度的硬质装甲材料(如特种钢板、钛合金、铝合金等)，其作用是利用金属板的高强度、高模量、高压缩强度来破坏弹体，降低弹体的速度，增大弹丸与面板的接触面积，同时使破坏的面板与弹体相互磨蚀，阻止弹体的进一步侵彻；防弹背板选用价格低、强度高、结构性能良好的高强玻璃纤维(国产抗拉强度约为4600MPa的高强玻璃纤维或美国产高强玻纤S-2) 和凯夫拉纤维织物，通过分层间隔铺设的层间混杂方式，与树脂基体一次整体成型形成复合防弹背板，其作用主要是利用其良好的冲击性能和变形能力来吸收弹体和破碎面板的剩余能量，使弹体不能穿透背板，从而达到防护的目的，此外，其还具有一定的刚度以支撑面板，同时具有抗冲击、吸能和减振的作用，并且显著减轻装甲板材的重量。
保温隔热层选用应用广泛且保温隔热性能优良的成品高密度聚氨酯泡沫板，其作用主要是起保温隔热的作用，同时也兼具缓冲、吸能和减振的作用。
前、后表面保护层1、4为玻璃纤维复合毡，其作用主要是起保护内部防弹材料和保温隔热泡沫板，同时兼具防止防弹前板中脆性材料破裂的作用。
如图2所示，本发明保温型复合装甲板材中的防弹背板3的制备工艺如下
(1)清洗模具15 制作前依次用洁模剂、脱模剂擦拭模具表面；
(2)两种纤维布分层间隔复合铺设放置高强玻璃纤维布形成下铺层13 在下铺层表面上放置凯夫拉纤维布形成上铺层14 ；以后，还以下铺层-上铺层-下铺层-上铺层.....分层间隔的方法继续向上铺设到所需要的厚度；
(3)铺设工艺布在复合铺设的最上面上铺层上依次铺放脱模布9、导流布7 ；
(4)在模具四周铺放螺旋管18，通过抽真空吸管12与真空源(树脂收集器11、真空泵10)相连；
(5)密封用真空袋8、密封胶带16将所有铺层、工艺布、螺旋管进行密封，并通过树脂输入管19连接树脂17
(6)抽真空从密封后的真空袋8型腔内抽真空，树脂17即可在气压作用下沿树脂管19注入真空袋内，并沿导流布7和螺旋管18流动而浸渍纤维复合层13、14，使树脂充分浸渍所有纤维束和空隙；
(7)热压罐固化成型停止抽真空后，将未固化制品连同真空袋系统放入热压罐中，在通入氮气的同时继续抽真空对未固化制品进行加压、加热，使其在热压条件下稳定快速地固化；
(8)脱模固化成型后，将脱模布、导流布、螺旋管等工艺辅助零件取下，最后取下制品。
该工艺通过真空辅助系统对加装密封胶袋且未固化的制品抽真空，利用真空加速树脂的流动、浸渍织物和辅助加压，从而实现树脂的快速、均勻流动和排出空气，因而可成型出内部质量均勻、无孔隙率的制品，同时浸胶速度加快，便于成型大尺寸的制品。另外， 该工艺还要将上述密封抽真空且未固化的制品放入热压罐内，通入氮气并抽真空对制品加压、加热，使其在热压条件下稳定快速地固化，该工艺生产周期短，产品质量高，能够生产尺寸较大、形状复杂的防弹背板制品。
本发明保温型复合装甲板材的具体制备工艺为
(1)制备准备根据要求选用相应级别的防弹金属面板、树脂、粘接剂及预埋构件等，并清洗模具
(2)分层铺设在模具内喷涂面层树脂、依次分层铺设玻璃纤维复合毡，金属防弹前板6、防弹背板5、聚氨酯泡沫保温板、玻璃纤维复合毡并喷涂面层树脂，同时在各层制品间涂敷粘接剂，并用喷涂树脂的玻璃纤维复合毡包裹板材侧边；
(3)模压固化加盖上模板后再通过加热、加压，使其整体固化成型；
(4)脱模后处理待夹层板充分固化后，进行脱模后处理。[0045] 该工艺制品表面平整，内、外观感和质量好，制品尺寸精度高，且防弹材料层的厚度及位置可根据实际要求进行调整。
权利要求
1.一种保温型装甲板材，从迎弹面一侧开始依次为前表面保护层、防弹层，其特征在于，所述防弹层后面依次设置保温隔热层、后表面保护层，其中，防弹层由防弹前板和防弹背板组合而成，防弹前板与前表面保护层贴合；防弹背板与保温隔热层贴合，前、后表面保护层为树脂基玻璃纤维复合毡增强材料；防弹前板为金属硬质装甲材料；保温隔热层为高密度聚氨酯泡沫板。
2.如权利要求
1所述的保温型装甲板材，其特征在于，所述防弹背板采用树脂基高强玻璃纤维和凯夫拉纤维分层铺设增强的层间混杂结构。
3.—种权利要求
1所述的保温型装甲板材的制备方法，其特征在于，包括下述步骤(1)先采用真空辅助热压罐成型工艺制备防弹背板；(2)在大板模具内依次分层铺设前表面保护层、防弹前板、防弹背板、保温隔热层、后表面保护层，并在各层之间涂敷粘接剂，其中，前、后表面保护层为预浸树脂的玻璃纤维复合毡；防弹前板为金属硬质装甲材料；保温隔热层为高密度聚氨酯泡沫板；(3)最后通过加热、加压，整体固化形成保温型装甲板材。
4.如权利要求
3所述的保温型装甲板材的制备方法，其特征在于，所述采用真空辅助热压罐成型工艺制备防弹背板的步骤如下(1)清洗模具；(2)两种纤维布分层间隔复合铺设放置高强玻纤布形成下铺层在下铺层表面上放置凯夫拉纤维布形成上铺层；以后，还以下铺层-上铺层-下铺层-上铺层.....分层间隔的方法继续向上铺设到所需要的厚度；(3)铺设工艺布在复合铺设的最后上铺层上依次铺放脱模布、导流布；(4)在模具四周铺放螺旋管，通过抽真空吸管与真空源相连；(5)密封用真空袋、密封胶带将所有铺层、工艺布、螺旋管进行密封，并通过树脂输入管连接树脂(6)抽真空从密封后的真空袋型腔内抽真空，树脂即可在大气压作用下沿树脂输入管注入真空袋内，并沿导流布和螺旋管流动而浸渍纤维复合层，使树脂充分浸渍所有的纤维束和空隙；(7)热压罐固化成型停止抽真空后，将未固化制品连同真空袋系统一起放入热压罐中，在通入氮气的同时继续抽真空对未固化制品进行加压、加热，使其在热压条件下稳定快速地固化；(8)脱模固化成型后，取下脱模布、导流布、螺旋管，再从模具上取下制品。
专利摘要
本发明公开了一种保温型装甲板材及其制备方法，首先采用真空辅助热压罐成型工艺制备防弹背板；然后在大板模具内依次分层铺设前表面保护层、防弹前板、防弹背板、保温隔热层、后表面保护层，并在各层之间涂敷粘接剂，最后通过加热、加压，形成保温型装甲板材。本发明通过分层和混杂结构设计实现了复合装甲板的防弹、保温和缓冲吸能等功能，增强了材料的综合性能、降低了产品成本，并通过科学的制备方法保证了产品的质量。本发明装甲板材可通过调整层合结构满足不同防护级别要求，适用于边防哨所、营区岗亭、野战活动房和方舱、厢车等装备的围护防弹板材使用。
文档编号F41H5/04GKCN102230760SQ201110127407
公开日2011年11月2日 申请日期2011年5月17日
发明者侯宝科, 侯忠明, 姚凯, 王胜军, 田新民, 赵晓文, 辛涛, 高勇 申请人:中国人民解放军总后勤部建筑工程研究所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan