一种高性能软质防弹层复合结构的制作方法

1.本实用新型涉及防护材料技术领域，具体涉及一种高性能软质防弹层复合结构。


背景技术：

2.防弹衣是一种在面临子弹有效命中时，可以通过防弹软质防弹层来吸收和耗散弹头、阻止穿透，有效保护人体的防护装备。随着高分子材料的发展，防弹衣软质防弹层的选择也逐渐变得多元化，从最早的硬质防弹软质防弹层，到现在的软质防弹层。随着对软质防弹层的再研究，新型材料聚酰亚胺也开始逐渐被大家所熟知。它作为一种特种工程材料，已广泛应用在航空、航天及火箭部件等领域。聚酰亚胺（聚酰亚胺）是20世纪60年代出现的一种集优异的力学性能，耐高低温性能，化学和尺寸稳定性于一体的新型高性能高分子材料，是一种综合性能较为优异的高性能有机纤维，被称为“塑料之王”。制约聚酰亚胺纤维防弹产品化的原因主要在于纺丝技术尚未成熟，产业化水平低，纤维价格偏高。在固定相同面密度的单种材料防弹软质防弹层的防弹性能测试中，聚酰亚胺在一众织物中脱颖而出，仅落后于超高分子量聚乙烯。
3.目前防弹软质防弹层主要用纤维增强树脂基复合材料作为防弹材料，该材料形变较大，受到弹丸冲击后，背弹面的背衬凹陷深度较大，无法达到防弹标准中对凹陷的要求。目前采用的减少背衬凹陷深度的方法主要有添加泡沫、pvc板等材料作为缓冲层，从而减小背衬凹陷深度，降低对人体的非贯穿性损伤，但是他们的添加增加了样品的厚度或者硬度，这样就减少了防弹软质防弹层的柔软性，且这些抗凹陷材料没有任何的防弹性能，额外增加了防弹衣的重量。因此现有的防弹软质防弹层降低了穿戴者的穿着舒适性。
4.综上所述目前的防弹材料，存在着防弹穿透力差，穿戴舒适性差以及各项力学性能差的缺陷，亟待进一步改进。


技术实现要素：

5.为此，本实用新型提供一种高性能软质防弹层复合结构。
6.为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
7.本实用新型提供一种高性能软质防弹层复合结构，所述复合结构包括防弹层以及与防弹层结合的减震层，所述防弹层包括第一防弹层、第二防弹层以及第三防弹层；
8.所述减震层上复合第三防弹层；所述第二防弹层位于所述第一防弹层和第三防弹层之间；
9.所述第一防弹层是由三层聚酰亚胺机织布复合而成；
10.所述第二防弹层是由多层聚酰亚胺机织布叠加层和多层胶黏聚酰亚胺机织布叠加层间隔结合而成；
11.所述第三防弹层是由5-10层pe无纬布复合而成。
12.本实用新型的一个实施例中，所述减震层为聚乙烯材料，所述减震层的厚度为3 mm
±
0.5 mm。
13.本实用新型的一个实施例中，所述聚酰亚胺机织布中，所采用的聚酰亚胺纤维的断裂伸长率为10~20%，拉伸强度为3.5-4.5 cn/dtex，聚酰亚胺纤维的线密度为1.5-3 dtex；
14.所述聚酰亚胺机织布的面密度为200 g/m2，聚酰亚胺纤维短纤维长度为35～150 mm。
15.本实用新型的一个实施例中，所述第二防弹层中，所述聚酰亚胺机织布叠加层和所述胶黏聚酰亚胺机织布叠加层的层数为2-6层。
16.本实用新型的一个实施例中，所述聚酰亚胺机织布叠加层是由3层聚酰亚胺机织布叠加而成；
17.所述胶黏聚酰亚胺机织布叠加层是由3层聚酰亚胺机织布浸胶结合而成。
18.本实用新型的一个实施例中，所述pe无纬布为双层pe无纬布，其面密度为140 g/m2。
19.本实用新型的一个实施例中，所述聚酰亚胺机织布的面密度为200g/m2。
20.本实用新型的一个实施例中，所述第一防弹层、第二防弹层、第三防弹层以及减震层通过四点固定法固定。
21.本实用新型具有如下优点：
22.本实用新型通过分析子弹侵彻时各防弹层的受力情况，该结构采用剪切增稠液与聚酰亚胺机织物复合作为第一防弹层，聚酰亚胺机织物与浸胶机织物复合作为第二防弹层，超高分子量聚乙烯无纬布作为第三防弹层，聚乙烯材料作为减震层。最后通过四点固定第一防弹层、第二防弹层、第三防弹层以及减震层，得到高性能软质防弹层复合结构，该结构制备的软质防弹层质量轻、性能高、舒适性强，且还可用于软质防爆罐，防爆毯等安全防护用品。
附图说明
23.为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
24.本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
25.图1为本实用新型实施例提供的高性能软质防弹层复合结构示意图；
26.图2为本实用新型实施例提供的第二防弹层的结构示意图；
27.图中：100-第一防弹层；200-第二防弹层；210-聚酰亚胺机织布叠加层；220-胶黏聚酰亚胺机织布叠加层；300-第三防弹层；400-减震层。
具体实施方式
28.以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
29.如图1所示，本实用新型提供一种高性能软质防弹层复合结构，复合结构包括防弹层以及与防弹层结合的减震层400，减震层400为聚乙烯材料，减震层400的厚度为3 mm
±
0.5 mm。其中，防弹层包括第一防弹层100、第二防弹层200以及第三防弹层300；减震层400上复合第三防弹层300；第二防弹层200位于第一防弹层100和第三防弹层300之间；第一防弹层100是由三层聚酰亚胺机织布复合而成；第二防弹层200是由多层聚酰亚胺机织布叠加层210和多层胶黏聚酰亚胺机织布叠加层220间隔结合而成；第三防弹层300是由5-10层超高分子量聚乙烯（pe）无纬布复合而成。第一防弹层100、第二防弹层200、第三防弹层300以及减震层400通过四点固定法固定。
30.具体的，第一防弹层100是由面密度为200 g/m2的聚酰亚胺机织布分别与剪切增稠液相复合，叠层3层而成的防弹层。聚酰亚胺机织布中，所采用的聚酰亚胺纤维的断裂伸长率为10~20%，拉伸强度为3.5-4.5 cn/dtex，聚酰亚胺纤维的线密度为1.5-3 dtex；聚酰亚胺机织布的面密度为200 g/m2，聚酰亚胺纤维短纤维长度为35～150 mm。剪切增稠液主要由二氧化硅（sio2）与聚乙二醇（peg）混合而成，其中sio2含量控制在40%
±
2%。通过将聚酰亚胺机织布浸渍在配置好的剪切增稠液中，经过超声波振荡，将其均匀分散于聚酰亚胺机织布中，经干燥箱烘干便可得到剪切增稠液复合聚酰亚胺机织布，该经剪切增稠液处理获得的聚酰亚胺机织布可以吸收大量的冲击力量。
31.其中，如图2所示第二防弹层200中，聚酰亚胺机织布叠加层210和胶黏聚酰亚胺机织布叠加层220的层数为2-6层，聚酰亚胺机织布叠加层210和胶黏聚酰亚胺机织布叠加层220间隔叠加。聚酰亚胺机织布叠加层210是由3层聚酰亚胺机织布叠加而成；胶黏聚酰亚胺机织布叠加层210是由3层聚酰亚胺机织布经胶黏剂结合而成。本实用新型的胶黏剂由浸胶液、固化剂、增韧剂和聚酰亚胺短纤维制成，其中，浸胶液为热固性聚酰亚胺树脂与无水乙醇按照质量比例为4:1混合而成，固化剂与浸胶液的质量比例为0.6~1:100。固化剂为水性环氧树脂固化剂，增韧剂为纳米二氧化硅、白硅酮粉或纳米二氧化钛中的一种或几种，增韧剂与浸胶液的质量比例为5~8:100，聚酰亚胺短纤维与浸胶液的质量比例为3:10。胶黏剂的制备方法为：先将聚酰亚胺树脂倒入不锈钢桶中，再加入无水乙醇，边倒入边搅拌，使聚酰亚胺树脂可以完全溶入无水乙醇中。再将需要浸胶的聚酰亚胺机织布平展地放入装有搅拌均匀的胶黏剂的模具中，之后，利用离心振动仪对装有聚酰亚胺机织布与胶黏剂的模具振荡，使得聚酰亚胺机织布进行充分、均匀的浸胶。
32.胶黏聚酰亚胺机织布叠加层220制备过程为：将单层聚酰亚胺（0.3 mm
±
0.03 mm）机织布进行浸胶处理后，浸胶处理过程中，聚酰亚胺机织布浸胶1 min。由浸胶后的3层聚酰亚胺机织布经胶黏剂粘结而成，粘结过程为：将浸胶后的三层聚酰亚胺机织布置入模具中，温度120℃~150℃，压强10 mpa~20 mpa的作用下，热压制5 min~15 min；或者在温度15℃~25℃，压强10 mpa~20 mpa的作用下，冷压制时间为1min~3min，形成胶黏聚酰亚胺机织布叠
加层210。
33.第三防弹层300是由面密度为140 g/m2的双层超高分子量聚乙烯（pe）无纬布通过10层叠层结合制得第三防弹层300。
34.本实用新型的高性能软质防弹层的复合结构，该软质防弹层的复合结构可以在保证舒适性与重量的前提下，提高其防护性能。高性能软质防弹层的复合结构，在防弹层的选择上，通过分析子弹侵彻的特点，选择最新的高性能纤维材料聚酰亚胺机织布、pe无纬布通过四点固定法制备得到高性能软质防弹层复合结构。
35.虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。