智能防彈防爆複合材料的製作方法
2023-11-01 01:58:42 2
專利名稱：智能防彈防爆複合材料的製作方法
技術領域：
本發明涉及防彈防爆材料，尤其是涉及一種利用智能材料的防彈防爆複合材料。
背景技術：
傳統的防彈材料大多是以高強度的金屬，陶瓷，玻璃鋼等材料。這些材料如果要取得好的防彈效果，一般需要足夠的厚度，從而導致製成的防彈裝置重量很大，對防彈裝置的設計製造帶來不利的影響，給防彈裝置的設計帶來種種限制。一種做法是利用己有的防彈材料製成複合材料，如專利(申請號01809309. 4)為一種利用己有防彈材料製成的複合材料裝甲，這種複合材料為了達到較好的防彈性能，往往設計複雜，製造成本很高。而且這些材料不能隨著外界的變化而做出反應，例如當材料製成的防彈裝置受到威脅時，材料本身的性能不能隨之變化，防彈材料對於外界的攻擊和威脅，不能做到智能反應。如果使用傳統材料設計主動反應裝甲，則是在傳統的裝甲上安裝惰性炸藥，在受到穿甲彈或破甲彈攻 擊時，炸藥向外爆炸，達到降低攻擊的破壞效果的目的。而這一設計要想更有效地抗穿甲彈或破甲彈，則需加裝傳感器裝置，結構設計複雜，價格高昂，而且這種主動反應裝甲在同一位置上，只能抵抗一次攻擊，對外界攻擊的反應速度也取決於傳感裝置的反應速度，對傳感系統的要求極高。剪切增稠液是一種新型智能材料，這一材料在平時狀態中表現為普通懸浮液體，在高速衝擊下表觀粘度發生巨大變化，甚至由液態轉變為類固態，在衝擊撤銷後又能迅速恢復，具有響應速度極快，可逆性，抗衝性能好等優點。近年來，我國己經有人員利用剪切增稠液體這一智能材料開發抗衝減振裝置，如專利(申請號200820033193. O)開發了一種活塞式抗衝減振裝置。但該裝置主要應用於機械部件間的減振隔振，不適用於防彈防爆。專利(申請號201010299423. X)利用剪切增稠液體和混凝土及移動支架，開發了一種可移動式防爆牆。該裝置有較好的防爆效果，但該裝置為牆體，不能應用於裝甲防護
坐寸O
發明內容
本發明的目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種可以利用剪切增稠液體這一智能材料，製成能夠對外界攻擊和威脅自動做出反應的，結構簡單的智能反應防彈複合材料，該材料能廣泛應用於車輛，航天航空等領域。本發明是通過以下技術方案實現的
防彈防爆複合材料，其特徵在於包括有兩層外層、一層夾心層，兩層外層、一層夾心層呈三明治結構，所述的外層採用防彈材料，夾心層採用多孔狀或泡沫狀結構的材料，夾心層的孔隙中充溢有剪切增稠液體。所述的剪切增稠液的製備過程如下
(I)將二氧化矽顆粒、聚甲基丙烯酸甲酯顆粒和聚苯乙烯-丙烯酸乙酯顆粒按照質量比20:1:1混合，經過攪拌混合，水浴加熱，離心乾燥獲得一種分散相顆粒混合物；(2)用乙二醇、液態聚乙二醇和丙二醇按照體積比15:2:1混合為液態分散介質，經過充分研磨的分散相顆料混合物添加入分散介質，分散相顆料混合物與分散介質的質量比為1:1;
(3)經過充分攪拌和抽真空處理，製成剪切增稠液體。所述的外層採用防彈材料，防彈材料為金屬，陶瓷或玻璃。所述的夾心層採用泡沫鋼或泡沫鋁材料。本發明的優點是
I.通過夾心層中的剪切增稠液體，可以實現複合材料在受到衝擊時，能夠做出智能反應，提高材料的防彈防爆性能。2.由於夾心層為泡沫狀或多孔狀結構，與同等厚度下的防彈材料相比，質量更 輕；而且採用泡沫狀或多孔狀結構可以提高材料的吸能能力。3.該材料可以加工為任何形狀，廣泛應用於裝甲車，防彈轎車，武裝直升機等。
圖I為本發明的A型複合材料示意圖。圖2為本發明的B型複合材料示意圖。圖3為本發明的C型複合材料示意圖。
具體實施例方式實施例I
在圖I中，複合材料分為兩個外層1、3和一個夾心層2。夾心層2位於兩個外層1、3之間。在此實施例中，外層1、3為300毫米厚防彈鋼板，夾心層2主體為100毫米厚泡沫鋼或泡沫鋁等泡沫金屬，在夾心層2的空隙中含有剪切增稠液體。泡沫鋼或泡沫鋁的三明治結構，即外層金屬面板，夾心層泡沫金屬結構的製備工藝己較為成熟，如利用累積疊軋法和塑性成型技術可製成泡沫鋼或泡沫鋁三明治結構。首先用累積疊軋法製備泡沫金屬的預製壞，然後採用軋制釺焊複合的方法使外層板與夾心層結合，製成三明治結構板。剪切增稠液體是一種智能材料，是一種處在固液混合狀態的納米粒子溶劑。通常狀態下，以液態形式存在，當受到衝擊時，剪切增稠液體就變成類固態，能夠降低衝擊。當衝擊力消失後，剪切增稠液又恢復液態。目前國內中國科技大學，清華大學等實驗室均能製備剪切增稠液體。一種典型的剪切增稠液是由聚乙二醇和矽微粒組成，其製備過程如下1，利用二氧化矽顆粒，聚甲基丙烯酸甲酯顆粒和聚苯乙烯-丙烯酸乙酯顆粒(質量比20:1:1)，經過攪拌混合，水浴加熱，離心乾燥獲得一種分散相顆粒混合物；2，用乙二醇、液態聚乙二醇和丙二醇(體積比15:2:1)混合為液態分散介質，將經過充分研磨的分散相顆料添加入分散介質(質量比I: I) ;3，經過充分攪拌和抽真空處理，製成剪切增稠液體。最後將製成的剪切增稠液體注入夾心層中，即可製備成具有防彈防爆的智能複合材料。實施例I中的複合材料能夠做為智能反應裝甲應用於裝甲車輛或者武裝直升機等。實施例2
在圖2中，複合材料分為兩個外層I、3和一個夾心層2。夾心層2位於兩個外層1、3之間。在此實施例中，外層1、3為10毫米厚防彈鋼板，夾心層2主體為10毫米厚的高強度泡沫塑料，如採用玻璃纖維增強聚氨酯泡沫塑料。玻璃纖維增強聚氨酯泡沫塑料的製備方法己經成熟，可以從市面上獲得(如義大利CANNON公司和德國Henneke公司),製備方法一般有澆注成型法和反應注射成型法。澆注成型法是將玻璃纖維通過攪拌分散到組合聚醚中，分散均勻後加入一定配比的異氰酸酯，快速攪拌，迅速進行澆注，固化而成。反應注射成型法則是將玻璃纖維和聚醚攪拌混合，分別通過不同的管道將異氰酸酯和聚醚的混合物按一定比例輸送到模具中成型。目前這種玻璃纖維增強聚氨酯泡沫塑料由於質量輕，強度高等特點，己經應用於飛機、汽車等結構部件。在夾心層2的材料的空隙中含有剪切增稠液體。剪切增稠液體是一種智能材料，其獲得方法如實施例I所示。在實施例2中的複合材料質量輕，有一定的防彈能力，能夠應用於防彈汽車等。實施例3
在圖3中，複合材料分為兩個外層1、3和一個夾心層2。夾心層2位於兩個外層1、3之間。在此實施例中，外層I、3為5至10毫米厚普通玻璃，夾心層2主體 為剪切增稠液體。剪切增稠液體位於兩塊玻璃的夾層中，然後用高強度膠如聚碳酸酯將兩塊玻璃加壓膠合在一起。剪切增稠液體是一種智能材料，是一種處在固液混合狀態的納米粒子溶劑。通常狀態下，以液態形式存在，當受到衝擊時，剪切增稠液體就變成類固態，能夠降低衝擊。當衝擊力消失後，剪切增稠液又恢復液態。一種典型的剪切增稠液是由聚乙二醇和矽微粒組成，其獲得方法如實施例I所述。實施例3中的複合材料能夠應用於防彈玻璃，防彈盾牌等。
權利要求
1.一種防彈防爆複合材料，其特徵在於包括有兩層外層、一層夾心層，兩層外層、一層夾心層呈三明治結構，所述的外層採用防彈材料，夾心層採用多孔狀或泡沫狀結構的材料，夾心層的孔隙中充溢有剪切增稠液體。
2.根據權利要求I所述的防彈防爆複合材料，其特徵在於所述的剪切增稠液的製備過程如下 將二氧化矽顆粒、聚甲基丙烯酸甲酯顆粒和聚苯乙烯-丙烯酸乙酯顆粒按照質量比20:1:1混合，經過攪拌混合，水浴加熱，離心乾燥獲得一種分散相顆粒混合物； 用乙二醇、液態聚乙二醇和丙二醇按照體積比15:2:1混合為液態分散介質，經過充分研磨的分散相顆料混合物添加入分散介質，分散相顆料混合物與分散介質的質量比為1:1 ; 經過充分攪拌和抽真空處理，製成剪切增稠液體。
3.根據權利要求I所述的防彈防爆複合材料，其特徵在於所述的外層採用防彈材料，防彈材料為金屬，陶瓷或玻璃。
4.根據權利要求I所述的防彈防爆複合材料，其特徵在於所述的夾心層採用泡沫鋼或泡沫招材料。
全文摘要
本發明公開了一種防彈防爆複合材料，包括有兩層外層、一層夾心層，兩層外層、一層夾心層呈三明治結構，外層為防彈材料，夾心層採用多孔狀結構的材料，夾心層的孔隙中充溢有剪切增稠液體。本發明通過夾心層中的剪切增稠液體，可以實現複合材料在受到衝擊時，能夠做出智能反應，提高材料的防彈防爆性能。
文檔編號C08J3/11GK102815037SQ20121030259
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月23日 優先權日2012年8月23日
發明者鄧華夏, 王紅巖 申請人:合肥工業大學