專利名稱：高強聚乙烯醇纖維制備熱塑性非金屬防彈復合材料的方法
本案由中國專利99114765.0分案申請本發(fā)明屬于非金屬復合材料領域，是制備非金屬纖維防彈復合材料的方法。該方法可用于制造軍用頭盔，還可廣泛用于建筑、礦山及防暴等個體防護領域。
現(xiàn)代軍用頭盔經歷了從鋼盔到纖維增強復合材料頭盔的發(fā)展過程。鋼盔價格低廉，但重量較重，防彈和隔熱性能差，佩戴不舒適，有二次破片傷人的危險。纖維增強非金屬復合材料頭盔主要有尼龍頭盔、玻璃纖維頭盔、芳族聚酰胺纖維(Kevlar)頭盔、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)頭盔等。尼龍頭盔、玻纖頭盔總體防彈性能較差；Kevlar頭盔防彈能力強、重量輕，但價格較高。UHMWPE纖維是目前力學性能最佳的纖維，但價格也高，且復合粘結技術難度大。我國目前還未能工業(yè)化生產Kevlar、UHMWPE等超高強纖維，研制防彈能力強、價格適合我國國情的非金屬防彈復合材料，以縮小與世界先進水平的差距。我國是世界上PVA產量最高、生產工藝路線比較齊全的國家，1996年實際生產能力達32.5萬噸。目前，日本已有強力為18g/d的PVA商品纖維。理論分析和實驗結果表明PVA纖維的強度還可進一步提高。研制高強PVA纖維防彈復合材料，對于提高我軍軍盔防護水平，降低成本，振興民族工業(yè)，具有重要的意義。
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術的不足而提供一種高強PVA纖維制備熱塑性非金屬防彈復合材料的方法。將高強PVA纖維制成無緯布和平紋布兩種形式，選擇PE、PU、EVA、PVB等熱塑性樹脂，與芳族聚酰胺纖維復合組成不同的結構，于溫度130-190℃、10-30分鐘壓制成層壓防彈板。
本發(fā)明的目的由以下技術措施實現(xiàn)1.PVA纖維單向無緯布和平紋織造布的制備PVA單向無緯布用強力為18g/d的高強PVA纖維與聚乙烯(PE)、聚氨酯(PU)或聚乙烯醇(PVA)粘接劑制成，粘接劑為纖維重量的3-10％；PVA平紋布用重磅箭桿織機織造。
2.纖維增強復合材料防彈板的制備1)全PVA纖維復合材料防彈板該防彈板由前后兩部分組成，前部分將PVA無緯布按正交方式疊放，各層間鋪放PE或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)薄膜，薄膜為纖維重量的15-40％，用于粘接；后部分將PVA平紋布逐層疊放，各層間鋪放聚乙烯醇縮丁醛(PVB)薄膜，薄膜為纖維重量的15-40％，纖維與粘結劑的結構組成分別用PVA無緯布/PVA平紋布和PE(EVA)/PVB表示，在平板壓機上于溫度130-190℃，10-30分鐘壓制成型，
2)PVA/芳族聚酰胺/PVA夾心結構防彈板該防彈板由前、中、后三部分組成，前部將PVA無緯布按正交方式疊放或PVA平紋布逐層疊放，各層間鋪放PE或EVA薄膜，薄膜為纖維重量的15-40％；中部將芳族聚酰胺平紋布逐層疊放，各層間鋪放PVB或PU薄膜，薄膜為纖維重量的15-40％；后部將PVA平紋布逐層疊放，各層間鋪放PVB或PU薄膜，薄膜為纖維重量的15-40％，纖維與粘結劑的結構組成分別用PVA無緯布或PVA平紋布/芳族聚酰胺纖維/PVA平紋布和PE或EVA/PVB或PU/PVB或PU表示，在平板壓機上于溫度130-190℃，10-30分鐘壓制成型。
彈擊試驗五四手槍，51式鉛芯彈，5米距離射擊表明，對面積為15×15cm2，面密度為9.3kg/m2的靶板，全PVA纖維復合材料可防彈速380m/s；芳族聚酰胺用量不超過30％，可防彈速420m/s；芳族聚酰胺用量不超過50％，可防彈速460m/s。彈擊后靶板外觀符合要求，鼓包小。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點1.首次提出并采用高強PVA纖維作防彈復合材料的增強纖維，為防彈專用纖維的研究開創(chuàng)了一條新思路，可充分利用國有資源，對提高我軍軍用頭盔的防護水平，降低成本，發(fā)展民族工業(yè)具有重要意義。
2.采用PVA無緯布或平紋布/芳族聚酰胺/PVA平紋布的夾心結構并與不同種樹脂復合的方式，其防彈效果優(yōu)于傳統(tǒng)的復合方式。
3.防彈板采用熱塑性加工工藝，工藝簡單，次品率低，污染小。
4.本發(fā)明可望在建筑、礦山及防暴等需要個體防護的領域獲得應用。
實施例以下通過實施例對本發(fā)明進行具體描述，有必要說明的是以下實施例只用于對本發(fā)明進行進一步說明，不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制。本領域的技術人員可以根據本發(fā)明的上述內容對本發(fā)明作出一些非本質的改進和調整。
1.按PVA無緯布/PVA平紋布的方式疊放，分別用PE/PVB兩種熱塑性樹脂粘接，粘接劑平均用量為纖維用量的18％，在平板壓機上于溫度130-140℃，20-30分鐘壓制成型。面積為15×15cm2，面密度為9.3kg/m2。
2.按PVA無緯布/Kevlar29/PVA平紋布的夾心方式疊放，Kevlar29用量為纖維總量的1/3，分別用PE/PVB/PVB樹脂粘接，粘接劑平均用量為纖維用量的25％，在平板壓機上于溫度140-150℃，20-30分鐘壓制成型。面積為15×15cm2，面密度為9.3kg/m2。
3.按PVA平紋布/Kevlar29/PVA平紋布的夾心方式疊放，Kevlar29用量為纖維總量的1/3，分別用EVA/PU/PU樹脂粘接，粘接劑平均用量為纖維用量的25％，在平板壓機上于溫度180-190℃，10-20分鐘壓制成型。面積為15×15cm2，面密度為9.3kg/m2。
4.按PVA無緯布/Kevlar29/PVA平紋布的夾心方式疊放，Kevlar29用量為纖維總量的1/2，分別用PE/PVB/PVB樹脂粘接，粘接劑平均用量為纖維用量的35％，在平板壓機上于溫度150-160℃，20-30分鐘壓制成型。面積為15×15cm2，面密度為9.3kg/m2。
5.按PVA平紋布/Kevlar 29/PVA平紋布的夾心方式疊放，Kevlar29用量為纖維總量的1/2，分別用EVA/PU/PU樹脂粘接，粘接劑平均用量為纖維用量的35％，在平板壓機上于溫度170-180℃，10-20分鐘壓制成型。面積為15×15cm2，面密度為9.3kg/m2。
權利要求
1.一種高強聚乙烯醇纖維制備熱塑性非金屬防彈復合材料的方法，其特征在于(1)PVA纖維單向無緯布和平紋織造布的制備PVA單向無緯布用強力為18g/d的高強PVA纖維與聚乙烯、聚氨酯或聚乙烯醇粘接劑制成，粘接劑為纖維重量的3-10％；PVA平紋布用重磅箭桿織機織造。(2)PVA/芳族聚酰胺纖維/PVA夾心結構防彈板的制備。該防彈板由前、中、后三部分組成，前部將PVA無緯布按正交方式疊放或PVA平紋布逐層疊放，各層間鋪放PE或EVA薄膜，薄膜為纖維重量的15-40％；中部將芳族聚酰胺纖維平紋布逐層疊放，各層間鋪放PVB或PU薄膜，薄膜為纖維重量的15-40％；后部將PVA平紋布逐層疊放，各層間鋪放PVB或PU薄膜，薄膜為纖維重量的15-40％，纖維與粘結劑的結構組成分別用PVA無緯布或PVA平紋布/芳族聚酰胺纖維/PVA平紋布和PE或EVA/PVB或PU/PVB或PU表示，在平板壓機上于溫度130-190℃，10-30分鐘壓制成型。
全文摘要
一種高強聚乙烯醇(PVA)纖維制備熱塑性非金屬防彈復合材料的方法。將高強PVA纖維制成無緯布和平紋布兩種形式，選擇PE、PU、EVA、PVB等熱塑性樹脂，與芳族聚酰胺纖維復合組成不同的結構，于130－190℃、10－30分鐘壓制成層壓防彈板。面積為15×15cm
文檔編號B32B27/12GK1404986SQ02126628
公開日2003年3月26日 申請日期2002年7月10日 優(yōu)先權日2002年7月10日
發(fā)明者徐僖, 徐聞, 周國泰, 施楣梧, 黃平, 張建春, 范英, 楊廷欣, 王彤, 許瑞 申請人:四川大學