本發(fā)明涉及先進(jìn)復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種防彈用橡膠復(fù)合陶瓷及其制備方法。

背景技術(shù)：

陶瓷具有極高的硬度和很高的抗壓強(qiáng)度，非常適用于做抗彈材料。其中，氧化鋁陶瓷(al2o3)除具有低相對密度、高硬度和高抗壓強(qiáng)度外，還具有燒結(jié)性能好、制品尺寸穩(wěn)定、原料來源廣泛和價格便宜等突出優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用于裝甲車輛、飛機(jī)機(jī)腹、高速列車駕駛室和抗彈防護(hù)服等領(lǐng)域。然而，陶瓷脆性大，受沖擊易碎易崩落。這是氧化鋁等陶瓷材料在抗彈防護(hù)應(yīng)用中的一大缺憾和隱患。根據(jù)陶瓷復(fù)合裝甲防彈原理，當(dāng)彈丸高速撞擊時，陶瓷板受沖擊表面形成破裂錐體。隨著錐形體內(nèi)裂紋的聚結(jié)，陶瓷會出現(xiàn)全面破碎；而由于裂紋擴(kuò)展速度遠(yuǎn)大于彈丸侵徹速度，故當(dāng)彈丸尚未穿透時，陶瓷早已全面破碎而飛散崩落，失去防護(hù)能力。由于現(xiàn)有陶瓷抗多次打擊能力差；在彈丸重復(fù)打擊下，被保護(hù)者的安全受嚴(yán)重威脅。

中國專利cn104457431a公開了一種“防彈陶瓷插板止裂結(jié)構(gòu)”，即在整個陶瓷板上開多個止裂孔，止裂孔分散交錯排布，防止陶瓷受子彈沖擊而產(chǎn)生的裂紋擴(kuò)散。“止裂孔”方法存在較多缺憾。首先，即使“止裂孔”孔徑較小，不影響陶瓷板整體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；然而若子彈剛好打在止裂孔上，則陶瓷受打擊區(qū)域抗彈能力相對降低，陶瓷板同樣失去應(yīng)有的防護(hù)效果。再者，假使“止裂孔”可防止陶瓷板整體破碎，但是受子彈打擊的局部區(qū)域仍然是碎裂崩落，不具有抗重復(fù)打擊能力。

中國專利cn201310142518公開了一種“纖維/陶瓷/金屬復(fù)合材料防彈板及其制備方法”，該防彈板特點(diǎn)是在增加了超分子量聚乙烯前板和鈦合金金屬約束框。其制備工藝復(fù)雜、成本高、增加重量較多；更關(guān)鍵的是由于聚乙烯板自身變形能力差，不能約束彈丸打擊軸向的陶瓷破碎崩落，即沒有增加陶瓷體的抗彈能力。

德國弗勞恩霍夫高速動力學(xué)研究所在氧化鋁陶瓷板前設(shè)置了聚碳酸脂緩沖層。由于聚碳酸脂為熱塑性塑料以及氧化鋁陶瓷與聚碳酸脂層之間連接強(qiáng)度較差，故沒有解決兩層之間的沖擊崩離問題。另外，在陶瓷上覆蓋粘結(jié)膠膜，可以在一定程度上增加對陶瓷板的縱向約束，防止陶瓷整體碎裂。但是膠膜抗剪能力差，在彈丸直接沖擊區(qū)會隨著陶瓷體一樣被粉碎崩落。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有陶瓷脆性大、受沖擊易碎易崩落以及抗多次打擊能力差等問題，本發(fā)明提供一種防彈用橡膠復(fù)合陶瓷。

進(jìn)一步地，本發(fā)明還提供一種防彈用橡膠復(fù)合陶瓷的制備方法。

為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明實施例采用了如下的技術(shù)方案：

一種防彈用橡膠復(fù)合陶瓷，所述復(fù)合陶瓷由橡膠體、纖維氈和陶瓷體組成，所述纖維氈包覆在所述陶瓷體表面，所述橡膠體包覆在所述纖維氈表面，且所述橡膠體與所述陶瓷體化學(xué)鍵合，所述橡膠體與所述纖維氈化學(xué)鍵合，所述橡膠體包括迎彈面和被彈面，且所述迎彈面厚度大于所述背彈面厚度。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的陶瓷板(片/塊)被包覆在纖維氈和橡膠體中；所述迎彈面厚度大于所述背彈面厚度；橡膠與陶瓷以及橡膠與纖維氈之間采用化學(xué)鍵連接；纖維氈起到緊固陶瓷板和分散沖擊作用力的作用；橡膠起粘附陶瓷和增加整體抗沖擊力的作用，所述橡膠復(fù)合陶瓷解決了陶瓷受沖擊易碎易崩落和中彈破損面大的問題，具備了抗多次打擊能力。其斷裂韌性比原陶瓷提高約73％，抗彈防護(hù)系數(shù)提高約49％。

進(jìn)一步地，本發(fā)明還提供所述防彈用橡膠復(fù)合陶瓷的制備方法。該制備方法，至少包括以下步驟：

步驟1、將陶瓷進(jìn)行拋磨處理，采用丙酮和去離子水對拋磨后的陶瓷清洗，然后烘干待用；

步驟2、陶瓷表面苯乙烯磺酸處理：將苯乙烯磺酸溶解在無水乙醇和去離子水的混合溶液中制備苯乙烯磺酸溶液，所述苯乙烯磺酸溶液濃度為0.05-0.2mol/l，在室溫下，將拋磨后的陶瓷完全浸漬在苯乙烯磺酸-乙醇/水溶液中，超聲震蕩30-60min，靜置12-24h，取出陶瓷，用丙酮清洗后備用；

步驟3、陶瓷表面噴涂膠膜并預(yù)固化：配制質(zhì)量比為(3-5)：(5-7)的苯乙烯磺酸和液體丁苯橡膠的混合物膠漿，以三[1-(2-甲基)氮丙啶基]磷化氧為擴(kuò)鏈劑，對苯乙烯磺酸處理過的陶瓷表面噴涂膠膜，然后置于48-50℃恒溫烘箱中，烘烤30-60min；

步驟4、纖維氈包覆陶瓷：將纖維氈包覆經(jīng)過表面噴涂膠膜的陶瓷，以簾子線縱橫緊固纖維氈；

步驟5、加壓樹脂傳遞模塑液體橡膠預(yù)成型：配制所述橡膠體，將纖維氈包覆的陶瓷板平放于平板上，以真空袋密封，以真空袋為模具模塑，向所述模塑系統(tǒng)內(nèi)注滿所述橡膠體；

步驟6、橡膠復(fù)合陶瓷熱壓罐法成型：將所述充滿所述橡膠體的模塑系統(tǒng)固化，固化完成后，將橡膠復(fù)合陶瓷從真空袋中取出，切割和拋磨后即得所述防彈用橡膠復(fù)合陶瓷。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的所述防彈用橡膠復(fù)合陶瓷的制備方法，采用液體橡膠通過加壓樹脂傳遞模塑方法和熱壓罐法成型方法，將陶瓷與橡膠和纖維氈有機(jī)地復(fù)合在一起：首先對陶瓷表面噴涂膠膜并預(yù)固化為后期橡膠體與陶瓷體之間形成化學(xué)鍵合做準(zhǔn)備；其次通過加壓樹脂傳遞模塑方法和熱壓罐法成型方法在橡膠體與陶瓷體以及橡膠體與纖維氈之間均為化學(xué)鍵連接，具有較高的整體連接強(qiáng)度，所述橡膠復(fù)合陶瓷利用橡膠對陶瓷的粘附作用和橡膠/纖維氈緩沖及分散沖擊力的作用，解決了陶瓷受沖擊易碎易崩落和中彈破損面大的問題，具備了抗多次打擊能力。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明實施例提供的加壓樹脂傳遞模塑液體橡膠預(yù)成型示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例提供的固化工藝；

圖3是本發(fā)明實施例提供的防彈用橡膠復(fù)合陶瓷結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明實施例提供的氧化鋁陶瓷和橡膠復(fù)合氧化鋁陶瓷的抗彈打擊圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明實施例提供一種防彈用橡膠復(fù)合陶瓷，所述復(fù)合陶瓷由橡膠體、纖維氈和陶瓷體組成，所述纖維氈包覆在所述陶瓷體表面，所述橡膠體包覆在所述纖維氈表面，且所述橡膠體與所述陶瓷體化學(xué)鍵合，所述橡膠體與所述纖維氈化學(xué)鍵合，所述橡膠體包括迎彈面和被彈面，且所述迎彈面厚度大于所述背彈面厚度。

以一種迎彈面橡膠體厚度為0.6cm，背彈面橡膠體厚度為0.2cm的橡膠復(fù)合氧化鋁陶瓷為例：其面密度僅增加約0.7g/cm²，但斷裂韌性從原氧化鋁陶瓷的約9mpa·m^1/2提高到14-15mpa·m^1/2，對12.7mm穿甲彈的防護(hù)系數(shù)從約3.1提高到5.1。

具體地說，所謂防護(hù)面密度為在穿甲彈或破甲射流對防護(hù)板入射方向上，單位面積的裝甲質(zhì)量；所謂斷裂韌性是指材料抵抗裂紋擴(kuò)展斷裂的韌性，是度量材料的韌性好壞的一個定量指標(biāo)；所謂彈道極限速度是指子彈侵徹被測樣品貫穿概率為50％時的入射速度(還成為v50值)；所謂抗彈防護(hù)系數(shù)nm是指以某標(biāo)準(zhǔn)彈同時射擊標(biāo)準(zhǔn)均值裝甲鋼半無限靶和對比材料無限靶時，標(biāo)準(zhǔn)均值裝甲鋼半無限靶面密度與對比材料面密度的比值。上述抗彈性能參數(shù)的測量遵循我國軍用標(biāo)準(zhǔn)gjb5115-2004或美軍標(biāo)mil-dtl-46593b所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)測試程序確定。

優(yōu)選地，所述橡膠體采用液體原料制成，所述液體原料包括液體橡膠，其中，所述液體橡膠為液體丁二烯橡膠、液體丁苯橡膠、液體丁腈橡膠、液體氯丁橡膠、液體異戊二烯橡膠、液體丁二烯-氯丁烯橡膠或、液體丁二烯-丙烯橡膠中的一種或幾種。

優(yōu)選地，所述橡膠體還包括環(huán)氧樹脂，所述環(huán)氧樹脂為雙酚a縮水甘油醚、二烯丙基雙酚a環(huán)氧樹脂中的一種或兩種。

優(yōu)選地，所述橡膠體由如下重量份數(shù)的下列組分制成：液體丁苯橡膠：100份、液體氯丁橡膠：30-40份、環(huán)氧樹脂：5-15份、三乙烯四胺：3-7份、碳酸鈣：10-20份、秋蘭姆類硫化促進(jìn)劑：0.5-1份和硬脂酸：0.5-1份，其中，所述液體橡膠的平均分子量為2000-15000，優(yōu)選所述液體橡膠平均分子量為4000-7000。

其中，所述三乙烯四胺、碳酸鈣、秋蘭姆類硫化促進(jìn)劑和硬脂酸為橡膠體中的助劑，所述三乙烯四胺為環(huán)氧樹脂固化劑，硬脂酸在合成橡膠中起到硫化活性劑的作用，也具備增塑劑和軟化劑的作用。

優(yōu)選地，所述被彈面和所述迎彈面的厚度比為0.1-0.5:1，所述迎彈面的厚度為所述陶瓷厚度的50-100％。

優(yōu)選地，所述陶瓷體的原料為氧化鋁、碳化硅或碳化硼中的一種。

所述一種橡膠復(fù)合陶瓷所用陶瓷為氧化鋁陶瓷(al2o3)。對于氧化鋁陶瓷，由一定熱壓成型工藝制備的裝甲級氧化鋁陶瓷，其體積密度約為3.6-3.9g/cm³。根據(jù)本發(fā)明所述橡膠復(fù)合陶瓷成型工藝，在工藝調(diào)整范圍內(nèi)，其中所述氧化鋁陶瓷在所述橡膠復(fù)合陶瓷中的質(zhì)量含量為72％-82％，優(yōu)選78％-80％。同時，本發(fā)明所述橡膠復(fù)合陶瓷成型方法也適用于碳化硅(sic)陶瓷和碳化硼(b4c)陶瓷，只是橡膠與陶瓷連接強(qiáng)度稍低于氧化鋁陶瓷(al2o3)的情況。裝甲級碳化硅(sic)陶瓷的體積密度約為3.1-3.3g/cm³。對于本發(fā)明所述橡膠復(fù)合碳化硅陶瓷成品，其中所述sic陶瓷在所述橡膠復(fù)合陶瓷中所占質(zhì)量份數(shù)為70％-81％。裝甲級碳化硼(b4c)的體積密度約為2.45-2.55g/cm³。對于本發(fā)明所述橡膠復(fù)合碳化硼陶瓷成品，其中所述b4c陶瓷在所述橡膠復(fù)合陶瓷中所占質(zhì)量份數(shù)為66％-80％。

優(yōu)選地，所述纖維氈的厚度為3-7mm，是金屬纖維氈、無機(jī)纖維氈或化纖纖維氈中的一種。

優(yōu)選地，所述纖維氈是鋼絲纖維氈、銅絲纖維氈、玻璃纖維氈、石灰?guī)r纖維氈、玄武巖纖維氈、碳纖維氈、聚乙烯纖維氈、丙烯腈纖維氈、尼龍纖維氈、芳砜綸纖維或芳綸纖維氈的一種。

從橡膠復(fù)合陶瓷制備工藝、成品抗彈防護(hù)要求和材料成本等方面考慮，優(yōu)選超高分子量聚乙烯纖維氈和芳綸纖維氈。超高分子量聚乙烯纖維氈，其體積密度為約0.96-0.98g/cm³，彈性模量為約100-150gpa，拉伸強(qiáng)度為約2900-3100mpa。所述芳綸纖維氈，其體積密度為約1.41-1.44g/cm³，彈性模量為約100-170gpa，拉伸強(qiáng)度為約3900-2100mpa。對于本發(fā)明所述橡膠復(fù)合陶瓷成品，其中所述纖維氈在橡膠復(fù)合陶瓷成品中所占質(zhì)量份數(shù)為3％-6％。

相應(yīng)的，本發(fā)明實施例在提供一種防彈用橡膠復(fù)合陶瓷的基礎(chǔ)上，還進(jìn)一步提供了所述防彈用橡膠復(fù)合陶瓷的一種制備方法。

一種防彈用橡膠復(fù)合陶瓷的制備方法，至少包括以下步驟：

步驟1、將陶瓷進(jìn)行拋磨處理，采用丙酮和去離子水對拋磨后的陶瓷清洗，然后烘干待用；

步驟2、陶瓷表面苯乙烯磺酸處理：將苯乙烯磺酸溶解在無水乙醇和去離子水的混合溶液中制備苯乙烯磺酸溶液，所述苯乙烯磺酸溶液濃度為0.05-0.2mol/l，在室溫下，將拋磨后的陶瓷完全浸漬在苯乙烯磺酸-乙醇/水溶液中，超聲震蕩30-60min，靜置12-24h，取出陶瓷，用丙酮清洗后備用；

步驟3、陶瓷表面噴涂膠膜并預(yù)固化：配制質(zhì)量比為(3-5)：(5-7)的苯乙烯磺酸和液體丁苯橡膠的混合物膠漿，以三[1-(2-甲基)氮丙啶基]磷化氧為擴(kuò)鏈劑，對苯乙烯磺酸處理過的陶瓷表面噴涂膠膜，然后置于48-50℃恒溫烘箱中，烘烤30-60min；

步驟4、纖維氈包覆陶瓷：將纖維氈包覆經(jīng)過表面噴涂膠膜的陶瓷，以簾子線縱橫緊固纖維氈；

步驟5、加壓樹脂傳遞模塑液體橡膠預(yù)成型：配制所述橡膠體，將纖維氈包覆的陶瓷板平放于平板上，以真空袋密封，以真空袋為模具模塑，向所述模塑系統(tǒng)內(nèi)注滿所述橡膠體；

步驟6、橡膠復(fù)合陶瓷熱壓罐法成型：將所述充滿所述橡膠體的模塑系統(tǒng)固化，固化完成后，將橡膠復(fù)合陶瓷從真空袋中取出，切割和拋磨后即得所述防彈用橡膠復(fù)合陶瓷。

優(yōu)選地，所述步驟5中將纖維氈包覆的陶瓷板平放于涂覆有脫模劑的不銹鋼平板上，所述不銹鋼平板置于38-40℃恒溫電熱板上，室溫下，以注射壓力為2-2.5mpa向所述模塑系統(tǒng)內(nèi)壓注所述橡膠，充滿后所述模塑系統(tǒng)翻轉(zhuǎn)2次，置于38-40℃的恒溫電熱板上靜置1-2h。

本發(fā)明所述橡膠復(fù)合陶瓷可應(yīng)用于多種形式的防彈物件，以及高速沖擊結(jié)構(gòu)，例如裝甲車輛用陶瓷復(fù)合裝甲、飛機(jī)機(jī)腹、飛機(jī)駕駛員座椅靠背、發(fā)動機(jī)護(hù)板、高速列車駕駛室和抗彈防護(hù)插板等。所述橡膠復(fù)合陶瓷特別適用于作為個人抗彈防護(hù)器具，例如防彈衣、防護(hù)頭盔和防彈盾牌等，防護(hù)各種手槍彈、步槍彈以及由手榴彈、炮彈、地雷和簡易爆炸裝置等爆炸產(chǎn)生的各種碎片。

為了更好的說明本發(fā)明實施例提供的，下面通過實施例做進(jìn)一步的舉例說明。

實施例1

本實施例提供一種防彈用橡膠復(fù)合陶瓷，所用陶瓷為氧化鋁陶瓷(al2o3)，纖維氈為芳綸纖維氈，所用橡膠原料為液體橡膠與環(huán)氧樹脂的混合物。

按重量份數(shù)計，所述橡膠為：液體丁苯橡膠：100份、液體氯丁橡膠：30份、雙酚a縮水甘油醚：15份、三乙烯四胺：5份、碳酸鈣：15份、秋蘭姆類硫化促進(jìn)劑：0.6份、硬脂酸：0.5份。

所述三乙烯四胺為環(huán)氧樹脂固化劑，硬脂酸在合成橡膠中起到硫化活性劑的作用，也具備增塑劑和軟化劑的作用。

所述一種防彈用橡膠復(fù)合陶瓷的制備方法，包括以下步驟：

步驟1、采用陶瓷材料拋磨摩擦機(jī)對氧化鋁陶瓷進(jìn)行拋磨，磨石材料為燒結(jié)金剛石，磨石粒度為140#，打磨進(jìn)給量取0.01mm/r，打磨壓力選擇1000～1500n，采用間隔拋磨的方式進(jìn)行拋磨，即將拋磨分為3個周期，每個周期拋磨4次，每次拋磨時間為10s，將打磨后的氧化鋁陶瓷用丙酮和去離子水清洗，洗凈后烘干備用。

步驟2、陶瓷表面苯乙烯磺酸處理：以體積比為1：1的無水乙醇和去離子水的混合溶液作為溶劑，配制苯乙烯磺酸的乙醇/水溶液，溶液濃度為0.1mol/l，在室溫下將拋磨后的氧化鋁陶瓷板完全浸漬在苯乙烯磺酸-乙醇/水溶液中，對溶液超聲震蕩40min后，靜置24h，然后取出苯乙烯磺酸處理過的氧化鋁陶瓷板，用丙酮清洗3次后備用。

步驟3、陶瓷表面噴涂膠膜并預(yù)固化：配制質(zhì)量比為4:6的苯乙烯磺酸和液體丁苯橡膠的混合物膠漿，液體丁苯橡膠平均分子量5000～7000，以三[1-(2-甲基)氮丙啶基]磷化氧(mapo)為擴(kuò)鏈劑(硫化劑)，使用無氣噴涂機(jī)，齒輪泵以2mpa以上的壓力將膠漿噴涂在苯乙烯磺酸處理過的氧化鋁陶瓷板表面，膠膜厚度為0.6mm，然后將噴涂膠膜的氧化鋁陶瓷板置于50℃恒溫烘箱中，烘烤約30min，使膠膜預(yù)固化，以達(dá)到不使膠膜在陶瓷表面流蜒為目的。

步驟4、纖維氈包覆陶瓷：使用芳綸纖維氈包覆氧化鋁陶瓷板，以芳綸簾子線縱橫緊固纖維毛氈。

步驟5、加壓樹脂傳遞模塑液體橡膠預(yù)成型：按照上述橡膠的配方將液體丁苯橡膠、液體氯丁橡膠和雙酚a縮水甘油醚、三乙烯四胺、碳酸鈣：、秋蘭姆類硫化促進(jìn)劑、硬脂酸機(jī)械攪拌混合，粘度為14pa·s；如圖1所示，以真空袋和不銹鋼平板構(gòu)成液體橡膠模塑模具，將芳綸纖維氈包覆的氧化鋁陶瓷板平放于涂覆有脫模劑的不銹鋼平板上，以真空袋密封，液體橡膠預(yù)成型體將以真空袋為模具模塑，模塑系統(tǒng)的不銹鋼平板置于40℃恒溫電熱板上，模塑系統(tǒng)的進(jìn)料口與加壓注射設(shè)備相連；模塑系統(tǒng)開設(shè)兩個排氣口，排氣口與鋼制緩沖筒相連，并可接真空泵；室溫下，打開注射泵向模塑系統(tǒng)內(nèi)壓注配制好的液體橡膠，注射壓力2.5mpa，真空輔助液體橡膠模塑，待液體橡膠充滿真空袋后關(guān)閉排氣口，同時關(guān)閉進(jìn)料口，模塑系統(tǒng)翻轉(zhuǎn)兩次后，置于40℃恒溫電熱板上靜置1h。

步驟6、橡膠復(fù)合陶瓷熱壓罐法成型：將上述充滿液體橡膠的模塑系統(tǒng)送入熱壓罐中，接通真空管路和熱電偶，關(guān)閉熱壓罐罐門后開始固化，液體橡膠硫化固化工藝按照如圖2所示的固化工藝規(guī)范進(jìn)行，固化完成后，將橡膠復(fù)合陶瓷制品從真空袋中取出；使用切割和拋磨工具加工得規(guī)整的橡膠復(fù)合陶瓷成品，即得所述防彈用橡膠復(fù)合陶瓷，如圖3所示。

實施例2

本實施例提供一種防彈用橡膠復(fù)合陶瓷，所用陶瓷為氧化鋁陶瓷(al2o3)，纖維氈為芳綸纖維氈，所用橡膠原料為液體橡膠與環(huán)氧樹脂的混合物。

按重量份數(shù)計，所述橡膠為：液體丁苯橡膠：100份、二烯丙基雙酚a環(huán)氧樹脂：15份、三乙烯四胺：5份、碳酸鈣：15份、秋蘭姆類硫化促進(jìn)劑：0.6份、硬脂酸：0.5份。

所述三乙烯四胺為環(huán)氧樹脂固化劑，硬脂酸在合成橡膠中起到硫化活性劑的作用，也具備增塑劑和軟化劑的作用。

所述一種防彈用橡膠復(fù)合陶瓷的制備方法，包括以下步驟：

步驟1、采用陶瓷材料拋磨摩擦機(jī)對氧化鋁陶瓷進(jìn)行拋磨，磨石材料為燒結(jié)金剛石，磨石粒度為160#，打磨進(jìn)給量取0.015mm/r，打磨壓力選擇1000～1500n，采用間隔拋磨的方式進(jìn)行拋磨，即將拋磨分為5個周期，每個周期拋磨5次，每次拋磨時間為10s，將打磨后的氧化鋁陶瓷用丙酮和去離子水清洗，洗凈后烘干備用。

步驟2、陶瓷表面苯乙烯磺酸處理：以體積比為1：1的無水乙醇和去離子水的混合溶液作為溶劑，配制苯乙烯磺酸的乙醇/水溶液，溶液濃度為0.05mol/l，在室溫下將拋磨后的氧化鋁陶瓷板完全浸漬在苯乙烯磺酸-乙醇/水溶液中，對溶液超聲震蕩30min后，靜置30h，然后取出苯乙烯磺酸處理過的氧化鋁陶瓷板，用丙酮清洗3次后備用。

步驟3、陶瓷表面噴涂膠膜并預(yù)固化：配制質(zhì)量比為4:6的苯乙烯磺酸和液體丁苯橡膠的混合物膠漿，液體丁苯橡膠平均分子量5000～7000，以三[1-(2-甲基)氮丙啶基]磷化氧(mapo)為擴(kuò)鏈劑(硫化劑)，使用無氣噴涂機(jī)，齒輪泵以2mpa以上的壓力將膠漿噴涂在苯乙烯磺酸處理過的氧化鋁陶瓷板表面，膠膜厚度為0.4mm，然后將噴涂膠膜的氧化鋁陶瓷板置于50℃恒溫烘箱中，烘烤約30min，使膠膜預(yù)固化，以達(dá)到不使膠膜在陶瓷表面流蜒為目的。

步驟4、纖維氈包覆陶瓷：使用芳綸纖維氈包覆氧化鋁陶瓷板，以芳綸簾子線縱橫緊固纖維毛氈。

步驟5、加壓樹脂傳遞模塑液體橡膠預(yù)成型：按照上述橡膠的配方將液體丁苯橡膠、二烯丙基雙酚a環(huán)氧樹脂、三乙烯四胺、碳酸鈣、秋蘭姆類硫化促進(jìn)劑、硬脂酸，機(jī)械攪拌混合，粘度為14pa·s；如圖1所示，以真空袋和不銹鋼平板構(gòu)成液體橡膠模塑模具，將芳綸纖維氈包覆的氧化鋁陶瓷板平放于涂覆有脫模劑的不銹鋼平板上，以真空袋密封，液體橡膠預(yù)成型體將以真空袋為模具模塑，模塑系統(tǒng)的不銹鋼平板置于40℃恒溫電熱板上，模塑系統(tǒng)的進(jìn)料口與加壓注射設(shè)備相連；模塑系統(tǒng)開設(shè)兩個排氣口，排氣口與鋼制緩沖筒相連，并可接真空泵；室溫下，打開注射泵向模塑系統(tǒng)內(nèi)壓注配制好的液體橡膠，注射壓力2.5mpa，真空輔助液體橡膠模塑，待液體橡膠充滿真空袋后關(guān)閉排氣口，同時關(guān)閉進(jìn)料口，模塑系統(tǒng)翻轉(zhuǎn)兩次后，置于40℃恒溫電熱板上靜置1h。

步驟6、橡膠復(fù)合陶瓷熱壓罐法成型：將上述充滿所述橡膠的模塑系統(tǒng)送入熱壓罐中，接通真空管路和熱電偶，關(guān)閉熱壓罐罐門后開始固化，液體橡膠硫化固化工藝按照如圖2所示的固化工藝規(guī)范進(jìn)行，固化完成后，將橡膠復(fù)合陶瓷制品從真空袋中取出；使用切割和拋磨工具加工得規(guī)整的橡膠復(fù)合陶瓷成品，即得所述防彈用橡膠復(fù)合陶瓷，如圖3所示。

實施例3

本實施例提供一種防彈用橡膠復(fù)合陶瓷，所用陶瓷為碳化硼(b4c)陶瓷，纖維氈為芳綸纖維氈，所用橡膠原料為液體橡膠與環(huán)氧樹脂的混合物。

按重量份數(shù)計，所述橡膠為：液體丁苯橡膠：100份、液體氯丁橡膠：30份、雙酚a縮水甘油醚：15份、三乙烯四胺：5份、碳酸鈣：15份、秋蘭姆類硫化促進(jìn)劑：0.6份、硬脂酸：0.5份。

所述三乙烯四胺為環(huán)氧樹脂固化劑，硬脂酸在合成橡膠中起到硫化活性劑的作用，也具備增塑劑和軟化劑的作用。

所述一種防彈用橡膠復(fù)合陶瓷的制備方法，包括以下步驟：

步驟1、采用陶瓷材料拋磨摩擦機(jī)對碳化硼陶瓷進(jìn)行拋磨，磨石材料為燒結(jié)金剛石，磨石粒度為140#，打磨進(jìn)給量取0.01mm/r，打磨壓力選擇1000～1500n，采用間隔拋磨的方式進(jìn)行拋磨，即將拋磨分為3個周期，每個周期拋磨4次，每次拋磨時間為10s，將打磨后的碳化硼陶瓷用丙酮和去離子水清洗，洗凈后烘干備用。

步驟2、陶瓷表面苯乙烯磺酸處理：以體積比為1：1的無水乙醇和去離子水的混合溶液作為溶劑，配制苯乙烯磺酸的乙醇/水溶液，溶液濃度為0.1mol/l，在室溫下將拋磨后的碳化硼陶瓷板完全浸漬在苯乙烯磺酸-乙醇/水溶液中，對溶液超聲震蕩60min后，靜置24h，然后取出苯乙烯磺酸處理過的碳化硼陶瓷板，用丙酮清洗3次后備用。

步驟3、陶瓷表面噴涂膠膜并預(yù)固化：配制質(zhì)量比為4:6的苯乙烯磺酸和液體丁苯橡膠的混合物膠漿，液體丁苯橡膠平均分子量5000～7000，以三[1-(2-甲基)氮丙啶基]磷化氧(mapo)為擴(kuò)鏈劑(硫化劑)，使用無氣噴涂機(jī)，齒輪泵以2mpa以上的壓力將膠漿噴涂在苯乙烯磺酸處理過的碳化硼陶瓷板表面，膠膜厚度為0.6mm，然后將噴涂膠膜的碳化硼陶瓷板置于50℃恒溫烘箱中，烘烤約30min，使膠膜預(yù)固化，以達(dá)到不使膠膜在陶瓷表面流蜒為目的。

步驟4、纖維氈包覆陶瓷：使用芳綸纖維氈包覆碳化硼陶瓷板，以芳綸簾子線縱橫緊固纖維毛氈。

步驟5、加壓樹脂傳遞模塑液體橡膠預(yù)成型：按照上述橡膠的配方將液體丁苯橡膠、液體氯丁橡膠和雙酚a縮水甘油醚、三乙烯四胺、碳酸鈣、秋蘭姆類硫化促進(jìn)劑、硬脂酸，機(jī)械攪拌混合，粘度為14pa·s；如圖1所示，以真空袋和不銹鋼平板構(gòu)成液體橡膠模塑模具，將芳綸纖維氈包覆的碳化硼陶瓷板平放于涂覆有脫模劑的不銹鋼平板上，以真空袋密封，液體橡膠預(yù)成型體將以真空袋為模具模塑，模塑系統(tǒng)的不銹鋼平板置于40℃恒溫電熱板上，模塑系統(tǒng)的進(jìn)料口與加壓注射設(shè)備相連；模塑系統(tǒng)開設(shè)兩個排氣口，排氣口與鋼制緩沖筒相連，并可接真空泵；室溫下，打開注射泵向模塑系統(tǒng)內(nèi)壓注配制好的液體橡膠，注射壓力2.5mpa，真空輔助液體橡膠模塑，待橡膠充滿真空袋后關(guān)閉排氣口，同時關(guān)閉進(jìn)料口，模塑系統(tǒng)翻轉(zhuǎn)兩次后，置于40℃恒溫電熱板上靜置1h。

步驟6、橡膠復(fù)合陶瓷熱壓罐法成型：將上述充滿所述橡膠的模塑系統(tǒng)送入熱壓罐中，接通真空管路和熱電偶，關(guān)閉熱壓罐罐門后開始固化，液體橡膠硫化固化工藝按照如圖2所示的固化工藝規(guī)范進(jìn)行，固化完成后，將橡膠復(fù)合陶瓷制品從真空袋中取出；使用切割和拋磨工具加工得規(guī)整的橡膠復(fù)合陶瓷成品，即得所述防彈用橡膠復(fù)合陶瓷，如圖3所示。

實施例1、2、3制備的防彈用橡膠復(fù)合陶瓷的厚度如下表1所示。

表1

為了更好的說明本發(fā)明實施例提供的防彈用橡膠復(fù)合陶瓷的特性，下面將實施例1、2、3制備的防彈用橡膠復(fù)合陶瓷進(jìn)行斷裂韌性和抗彈防護(hù)系數(shù)的測試，測試方法如下，測試結(jié)果如表2所示。

斷裂韌性的測試參照我國國標(biāo)gb-t4161-2007《金屬材料平面應(yīng)變斷裂韌度kic試驗方法》?？箯椃雷o(hù)系數(shù)的測試參照美軍標(biāo)mil-dtl-46593b所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)測試程序。用于斷裂韌性和抗彈防護(hù)系數(shù)的測試程序概述如下：

c-1斷裂韌性測試程序

1.預(yù)先估計所測材料的斷裂韌性kⅰc和屈服強(qiáng)度σy值。

2.斷裂韌性測試試樣的制備，測試試樣的形狀及尺寸參照gb-t4161-2007《金屬材料平面應(yīng)變斷裂韌度kic試驗方法》中規(guī)定的測試斷裂韌性的標(biāo)準(zhǔn)試樣(標(biāo)準(zhǔn)三點(diǎn)彎曲試樣)，根據(jù)步驟-1預(yù)估值確定試樣最小厚度。

3.本發(fā)明所述斷裂韌性測試所采用的標(biāo)準(zhǔn)三點(diǎn)彎曲試樣幾何尺寸為：寬w＝20mm，長l＝100mm，厚b＝10mm。

4.安裝三點(diǎn)彎曲試驗底座，使加載線通過跨距s的中點(diǎn)，偏差在1％s以內(nèi)。

5.將載荷傳感器和位移傳感器的接線，分別按“全橋法”接入動態(tài)應(yīng)變儀，并進(jìn)行平衡調(diào)節(jié)，用動態(tài)輸出檔，將載荷和位移輸出訊號分別接到函數(shù)記錄儀的“y”和“x”接線柱上。

6.制備好的試樣，在mts810材料力學(xué)試驗機(jī)上進(jìn)行斷裂試驗，測量5次取平均值。

7.加載結(jié)束后，壓斷試樣，從3086-11型x—y系列實驗記錄儀上取下記錄的p-v曲線。

8.用15j型工具顯微鏡測量試樣的臨界裂紋(半)長度a，取斷裂后的試樣在斷面上劃線，取其平均值得臨界裂紋(半)長度a。

c-2抗彈防護(hù)系數(shù)測試程序

1.采用理論分析和動力學(xué)數(shù)值仿真方法預(yù)先估計樣品的抗彈能力。

2.測試樣品的制備，待測試對比例氧化鋁陶瓷和碳化硼陶瓷采用熱壓燒結(jié)工藝制備(均為定制成品)，橡膠復(fù)合陶瓷待測試樣品的制備參照本發(fā)明所述橡膠復(fù)合陶瓷制備方法。

3.本發(fā)明所述抗彈防護(hù)系數(shù)測試所用測試樣品的幾何尺寸均為：25cm×25cm×2.8cm；厚度方向幾何構(gòu)造見表1中所示。

4.標(biāo)準(zhǔn)穿深為65～75mm的均質(zhì)裝甲鋼。

5.12.7mm穿甲彈模擬彈的制備。12.7mm穿甲彈模擬彈質(zhì)量為28.1g，材質(zhì)為q235鋼。

6.鋁制彈托的制備。

7.輕氣炮裝置。

8.炮口測速裝置和電磁線圈測速裝置。

9.記錄密度和彈丸速度；記錄沒有測試樣品時的背板穿透深度；記錄有測試樣品時的背板穿透深度。根據(jù)測量參數(shù)計算，取平均值得抗彈防護(hù)系數(shù)。

表2

由表2可以得出，本發(fā)明以al2o3陶瓷制備的防彈用橡膠復(fù)合陶瓷，斷裂韌性提高74％，防彈防護(hù)系數(shù)提高49％；以b4c陶瓷制備的防彈用橡膠復(fù)合陶瓷，斷裂韌性提高56％，防彈防護(hù)系數(shù)提高42％。

將al2o3陶瓷與實施例2制備的防彈用橡膠復(fù)合al2o3陶瓷，進(jìn)行彈丸打擊，抗打擊示意圖如圖4所示。

由圖4可以直觀的看出，當(dāng)彈丸高速撞擊時，al2o3陶瓷受沖擊表面形成破裂錐體，隨著錐形體內(nèi)裂紋的聚結(jié)，陶瓷會出現(xiàn)全面破碎，抗打擊能力差，本發(fā)明提供的橡膠復(fù)合al2o3陶瓷，只是形成彈丸孔，而周圍的陶瓷基本沒有出現(xiàn)裂紋，抗擊打性能優(yōu)異。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換或改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。