一种软硬兼施复合式防弹衣的制备方法.pdf

本发明公开了一种软硬兼施复合式防弹衣的制备方法，所述的防弹衣包括双层织物面料层，所述的双层织物面料层内放置有防弹层和内衬层；且防弹层和内衬层的放置方法为两层防弹层中间放置内衬层；所述防弹层采用高性能纤维增强材料与树脂基体通过真空灌注制备而成纤维增强复合材料，所述内衬层采用高性能纤维织物层叠；所述的树脂基体采用双酚A环氧乙烯基酯树脂基体。本发明复合式防弹衣作为一种功能性服装，还具备一定的服用性能，充分利用不同材料的各自优点，既能满足舒适性的性能又起到有效的防护作用，以提高整体防弹衣的防弹能力。

权利要求书
1.  一种软硬兼施复合式防弹衣的制备方法，其特征在于,所述的防弹衣包括双层织物面料层，所述的双层织物面料层内放置有防弹层和内衬层；且防弹层和内衬层的放置方法为两层防弹层中间放置内衬层；所述防弹层采用高性能纤维增强材料与树脂基体通过真空灌注制备而成纤维增强复合材料，所述内衬层采用高性能纤维织物层叠；所述的树脂基体采用双酚A环氧乙烯基酯树脂基体；其中所述的高性能纤维增强材料三维织物增强材料采用玻璃纤维、芳纶纤维中的一种制备3D四层角联锁织物；其中所述的高性能纤维织物采用芳纶平纹织物、高强聚乙烯UD布中的一种或两种，所述的芳纶平纹织物的面密度是0.936kg/m2；所述的高强聚乙烯UD布的面密度是0.690kg/m2。

2.  如权利要求1所述的一种软硬兼施复合式防弹衣的制备方法，其特征在于，所述的每层防弹层采用1-2块纤维增强复合材料层叠而成。

3.  如权利要求1所述的一种软硬兼施复合式防弹衣的制备方法，其特征在于，所述的玻璃纤维、芳纶纤维制成的3D四层角联锁织物的织造方法为：根据经纱和纬纱的交织确定各层经纱和纬纱的交织规律，设计3D四层角联锁织物组织，首先根据各层经纱和纬纱的交织规律画出3D四层角联锁织物的结构示意图；再根据3D四层角联锁机织物的示意图画出3D四层角联锁机织物的组织图、上机图；最后在SL800半自动织物试样机上织造出3D四层角联锁机织物。

4.  如权利要求3所述的一种软硬兼施复合式防弹衣的制备方法，其特征在于：所述的玻璃纤维作为经纱和纬纱时均采用细度为1836D的两根玻璃纤维的并捻纱，所述的芳纶纤维作为经纱和纬纱时均采用细度为1100D的两根芳纶纤维的并捻纱。

5.  如权利要求1所述的一种软硬兼施复合式防弹衣的制备方法，其特征在于：所述真空灌注设备的真空度达-0.08Mpa以下，所述的真空灌注过程需要30-50min。

说明书一种软硬兼施复合式防弹衣的制备方法
技术领域
本发明涉及一种软硬兼施复合式防弹衣的制备方法，尤其是一种高性能纤维织物作为内衬和高性能纤维增强复合材料作为防弹层的复合型防弹衣的制备方法。
背景技术
在国际形势不稳定、某些社会治安差、暴力事件多的社会生活中，防弹衣是一种能够防护各种弹道发射物的保护人体安全的服装，它内层特殊的材料及构造能够在危急时刻抵御子弹有效地降低人的死亡率，因此对防弹衣和防弹结构的研究是非常必要的。其中软硬复合式防弹衣的柔软性是介于硬质和软质两种类型复合材料中间的一种防弹衣，它是一种以软质材料为内衬，硬质材料为面板和增强材料的一种复合型防弹衣。其中防弹衣的防弹层可吸收子弹头和弹片的动能，尤其是对低速弹头和弹片有明显的防护效果，在控制一定的凹陷情况下可减轻对人体胸、腹部的伤害，内衬起到一定的缓冲作用，最终有效抵制子弹的击穿。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种软硬兼施复合式防弹衣的制备方法，本发明复合式防弹衣作为一种功能性服装，还具备一定的服用性能，充分利用不同材料的各自优点，既能满足舒适性的性能又起到有效的防护作用，达到了最佳防弹性能。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是：
一种软硬兼施复合式防弹衣的制备方法，所述的防弹衣包括双层织物面料层，所述的双层织物面料层内放置有防弹层和内衬层；且防弹层和内衬层的放置方法为两层防弹层中间放置内衬层；所述防弹层采用高性能纤维增强材料与树脂基体通过真空灌注制备而成，所述内衬层采用高性能纤维织物层叠；所述的树脂基体采用双酚A环氧乙烯基酯树脂基体（购于上海富晨化工有限公司，型号879）；其中所述的高性能纤维增强材料三维织物增强材料采用玻璃纤维（购于南京玻璃纤维研究设计院）、芳纶纤维（购于常州高远化工有限公司）中的一种制备3D四层角联锁织物；其中所述的高性能纤维织物采用芳纶平纹织物(购于美国杜邦)、高强聚乙烯UD布(购于宁波大成新材料股份有限公司)中的一种或两种，所述的芳纶平纹织物的面密度是0.936kg/m2；所述的高强聚乙烯UD布的面密度是0.690kg/m2。
所述的每层防弹层采用1-2种纤维增强复合材料叠加而成。
所述的玻璃纤维、芳纶纤维制成的3D四层角联锁织物的织造方法为：根据经纱和纬纱的交织确定各层经纱和纬纱的交织规律，设计3D四层角联锁织物组织，首先根据各层经纱和纬纱的交织规律画出3D四层角联锁织物的结构示意图；再根据3D四层角联锁机织物的示意图画出3D四层角联锁机织物的组织图、上机图；最后在SL800半自动织物试样机上织造出3D四层角联锁机织物。
所述的玻璃纤维作为经纱和纬纱时均采用细度为1836D的两根玻璃纤维的并捻纱，所述的芳纶纤维作为经纱和纬纱时均采用细度为1100D的两根芳纶纤维的并捻纱。
所述真空灌注设备的真空度达-0.08Mpa以下，所述的真空灌注过程需要30-50min。
本发明的有益效果是：本发明的一种复合式防弹衣，防弹层以玻璃纤维、芳纶纤维制备的3D四层角联锁织物为增强材料，充分利用增强材料与树脂基体的优良性能；内衬层通过改变其铺叠材料的顺序、材料的铺叠层数；保证所制得复合式防弹衣具有不同的厚度，表现出不同的机械性能和防弹性能，有效防护来自手枪、步枪的子弹，各种爆炸物等爆炸产生的高速碎片的贯穿，尽可能减少子弹在击中防弹衣后弹着点处织物的变形而对人体造成的非贯穿性损伤。此外采用真空灌注成型工艺，清洁无污染、成型良好、适合这种防弹衣的产业用大规模生产。
具体实施方式
实施例1
本实施例的一种软硬兼施复合式防弹衣的制备方法，所述的防弹衣包括双层织物面料层，所述的双层织物面料层内放置有防弹层和内衬层；且防弹层和内衬层的放置方法为两层防弹层中间放置内衬层；所述防弹层采用高性能纤维增强材料与树脂基体通过真空灌注制备而成，所述内衬层采用高性能纤维织物层叠；所述的树脂基体采用双酚A环氧乙烯基酯树脂基体（购于上海富晨化工有限公司，型号879）；其中所述的高性能纤维增强材料三维织物增强材料采用玻璃纤维制备3D四层角联锁织物，所述的玻璃纤维（购于南京玻璃纤维研究设计院）作为经纱和纬纱时均采用细度为1836D的两根玻璃纤维在HKV-151花色捻线机上并的并捻纱；织造方法为：根据经纱和纬纱的交织确定各层经纱和纬纱的交织规律，设计3D四层角联锁织物组织，首先根据各层经纱和纬纱的交织规律画出3D四层角联锁织物的结构示意图；再根据3D四层角联锁机织物的示意图画出3D四层角联锁机织物的组织图、上机图；最后在SL800半自动织物试样机上织造出3D四层角联锁机织物；然后以玻璃纤维制得的3D四层角联锁机织物为增强材料、以双酚A环氧乙烯基酯879为基体，通过真空灌注工艺复合成型，灌注时间为30min，真空度达-0.08Mpa，制得1块玻璃纤维增强复合材料。
所述的防弹衣上前后两层防弹层中，前面防弹层采用2块玻璃纤维增强复合材料层叠，后面防弹层采用2块玻璃纤维增强复合材料层叠；所述的内衬层的高性能纤维织物采用10层芳纶平纹织物(购于美国杜邦)和10层高强聚乙烯UD布(购于宁波大成新材料股份有限公司)层叠，所述的芳纶平纹织物的面密度是0.936kg/m2；所述的高强聚乙烯UD布的面密度是0.690kg/m2。
子弹在击中本实施例的防弹衣时，首先是与之发生作用的是玻璃纤维增强复合材料制成的硬质防弹板，在这一瞬间接触的过程中，子弹和玻璃纤维增强复合材料都有可能发生形变或断裂，消耗子弹大部分能量；然后层叠的高性能纤维织物作为第二道防线，吸收、扩散子弹部分能量，接着是玻纤增强树脂基复合材料作为防弹层的最后一道防线，子弹在穿越防弹层、内衬层、防弹层的过程中有一定的缓冲作用，有效降低对人身的伤害。其中玻璃纤维抗拉强度高，电绝缘性好，与树脂粘着性良好。
本实施例的一种软硬兼施复合式防弹衣的制备方法，充分利用增强材料和基体树脂的优良性能，改变防弹层预制件的组织结构、经纬密度、经纬纱线的交织层数得到不同类型的复合材料，改变内衬的织物铺叠层数、铺层顺序，得到不同类型的复合式防弹衣，其表现出不同的防弹性能和服用性能，并且有效防护来自手枪、步枪的子弹，各种爆炸物等爆炸产生的高速碎片的贯穿，尽可能减少子弹在击中防弹衣后弹着点处织物的变形而对人体造成的非贯穿性损伤。采用真空灌注成型工艺，清洁无污染、成型良好、适合这种防弹衣的产业用大规模生产。
实施例2
本实施例的一种软硬兼施复合式防弹衣的制备方法，所述的防弹衣包括双层织物面料层，所述的双层织物面料层内放置有防弹层和内衬层；且防弹层和内衬层的放置方法为两层防弹层中间放置内衬层；所述防弹层采用高性能纤维增强材料与树脂基体通过真空灌注制备而成，所述内衬层采用高性能纤维织物层叠；所述的树脂基体采用双酚A环氧乙烯基酯树脂基体（购于上海富晨化工有限公司，型号879）；其中所述的高性能纤维增强材料三维织物增强材料采用芳纶纤维制备3D四层角联锁织物，所述的芳纶纤维（购于常州高远化工有限公司）作为经纱和纬纱时均采用细度是1100D的两根芳纶纤维在HKV-151花色捻线机上并捻的并捻纱；织造方法为：根据经纱和纬纱的交织确定各层经纱和纬纱的交织规律，设计3D四层角联锁织物组织，首先根据各层经纱和纬纱的交织规律画出3D四层角联锁织物的结构示意图；再根据3D四层角联锁机织物的示意图画出3D四层角联锁机织物的组织图、上机图；最后在SL800半自动织物试样机上织造出3D四层角联锁机织物；然后以芳纶纤维制得的3D四层角联锁机织物为增强材料、以双酚A环氧乙烯基酯879为基体，通过真空灌注工艺复合成型，灌注时间为35min，真空度达-0.09Mpa，制得1块芳纶纤维增强复合材料。
所述的防弹衣上前后两层防弹层中，前面防弹层采用2块芳纶纤维增强复合材料层叠，后面防弹层采用2块芳纶纤维增强复合材料层叠；所述的内衬层的高性能纤维织物采用10层芳纶平纹织物(购于美国杜邦)和10层高强聚乙烯UD布(购于宁波大成新材料股份有限公司)层叠，所述的芳纶平纹织物的面密度是0.936kg/m2；所述的高强聚乙烯UD布的面密度是0.690kg/m2。
子弹在击中本实施例的防弹衣时，首先是与之发生作用的是芳纶纤维增强复合材料制成的硬质防弹板，在这一瞬间接触的过程中，子弹和芳纶纤维增强复合材料都有可能发生形变或断裂，消耗子弹大部分能量；然后层叠的高性能纤维织物作为第二道防线，吸收、扩散子弹部分能量，接着是芳纶增强树脂基复合材料作为防弹层的最后一道防线，子弹在穿越防弹层、内衬层、防弹层的过程中有一定的缓冲作用，有效降低对人身的伤害。芳纶纤维具有超高强度、高模量、重量轻的特点，广泛应用于复合材料和防弹产品。
本实施例的一种软硬兼施复合式防弹衣的制备方法，充分利用增强材料和基体树脂的优良性能，改变防弹层预制件的组织结构、经纬密度、经纬纱线的交织层数得到不同类型的复合材料，改变内衬的织物铺叠层数、铺层顺序，得到不同类型的复合式防弹衣，其表现出不同的防弹性能和服用性能，并且有效防护来自手枪、步枪的子弹，各种爆炸物等爆炸产生的高速碎片的贯穿，尽可能减少子弹在击中防弹衣后弹着点处织物的变形而对人体造成的非贯穿性损伤。采用真空灌注成型工艺，清洁无污染、成型良好、适合这种防弹衣的产业用大规模生产。
实施例3
本实施例的一种软硬兼施复合式防弹衣的制备方法，所述的防弹衣包括双层织物面料层，所述的双层织物面料层内放置有防弹层和内衬层；且防弹层和内衬层的放置方法为两层防弹层中间放置内衬层；所述防弹层采用高性能纤维增强材料与树脂基体通过真空灌注制备而成，所述内衬层采用高性能纤维织物层叠；所述的树脂基体采用双酚A环氧乙烯基酯树脂基体（购于上海富晨化工有限公司，型号879）；其中所述的高性能纤维增强材料三维织物增强材料采用玻璃纤维（购于南京玻璃纤维研究设计院）或芳纶纤维（购于常州高远化工有限公司）制备3D四层角联锁织物，所述的玻璃纤维作为经纱和纬纱时均采用细度为1836D的两根玻璃纤维在HKV-151花色捻线机上并捻的并捻纱；所述的芳纶纤维作为经纱和纬纱时均采用细度是1100D的两根芳纶纤维在HKV-151花色捻线机上并捻的并捻纱；织造方法为：根据经纱和纬纱的交织确定各层经纱和纬纱的交织规律，设计3D四层角联锁织物组织，首先根据各层经纱和纬纱的交织规律画出3D四层角联锁织物的结构示意图；再根据3D四层角联锁机织物的示意图画出3D四层角联锁机织物的组织图、上机图；最后在SL800半自动织物试样机上织造出3D四层角联锁机织物；然后以玻璃纤维制得的3D四层角联锁机织物或芳纶纤维制得的3D四层角联锁机织物为增强材料、以双酚A环氧乙烯基酯879为基体，通过真空灌注工艺复合成型，灌注时间为38min，真空度达-0.09Mpa，制得1块玻璃纤维增强复合材料或1块芳纶纤维增强复合材料。
所述的防弹衣上前后两层防弹层中，前面防弹层采用2块玻璃纤维增强复合材料层叠，后面防弹层采用2块芳纶纤维增强复合材料层叠；所述的内衬层的高性能纤维织物采用20层高强聚乙烯UD布(购于宁波大成新材料股份有限公司)；所述的高强聚乙烯UD布的面密度是0.690kg/m2。
子弹在击中防弹衣时，首先与之发生作用的是玻璃纤维增强复合材料硬质防弹板，在这一瞬间接触的过程中，子弹和玻璃纤维增强树脂基硬质防弹材料都有可能发生形变或断裂，消耗子弹大部分能量，高性能纤维织物作为第二道防线，吸收、扩散子弹部分能量，接着是芳纶增强树脂基复合材料作为防弹层的最后一道防线，子弹在穿越防弹层、内衬层、防弹层的过程中有一定的缓冲作用，有效降低对人身的伤害。其中芳纶、高强聚乙烯都是三大高性能纤维之一，具有超高强度、高模量、重量轻的特点，广泛应用于复合材料和防弹产品。
本实施例的一种软硬兼施复合式防弹衣的制备方法，充分利用增强材料和树脂基体的优良性能，改变防弹层预制件的组织结构、经纬密度、经纬纱线的交织层数得到不同类型的复合材料，改变内衬的织物铺叠层数、铺层顺序，得到不同类型的复合式防弹衣，使其表现出不同的防弹性能和服用性能，并且有效防护来自手枪、步枪的子弹，各种爆炸物等爆炸产生的高速碎片的贯穿，尽可能减少子弹在击中防弹衣后弹着点处织物的变形而对人体造成的非贯穿性损伤。此外采用真空灌注成型工艺，清洁无污染、成型良好、适合这种防弹衣的产业用大规模生产。
实施例4
本实施例的一种软硬兼施复合式防弹衣的制备方法，所述的防弹衣包括双层织物面料层，所述的双层织物面料层内放置有防弹层和内衬层；且防弹层和内衬层的放置方法为两层防弹层中间放置内衬层；所述防弹层采用高性能纤维增强材料与树脂基体通过真空灌注制备而成，所述内衬层采用高性能纤维织物层叠；所述的树脂基体采用双酚A环氧乙烯基酯树脂基体（购于上海富晨化工有限公司，型号879）；其中所述的高性能纤维增强材料三维织物增强材料采用玻璃纤维（购于南京玻璃纤维研究设计院）或芳纶纤维（购于常州高远化工有限公司）制备3D四层角联锁织物，所述的玻璃纤维作为经纱和纬纱时均采用细度为1836D的两根玻璃纤维在HKV-151花色捻线机上并捻的并捻纱；所述的芳纶纤维作为经纱和纬纱时均采用细度是1100D的两根芳纶纤维在HKV-151花色捻线机上并捻的并捻纱；织造方法为：根据经纱和纬纱的交织确定各层经纱和纬纱的交织规律，设计3D四层角联锁织物组织，首先根据各层经纱和纬纱的交织规律画出3D四层角联锁织物的结构示意图；再根据3D四层角联锁机织物的示意图画出3D四层角联锁机织物的组织图、上机图；最后在SL800半自动织物试样机上织造出3D四层角联锁机织物；然后以玻璃纤维制得的3D四层角联锁机织物或芳纶纤维制得的3D四层角联锁机织物为增强材料、以双酚A环氧乙烯基酯879为基体，通过真空灌注工艺复合成型，灌注时间为40min，真空度达-0.09Mpa，制得1块玻璃纤维增强复合材料或1块芳纶纤维增强复合材料。
所述的防弹衣上前后两层防弹层中，前面防弹层采用1块玻璃纤维增强复合材料和1块芳纶纤维增强复合材料层叠，后面防弹层采用1块玻璃纤维增强复合材料和1块芳纶纤维增强复合材料层叠；所述的内衬层的高性能纤维织物采用20层高强聚乙烯UD布(购于宁波大成新材料股份有限公司)；所述的高强聚乙烯UD布的面密度是0.690kg/m2。
子弹在击中防弹衣时，与之发生作用的是依次是玻璃纤维增强树脂基复合材料、芳纶增强树脂基复合材料硬质防弹板，在这一瞬间接触的过程中，子弹和玻纤、芳纶增强树脂基硬质防弹材料都有可能发生形变或断裂，消耗子弹大部分能量，高性能纤维织物作为第二道防线，吸收、扩散子弹剩余部分能量，接着是玻纤、芳纶增强树脂基复合材料作为防弹层的最后一道防线，子弹在穿越防弹层、内衬层、防弹层的过程中有一定的缓冲作用，有效降低对人身的伤害。
本实施例的一种软硬兼施复合式防弹衣的制备方法，充分利用增强材料和树脂基体的优良性能，改变防弹层预制件的组织结构、经纬密度、经纬纱线的交织层数得到不同类型的复合材料，改变内衬的织物铺叠层数、铺层顺序，得到不同类型的复合式防弹衣，使其表现出不同的防弹性能和服用性能，并且有效防护来自手枪、步枪的子弹，各种爆炸物等爆炸产生的高速碎片的贯穿，尽可能减少子弹在击中防弹衣后弹着点处织物的变形而对人体造成的非贯穿性损伤。此外采用真空灌注成型工艺，清洁无污染、成型良好、适合这种防弹衣的产业用大规模生产。