[发明专利]一种易于加工的单晶蓝宝石防弹玻璃及其加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种单晶蓝宝石防弹玻璃，具体涉及一种易于加工的单晶蓝宝石防弹玻璃。

背景技术

防弹玻璃是由玻璃（或有机玻璃）和优质工程塑料经特殊加工得到的一种复合型材料，不同厂商生产的防弹玻璃各异。但基本上都是在玻璃层中夹上聚碳酸酯材料层，这一过程称为层压。在这个过程中，形成了一种类似普通玻璃但比普通玻璃更厚的物质。玻璃可以是普通的玻璃、浮法玻璃、透明微晶或强化玻璃等，聚碳酸酯是一种硬性透明塑料。防弹玻璃的厚度在7 毫米到75 毫米之间。射在防弹玻璃上的子弹会将外层的玻璃击穿，但聚碳酸酯玻璃材料层能够吸收子弹的能量，从而阻止它穿透玻璃内层。CN203229462U公开了一种新型防弹玻璃，包括铯钾玻璃复合层，所述的铯钾玻璃复合层的上部与下部分别设有与之相粘合的硅酸盐溶液膜层。CN2499227Y 公开了一种防爆防弹玻璃，包括含PVB 或PU 胶片的平面或弧面夹层玻璃，并且在夹层玻璃中的PVB 或PU 胶片的玻璃之间有一钛金膜或PC 。CN103486908A公开了一种防弹玻璃，依次由夹层玻璃、聚氨酯胶片和PC 板复合而成。CN101795862A公开了一种抗穿甲弹的窗玻璃，包含三个玻璃层，玻璃层之间被粘合层连接，粘合层采用放碎裂和吸能材料复合而成。

防弹玻璃在炕单过程中，外层玻璃被子弹撞击和侵蚀，最后断裂，因此防弹玻璃的外层防弹板的高强度和高压缩性是决定了整个防弹玻璃抗弹性能的最主要因素之一。而玻璃属于多晶材料，其弹性模量、抗拉强度和抗剪强度远不及钢弹，因此防弹玻璃的应用范围受制于玻璃的种种特性。

另一方面，蓝宝石拥有极高的熔点，其弹性模量、抗拉强度和抗剪强度可以超过一般的炮钢。目前最常用的生长蓝宝石板材的方法为EFG 法，该方法借助模具，将高温氧化铝熔液直接定向凝固成大尺寸单晶蓝宝石板材，但由于直接生长的晶体表面粗糙，粗糙的表面对光进行了不同方向的折射，使其可见光透过后的图像采生了严重变形，无法达到透明装甲对外部观察的要求。在以往的蓝宝石单晶EFG 板材在应用于防弹玻璃之前，为了解决粗糙的表面对光不同方向折射的影响，需要对晶体进行磨抛处理。这是一个加工成本很大的处理。因为蓝宝石莫氏硬度达到9，磨抛的过程难度大、而且加工过程中还要注意防止晶体表面应力变化，当板材的面积很大时，硬度很高的材料磨抛很难保证平整度（TTV）和翘曲度（BOW）。

因此，如果想低成本地利用蓝宝石作为防弹透明装甲，需要降低蓝宝石防弹玻璃的制造难度。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种易于加工的单晶蓝宝石防弹玻璃，降低了生产成本。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种易于加工的单晶蓝宝石防弹玻璃，包括至少四层结构，依次为折射率与蓝宝石接近的外层光学玻璃层、单晶蓝宝石层、折射率与蓝宝石接近的内层光学玻璃层以及透明有机材料层。

进一步地，所述的单晶蓝宝石层为高温熔液定向凝固形成的单晶板材，且单晶蓝宝石层表面未经任何加工或未经抛光处理。

进一步地，所述的外层光学玻璃层或者内层光学玻璃层至少包含一层透明且可见光波折射率为1.755～1.77的光学玻璃。

进一步地，所述的光学玻璃为含有二氧化硅和氧化铅的重火石玻璃或者含有二氧化硅和镧火石玻璃中的一种或者两种。

进一步地，所述的重火石玻璃或者镧火石玻璃为浮法玻璃、平拉玻璃、垂直引上玻璃或延压玻璃。

进一步地，所述的外层光学玻璃层的厚度为0.2～10mm，内层光学玻璃层的厚度为0.2～10mm。

进一步地，所述的透明有机材料层的厚度为3～10mm，采用的材料为聚碳酸酯板材、聚碳酸酯纤维层、丙烯酸酯纤维层、聚乙烯层或聚氨酯层。

进一步地，所述的单晶蓝宝石层的厚度为8～50mm，其与光学玻璃的贴合面为蓝宝石晶体的A面或M面。

进一步地，所述的内层光学玻璃层和透明有机材料层之间设置有聚氨酯胶片粘合层。

本发明还提供了一种易于加工的单晶蓝宝石防弹玻璃的加工方法，包括加工蓝宝石复合玻璃、蓝宝石复合玻璃磨抛处理和贴合透明有机材料三个步骤，具体操作如下：

（1）加工蓝宝石复合玻璃：将外层光学玻璃层和内层光学玻璃层分别贴合于单晶蓝宝石层的两侧，升温至500℃～1200℃，保温2～6小时，在外层光学玻璃层和内层光学玻璃层上均匀施加0.1MPa～5MPa的压力，保压2～20小时，以100～500℃/h降至550～650℃，保温2～20h，再缓慢降至室温，获得蓝宝石复合玻璃；