[发明专利]一种无压固相烧结碳化硼头盔及其制备方法

说明书

本发明涉及一种无压固相烧结碳化硼头盔及其制备方法。该碳化硼头盔是由以下质量份数的原料为主要原料经碳化硼浆料的制备、除泡、凝胶注模、干燥、二次干燥、烧结制备得到：碳化硼微粉70％～90％、碳黑0.5％～2.0％、丙烯酰胺(AM)5～20％、交联剂2～10％，消泡剂0.2～1％，引发剂0.5～2.0％，分散剂0.5～2％；所制得的碳化硼头盔密度为2.40g/cm³～2.50g/cm³。本发明制得的碳化硼头盔具有质轻且高致密度、高防弹性能的优点，并且制备方法简单、高效、成本低、成品率高，可连续化生产。

技术领域

本发明涉及一种无压固相烧结碳化硼头盔及其制备方法，属于陶瓷制备技术领域。

背景技术

防弹头盔是士兵、警察、保安等特殊工作人员常用的人体防护装备，因此，制造出防弹性能好、佩戴舒适的防弹头盔对于保护指战人员具有非常重要的意义。

随着科技的发展，武器的杀伤力也大幅度提高，刚质、高分子或普通的陶瓷防弹材料已不能满足要求，寻求新的高性能防弹材料刻不容缓。

碳化硼陶瓷具有密度低(2.52g/cm³)、熔点高(2450℃)、硬度高(仅次于金刚石和立方氮化硼)以及良好的热中子吸收能力等一系列优点,是一种理想的人体防弹材料。目前，现有技术中已有碳化硼应用于制备防弹材料的相关报道。如，中国专利文献CN103979972 A公开了一种热压烧结碳化硼防弹材料及其制备方法，该材料包括组分如下：碳化硼、TiO₂、α-SiC和炭黑；虽然此方法得到的碳化硼材料的性能较好，但是热压烧结设备复杂、生产效率低，生产成本较高，且只能生产形状简单的产品。中国专利文献CN 203657619U公开了一种一体注浆成型碳化硼-碳化硅复合陶瓷防弹头盔体，该发明采用注浆一体成型制备了碳化硼陶瓷头盔，但是此方法制备的头盔致密度低，防弹性能差。又如，中国专利文献CN103979971 A公开了一种液相烧结碳化硼防弹材料及其制备方法，该材料包括如下成分：碳化硼，α-Si₃N₄，α-SiC，炭黑，Al-Y系添加剂；其中，Al-Y系添加剂为Y₂O₃和Al₂O₃的混合物，这两种物质为低熔点、高挥发性物质，易在碳化硼颗粒表面形成SiO₂，形成SiO₂-Y₂O₃-Al₂O₃体系，过早出现液相，在温度高时强烈挥发引起失重，对材料的致密化不利。

因此，为了解决上述问题，制备得到质轻且高致密度、高防弹性能的头盔，提出本发明。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种无压固相烧结碳化硼头盔，该碳化硼头盔具有质轻且高致密度、高防弹性能，可广泛用于人体防护。

本发明还提供一种无压固相烧结碳化硼头盔的制备方法，该制备方法设备简单、高效、成本低、成品率高，可连续化生产。

本发明的技术方案如下：

一种无压固相烧结碳化硼头盔，是由以下质量份数的原料为主要原料经烧结制备得到：

碳化硼微粉70～90％、碳黑0.5～2.0％、丙烯酰胺(AM)5～20％、交联剂2～10％，消泡剂0.2～1％，引发剂0.5～2.0％，分散剂0.5～2％。

根据本发明优选的，所述交联剂为N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBAM)，引发剂为过硫酸铵((NH₄)₂S₂O₈)，消泡剂为磷酸三丁酯，分散剂为四甲基氢氧化铵(TMAH)。

根据本发明优选的，所述碳化硼微粉的粒度为0.5～1.5μm；优选的，所述碳化硼微粉的粒度为0.8μm。