[发明专利]用于防弹的聚氨酯-纤维复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及防弹材料领域，公开了一种用于防弹的聚氨酯‑纤维复合材料及其制备方法，所述聚氨酯‑纤维复合材料包括：20wt.％‑60wt.％的纤维和40wt.％‑80wt.％的聚氨酯组合料；所述聚氨酯组合料是由A组分和B组分按体积比1‑10：1混合而成；所述A组分是由40wt.％‑60wt.％的异氰酸酯和40wt.％‑60wt.％的聚合物多元醇合成的异氰酸酯预聚体；所述B组分是由25wt.％‑30wt.％的扩链剂、20wt.％‑45wt.％的气凝胶、0.1wt.％‑1wt.％的分散剂、20wt.％‑30wt.％的填料和0.1wt.％‑1wt.％的催化剂混合而成。本发明的聚氨酯‑纤维复合材料可以增强防弹板的抗瞬时形变能力和防弹板应对不良气候环境的能力，为防弹插板的材质和结构提供更好的保护，从而提高防弹板的防护能力和使用寿命；同时聚氨酯材料很好的柔韧性也可以起到一定的缓冲层作用，减少因防弹插板变形而造成的伤害。

技术领域

本发明涉及复合材料领域，具体涉及一种用于防弹的聚氨酯-纤维复合材料及其制备方法。

背景技术

防弹插板作为重要的单兵防护用具，一般配合防弹衣使用，是保护单兵免受弹丸和弹片直接伤害的有效装备，历经几十年的发展，在材质和结构上出现了很多突出的创新和应用，如专利CN201420638529.1公布了一种陶瓷防弹插板，包括：背板；复数块防弹陶瓷块排布在该背板上，该些防弹陶瓷块的排布形状在该背板的长度延伸方向上分为复数个层级，使得相邻层级之间的各块防弹陶瓷块的接缝相互错开，从而提高了陶瓷防弹插板的防弹性能,专利CN200920293402.X公布了一种由多块陶瓷板拼接而成的侧面无透缝陶瓷防弹插板，包括背板和粘接于所述背板上的密排多块矩形陶瓷板，粘接于所述背板上的矩形陶瓷板的正面阶梯面与相邻矩形陶瓷板的背面阶梯面粘接构成整体陶瓷防弹插板。优点在于消除了通透的平面接合缝，增加了陶瓷板之间的连接力，提高了防弹性能，专利CN201220258129.9公布了一种防弹插板，包括由多层UD复合布片材压制形成的UD复合布板材，在板材的一面粘贴有陶瓷片。其中的UD复合布片材是由多根单向平行张紧的高强高模聚乙烯纤维单丝经浸胶粘合成片后，以0°/90°层叠模压而成的片材，防弹插板强度高，重量较轻。

目前比较常见的用于防弹插板的陶瓷板主要是选自氧化铝、氮化铝、氮化硅、碳化硅、碳化硼、铬刚玉、硼化钛、玻璃陶瓷、功能梯度陶瓷中的一种或其中几种的组合，也可以是其中几种的复合陶瓷，金属板主要是抗弹钢板、钛合金板、铝合金板、锌合金板、镁合金板、镍合金板中的一种或其中几种的组合，高强纤维主要是选自芳纶纤维、聚乙烯纤维、玻璃纤维、聚丙烯纤维、聚酯纤维、尼龙纤维、聚芳杂环如PBO、PBT纤维中的一种或其中几种的组合。

这些创新型的材质和结构能很好的实现抵御子弹射击的效果，但是依然存在一个问题，众所周知，子弹射击时的速度很高，具有很大的动能，在和防弹插板撞击和侵彻的瞬间，能量传递给防弹插板，使插板表面破碎或凹陷，也使插板内层凹陷并把瞬时形变传递到缓冲层和人体，一小块区域很大的瞬时形变很容易造成人体组织和骨骼的受损，例如：防弹插板很好的抵御了子弹的射击，穿戴者却依然出现肋骨骨折或内脏损伤的情况等。

小块陶瓷块组成的防弹插板通过结构设计解决衔接缝缺陷，可以很好的满足抵御子弹射击的要求，但是子弹射击在单一陶瓷块上，会使受力过于集中，陶瓷块后陷，对人体造成冲击。纤维布层压板和陶瓷板粘接压合，在子弹侵彻过程中，陶瓷板破碎，纤维布层压板和陶瓷板之间的胶粘剂由于压力失效，纤维布层压板变形，对人体造成冲击。

单兵用防弹插板在作战行动中，需要佩戴在士兵身上出入各种战场环境，很容易遇到高温、高湿、泡水，雨雪冰冻，阳光曝晒等恶劣气候和环境，防弹陶瓷、金属、高分子纤维长时间处于此环境下，其结构和性能都会发生一些改变，如老化、锈蚀等，同时吸水增重、表面冰凉等问题也会影响士兵的穿戴体验。