[发明专利]一种含负泊松比陶瓷结构的抗弹复合材料及制备方法

说明书

本发明提供一种含负泊松比陶瓷结构的抗弹复合材料，在上面板、下面板之间设置有陶瓷块层，陶瓷块层为多个陶瓷单元组成的负泊松比结构；陶瓷单元为沙漏型结构，其水平截面为正多边形；陶瓷单元之间的间隙中填充有聚氨酯结构胶层，聚氨酯结构胶层中混合有陶瓷颗粒。本发明还提供一种制备上述抗弹复合材料的方法，制备上面板和下面板，将陶瓷粉料制成带负泊松比结构的陶瓷块层；配制聚氨酯结构胶，将聚氨酯结构胶填充陶瓷颗粒的缝隙，制成聚氨酯结构胶层；将聚氨酯结构胶层安装在陶瓷块层中，得到复合中间层；用聚氨酯结构胶将三层粘连，得到本发明抗弹复合材料。本发明解决了传统的抗弹材料重量大，导致装备的机动性下降的问题。

技术领域

本发明涉及防护装备技术领域，尤其涉及一种含负泊松比陶瓷结构的抗弹复合材料及制备方法。

背景技术

通常认为，几乎所有的材料泊松比的比值都为正，材料在受到拉伸时横向发生收缩。负泊松比材料在受拉伸时横向发生膨胀，而受压缩时，材料的横向反而收缩。负泊松比效应的存在，往往会赋予材料一些特殊的性能，在很多方面具备了其他材料所无法比拟的优势。陶瓷增强树脂基抗弹复合材料在很多领域得到广泛应用，如武装直升机、坦克装甲车辆、舰船、防御工事等，尤其是装直升机、坦克装甲车辆等武器装备，若披挂重量大的话会影响装备的机动性。所以在此方面会要求抗弹性能更好，质量更轻，尽量减少因提高装备的防护能力导致的机动性下降的问题。因此，需要发明一种含负泊松比陶瓷结构的抗弹复合材料及制备方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种含负泊松比陶瓷结构的抗弹复合材料及制备方法，在保证装备的防护能力的情况下，能实现更轻的质量，以及更好的抗弹性能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种含负泊松比陶瓷结构的抗弹复合材料，包括自上而下设置的上面板、下面板，所述的上面板、下面板之间设置有陶瓷块层，所述的陶瓷块层为多个陶瓷单元组成的负泊松比结构；所述的陶瓷单元为沙漏型结构，其水平截面为正多边形；所述陶瓷单元之间的间隙中填充有聚氨酯结构胶层，所述的聚氨酯结构胶层中混合有陶瓷颗粒。

进一步地，所述陶瓷单元的沙漏型结构细腰处夹角α为135～160度。

进一步地，所述陶瓷单元的高度为8～30mm。

进一步地，所述陶瓷单元和陶瓷颗粒的材料为氧化铝陶瓷、碳化硅陶瓷、碳化硼陶瓷、氮化硼陶瓷、硼化钛陶瓷中的一种。

进一步地，所述的陶瓷颗粒为陶瓷圆球或陶瓷圆柱；陶瓷圆柱的直径为5mm～10mm，陶瓷圆柱的高度与直径相同。

进一步地，述聚氨酯结构胶层中的聚氨酯结构胶为重量比4:1的Macroplast UK8103和Macroplast UK 5400双组份聚氨酯胶混合而成。

进一步地，所述的上面板、下面板的材料均为芳纶纤维、PBO纤维、超高分子量聚乙烯纤维、玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料的其中一种；所述上面板或下面板的厚度为2～20mm。

本发明还提供一种制备上述含负泊松比陶瓷结构的抗弹复合材料的方法，包括以下步骤：

利用芳纶纤维、PBO纤维、超高分子量聚乙烯纤维、玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料中的一种，热压制备出上面板和下面板，并将上面板和下面板的表面磨毛；

将陶瓷粉料热压烧结成为带负泊松比结构的陶瓷块层；

将陶瓷块层用硅烷偶联剂、冰醋酸、水和酒精混合成的表面处理剂浸泡1～2小时后，将陶瓷块层晾干备用；

将陶瓷颗粒也用表面处理剂浸泡1～2小时后晾干，在模具中放满陶瓷球；再将重量比为4:1的Macroplast UK 8103和Macroplast UK 5400双组份聚氨酯胶混合搅拌均匀配成聚氨酯结构胶，并将聚氨酯结构胶导入模具中填充陶瓷颗粒的缝隙，固化后备用，制成聚氨酯结构胶层；