[发明专利]高强度高韧高硬度防弹快装墙柱及制作方法

说明书

本发明涉及一种既能够阻尼子弹穿透，又具有导电发热的高强度高韧高硬度防弹快装墙柱及制作方法，快装墙柱的墙柱壳下端与法兰底座连接，充体蓄电池位于快装墙柱壳内。优点：一是高强度高韧高硬度防弹快装墙柱开创了既是边防哨所、营防墙板的立柱，又是充电蓄电池先例；二是既能够阻尼子弹穿透，又具有对蓄电池加热保温，防止充电蓄电池在极寒环境下的容量衰减；三是立柱式防弹隔热保温充电蓄电池接收太阳能或风能的转换电能同时，又能输出电能供边防哨所、营房墙板中石墨烯电热膜供电发热取暖，向边防哨所、营房提供电能，能从根本上改善边防哨所、营房中战士的生存环境，同时又能向墙柱内石墨烯电热膜供电维持充电蓄电池所需的温度。

技术领域

本发明涉及一种既能够阻尼子弹穿透，又具有导电发热的高强度高韧高硬度防弹快装墙柱及制作方法，主要用于边防哨所、营房的建造所需立柱，属防弹保温建材制造领域。

背景技术

近几年，虽然解决军战士的住宿营房采用厚度达100mm的快装彩钢板构建，保温效果有了很大的改善，室内温度可以达到10℃-12℃，但能耗高，后勤保障压力大，更重要的是该营房不具有防弹功能，并且也不具有遭袭报警功能。

发明内容

设计目的：避免背景技术中的不足，设计一种既能够阻尼子弹穿透，又具有隔热保温，同时又能够实现电热取暖的高强度高韧高硬度防弹快装墙柱及制作方法。

设计方案：为实现上述设计目的。本发明在结构设计上：1、一层或多层芳纶Ⅲ织机布被高强度高韧高硬度水性树脂粉固化形成防弹墙柱的设计，是本发明的技术特征之一。这样设计的目的在于：（1）芳纶Ⅲ是一种具有杂环结构的三元共聚对位芳香族聚酰胺纤维,由对苯二胺、对苯二甲酰氯、含有杂环结构的二胺等三种单体共缩聚而成，故称芳纶Ⅲ，也称杂环芳纶。芳纶Ⅲ的杂环结构使其具有超高强度（国产）拉伸强度达到5.0GPa～5.5GPa和超高模量（国产弹性模量达130GPa～160GPa），并且在耐高温、耐冲击、耐磨损、透波等方面均具有优异性能，而且也更有利于纤维与树脂的复合，从而综合抗弹性能更优异。另外，芳纶Ⅲ还克服了芳纶Ⅱ、PBO纤维的耐紫外性能较差等缺点，可以说芳纶Ⅲ是当今世界上已批产的综合性能最好的有机纤维。（2）是芳纶Ⅲ超高的拉伸断裂强度是其防弹性能优异的根本原因。防弹纤维的断裂强度越高，纤维的断裂能量吸收率越大，则纤维的防弹性能越好。而国产芳纶Ⅲ（StaramidF-358）纤维的断裂伸长率小于3.5%，拉伸强度拉伸强度达到5.0GPa～5.5GPa。其次，芳纶Ⅲ的密度仅为1.43g/cm3～1.45g/cm3，属于真正的轻质高强材料。（3）芳纶Ⅲ不仅具有良好的耐热性，芳纶Ⅲ在200℃环境下仍能保持较好的力学性能，在氮气环境中温度达到538℃时或在空气环境中温度达到520℃时才会分解，具有非常好的热稳定性，而且芳纶Ⅲ在220℃条件下放置800小时后拉伸强度的变化情况。结果表明，在高温条件下芳纶Ⅲ在240℃空气中放置3小时后的纤维强度保持率达92%。更重要的是：芳纶Ⅲ在－40℃条件下放置4小时后，测试其纤维的断裂强度与室温时相比几乎无变化。（4）芳纶Ⅲ采用340nm紫外线不喷水照射360小时（紫外老化测试标准：GB/T16585-1996），结果表明芳纶Ⅲ的拉伸强度仅下降7%，对于防弹芯片来说，若将其密封于抽真空的黑色不透光、不透水、强度较高的防水布套中后，更是极大降低了光照对防弹芯片的影响。（5）芳纶Ⅲ具有优异的阻燃特性，其极限氧指数高达42，且离开火焰不燃烧，并且芳纶Ⅲ具有良好的耐湿性，可以长时间使用而不改变属性。由于芳纶Ⅲ材料良好的综合性能不仅体现在其优异的抗弹性能上，在轻量化方面也有出色的表现---芳纶Ⅲ防弹材料具有高强度、高韧性、抗冲击等优异性能，因此，本发明将芳纶Ⅲ长丝织成的机织布与高强度高韧高硬度水性树脂粉有机结合，能够得到防弹效果极佳的墙柱。2、阻燃保温纤维层通过阻粘接剂复合在防弹板一面，石墨烯电热膜通过绝缘粘接剂复合在阻燃保温纤维层上的设计，是本发明的技术特征之二。这样设计的目的在于：虽然阻燃保温纤维层具有阻燃和保温的双重功能，但是阻燃保温纤维层本身吸热功能在20℃室温下，无法形成吸热储热的功能，只能做到相对阻止室温向外传导的作用，因此室内温度在消耗同等能耗的情况下，无法达到有效温度保温值。本发明将石墨烯电热膜通过绝缘粘接剂复合在阻燃保温纤维层上，因为石墨烯具有非常好的热传导性能，纯的无缺陷的单层石墨烯的导热系数高达5300W/mK，是目前为止导热系数最高的碳材料，同时石墨烯的结构也非常稳定，碳碳键仅为1.42，而且石墨烯内部的碳原子之间的连接很柔韧，当施加外力于石墨烯时，碳原子面会弯曲变形，使得碳原子不必重新排列来适应外力，从而保持结构稳定，这种稳定的晶格结构使石墨烯具有优秀的导热性。当石墨烯电热膜通电发热时，其产生的热能一部分散发到室内、一部分进入阻燃保温纤维层内进行储存，当其热能的储存值达到与石墨烯电热膜热能值相等时，其石墨烯电热膜所产生的热几乎全部进入室内，使室内温度快速上升，因为石墨烯电热膜在通电后，通过远红外的形式对外辐射热量，一般情况下，石墨烯电热膜远红外的波长为5-12um，刚好可以被人体吸收，给人体提供热量，给房间提供热量，其电热转化率高达87%，电热转化率远高于其他电器；当石墨烯电热膜断电后，又能阻止室内热能的快速流失，起到互补的作用。3、外墙装饰面板为刚性板，刚性板的背面布有压力传感器的设计，是本发明的技术特征之三。这样设计的目的在于：防弹保温墙板受到外力冲击时（如子弹、炮弹，山体石块冲击），将会触发防弹保温墙板内压传感器、压力传感器通过有线或无线方式将信号发送报警器自动报警，提醒室内战士作好战斗准备或应对突发事件的事件。