[发明专利]一种按模量匹配设计的防弹复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种防弹复合材料，包括铺设于迎弹面的以高强高模纤维为增强体的热塑性树脂基复合材料和铺设于背弹面的以高强高韧纤维为增强体的热塑性树脂基复合材料。

2.根据权利要求1所述的防弹复合材料，其特征在于：所述高强高模纤维的拉伸强度≥2.5GPa，模量≥130GPa，根据式(1)计算的应力波传输速率C≥9500m/s；

所述高强高韧纤维的拉伸强度≥3.0GPa，根据式(2)计算的防弹效能参数

式(1)为应力波传输速率公式；式(2)为防弹效能公式；其中，σ为纤维拉伸强度，ε为纤维断裂伸长率，ρ为纤维密度，E为纤维模量。

3.根据权利要求1或2所述的防弹复合材料，其特征在于：所述高强高模纤维为聚酰亚胺(PI)纤维、聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维、碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维中的一种或几种的混合物；

所述高强高韧纤维为PI纤维、PBO纤维、碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维中的一种或几种的混合物；

所述增强体结构为单向(UD)布或织物；

所述热塑性树脂为聚氨酯和/或聚乙烯醇缩丁醛及其改性树脂。

4.根据权利要求3所述的防弹复合材料，其特征在于：所述高强高模纤维为高强高模PI纤维，拉伸强度≥2.5GPa，模量≥130GPa，根据式(1)计算的应力波传输速率C≥9500m/s；

所述高强高韧纤维为高强高韧PI纤维，拉伸强度≥3.0GPa，根据式(2)计算的防弹效能参数

5.制备权利要求1-4中任一项所述防弹复合材料方法，包括如下步骤：

1)分别制备以高强高模纤维为增强体的热塑性树脂基复合材料和以高强高韧纤维为增强体的热塑性树脂基复合材料；

2)层合板铺层：将多层以高强高模纤维为增强体的热塑性树脂基复合材料铺设在一起作为迎弹面，将多层以高强高韧纤维为增强体的热塑性树脂基复合材料铺设在一起作为背弹面，形成层压板；

3)将所得层合板置于模具中，热压成型，即得。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤1)中，所述增强体的结构为纤维UD布，纤维UD布的面密度约为100g/m²。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于：步骤2)中，以[0°/90°]正交铺层结构设计。

8.根据权利要求5-7中任一项所述的方法，其特征在于：步骤3)中，所述热压成型的温度为100-150℃，热压成型压力为0.5-5MPa，保温时间为5-50min。

9.权利要求1-4中任一项所述防弹复合材料用于制备头盔、防弹衣、防弹板。