[发明专利]一种连续纤维增韧碳化硅陶瓷防弹板的制备方法

摘要

本发明涉及一种防弹板的制备方法，特别涉及一种连续纤维增韧碳化硅陶瓷防弹板的制备方法。本发明提供的连续纤维增韧碳化硅陶瓷继承了碳化硅陶瓷材料高硬度、耐磨耗等优点，同时通过发挥连续纤维增强增韧机理，克服了单纯碳化硅陶瓷固有韧性差和抗外部冲击载荷性能差的先天缺陷，因此连续纤维增韧碳化硅陶瓷具有低密度、高比强度、高比模量、高硬度、抗冲击等特点，能有效提高防弹板的防弹性能，尤其是抗多发弹性能。本发明采用聚合物高压浸渍裂解工艺制备连续纤维增韧碳化硅陶瓷材料，工艺简单，制备成本低。本发明提供的定型方法简单灵活，利于防弹板尺寸的个性化定制。

主权项

1.一种连续纤维增韧碳化硅陶瓷防弹板的制备方法，其特征包括以下步骤：(1)、纤维预制体的设计及制备：以连续纤维为原料，按照防弹板结构与形状尺寸，编织制备出连续纤维预制体；(2)、定型工装的设计及制造：根据防弹板结构与形状尺寸设计和制备石墨定型工装，定型工装内腔结构与防弹板结构一致；(3)、合模定型：将上述纤维预制体置入石墨定型工装内固定，合模后固定定型工装进行定型；(4)、纤维预制体的热处理：将上述定型后的纤维预制体随石墨定型工装置于真空高温炉中，热处理30min～60min，根据连续纤维的种类，选择不同处理温度，若连续纤维为碳纤维，处理温度为1500℃～1800℃，若连续纤维为碳化硅纤维，处理温度为800℃～1000℃；(5)、涂覆界面层：将上述纤维预制体随石墨定型工装置于化学气相沉积炉内，进行纤维表面界面层的涂覆，界面由热解碳、碳化硅或氮化硼等材料构成；(6)、浸渍液的配制：将液态聚碳硅烷与碳化硅粉混合均匀，作为浸渍液，浸渍液中液态聚碳硅烷的质量分数不小于60％；(7)、高压浸渍固化：将纤维预制体随石墨定型工装置于浸渍釜中，首先对浸渍釜抽真空，真空度为‑0.05MPa～‑0.10MPa时向浸渍釜内注入浸渍液直至浸渍液完全浸没纤维预制体，对浸渍釜加温加压，温度为200℃～300℃，压力为1MPa～5MPa，保压时间1小时～10小时，然后卸压自然降温至室温；(8)、高温裂解：将上述高压浸渍固化后的纤维预制体随石墨定型工装放入裂解炉中，在高纯氮气气氛下进行高温裂解，炉压为1.0KPa～4.0KPa，裂解温度为1000℃～1300℃，保温0.5～1小时，自然降温至室温；(9)、致密化：重复上述步骤(7)和步骤(8)，循环2～4次后，纤维预制体从石墨定型工装脱模，再重复步骤(7)和步骤(8)，直到纤维预制体质量增重小于1％为止，得到连续纤维增韧碳化硅陶瓷；(10)、复合：将连续纤维增韧碳化硅陶瓷与超高分子量聚乙烯背板粘接复合为一体，完成连续纤维增韧碳化硅陶瓷防弹板的制备。