專利名稱：智能防彈防爆復(fù)合材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及防彈防爆材料，尤其是涉及一種利用智能材料的防彈防爆復(fù)合材料。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的防彈材料大多是以高強(qiáng)度的金屬，陶瓷，玻璃鋼等材料。這些材料如果要取得好的防彈效果，一般需要足夠的厚度，從而導(dǎo)致制成的防彈裝置重量很大，對(duì)防彈裝置的設(shè)計(jì)制造帶來(lái)不利的影響，給防彈裝置的設(shè)計(jì)帶來(lái)種種限制。一種做法是利用己有的防彈材料制成復(fù)合材料，如專利(申請(qǐng)?zhí)?1809309. 4)為一種利用己有防彈材料制成的復(fù)合材料裝甲，這種復(fù)合材料為了達(dá)到較好的防彈性能，往往設(shè)計(jì)復(fù)雜，制造成本很高。而且這些材料不能隨著外界的變化而做出反應(yīng)，例如當(dāng)材料制成的防彈裝置受到威脅時(shí)，材料本身的性能不能隨之變化，防彈材料對(duì)于外界的攻擊和威脅，不能做到智能反應(yīng)。如果使用傳統(tǒng)材料設(shè)計(jì)主動(dòng)反應(yīng)裝甲，則是在傳統(tǒng)的裝甲上安裝惰性炸藥，在受到穿甲彈或破甲彈攻 擊時(shí)，炸藥向外爆炸，達(dá)到降低攻擊的破壞效果的目的。而這一設(shè)計(jì)要想更有效地抗穿甲彈或破甲彈，則需加裝傳感器裝置，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜，價(jià)格高昂，而且這種主動(dòng)反應(yīng)裝甲在同一位置上，只能抵抗一次攻擊，對(duì)外界攻擊的反應(yīng)速度也取決于傳感裝置的反應(yīng)速度，對(duì)傳感系統(tǒng)的要求極高。剪切增稠液是一種新型智能材料，這一材料在平時(shí)狀態(tài)中表現(xiàn)為普通懸浮液體，在高速?zèng)_擊下表觀粘度發(fā)生巨大變化，甚至由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)轭惞虘B(tài)，在沖擊撤銷后又能迅速恢復(fù)，具有響應(yīng)速度極快，可逆性，抗沖性能好等優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)，我國(guó)己經(jīng)有人員利用剪切增稠液體這一智能材料開(kāi)發(fā)抗沖減振裝置，如專利(申請(qǐng)?zhí)?00820033193. O)開(kāi)發(fā)了一種活塞式抗沖減振裝置。但該裝置主要應(yīng)用于機(jī)械部件間的減振隔振，不適用于防彈防爆。專利(申請(qǐng)?zhí)?01010299423. X)利用剪切增稠液體和混凝土及移動(dòng)支架，開(kāi)發(fā)了一種可移動(dòng)式防爆墻。該裝置有較好的防爆效果，但該裝置為墻體，不能應(yīng)用于裝甲防護(hù)
坐寸O

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種可以利用剪切增稠液體這一智能材料，制成能夠?qū)ν饨绻艉屯{自動(dòng)做出反應(yīng)的，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的智能反應(yīng)防彈復(fù)合材料，該材料能廣泛應(yīng)用于車輛，航天航空等領(lǐng)域。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
防彈防爆復(fù)合材料，其特征在于包括有兩層外層、一層夾心層，兩層外層、一層夾心層呈三明治結(jié)構(gòu)，所述的外層采用防彈材料，夾心層采用多孔狀或泡沫狀結(jié)構(gòu)的材料，夾心層的孔隙中充溢有剪切增稠液體。所述的剪切增稠液的制備過(guò)程如下
(I)將二氧化硅顆粒、聚甲基丙烯酸甲酯顆粒和聚苯乙烯-丙烯酸乙酯顆粒按照質(zhì)量比20:1:1混合，經(jīng)過(guò)攪拌混合，水浴加熱，離心干燥獲得一種分散相顆?；旌衔?；(2)用乙二醇、液態(tài)聚乙二醇和丙二醇按照體積比15:2:1混合為液態(tài)分散介質(zhì)，經(jīng)過(guò)充分研磨的分散相顆料混合物添加入分散介質(zhì)，分散相顆料混合物與分散介質(zhì)的質(zhì)量比為1:1;
(3)經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢韬统檎婵仗幚?，制成剪切增稠液體。所述的外層采用防彈材料，防彈材料為金屬，陶瓷或玻璃。所述的夾心層采用泡沫鋼或泡沫鋁材料。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是
I.通過(guò)夾心層中的剪切增稠液體，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料在受到?jīng)_擊時(shí)，能夠做出智能反應(yīng)，提高材料的防彈防爆性能。2.由于夾心層為泡沫狀或多孔狀結(jié)構(gòu)，與同等厚度下的防彈材料相比，質(zhì)量更 輕；而且采用泡沫狀或多孔狀結(jié)構(gòu)可以提高材料的吸能能力。3.該材料可以加工為任何形狀，廣泛應(yīng)用于裝甲車，防彈轎車，武裝直升機(jī)等。


圖I為本發(fā)明的A型復(fù)合材料示意圖。圖2為本發(fā)明的B型復(fù)合材料示意圖。圖3為本發(fā)明的C型復(fù)合材料示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I
在圖I中，復(fù)合材料分為兩個(gè)外層1、3和一個(gè)夾心層2。夾心層2位于兩個(gè)外層1、3之間。在此實(shí)施例中，外層1、3為300毫米厚防彈鋼板，夾心層2主體為100毫米厚泡沫鋼或泡沫鋁等泡沫金屬，在夾心層2的空隙中含有剪切增稠液體。泡沫鋼或泡沫鋁的三明治結(jié)構(gòu)，即外層金屬面板，夾心層泡沫金屬結(jié)構(gòu)的制備工藝己較為成熟，如利用累積疊軋法和塑性成型技術(shù)可制成泡沫鋼或泡沫鋁三明治結(jié)構(gòu)。首先用累積疊軋法制備泡沫金屬的預(yù)制壞，然后采用軋制釬焊復(fù)合的方法使外層板與夾心層結(jié)合，制成三明治結(jié)構(gòu)板。剪切增稠液體是一種智能材料，是一種處在固液混合狀態(tài)的納米粒子溶劑。通常狀態(tài)下，以液態(tài)形式存在，當(dāng)受到?jīng)_擊時(shí)，剪切增稠液體就變成類固態(tài)，能夠降低沖擊。當(dāng)沖擊力消失后，剪切增稠液又恢復(fù)液態(tài)。目前國(guó)內(nèi)中國(guó)科技大學(xué)，清華大學(xué)等實(shí)驗(yàn)室均能制備剪切增稠液體。一種典型的剪切增稠液是由聚乙二醇和硅微粒組成，其制備過(guò)程如下1，利用二氧化硅顆粒，聚甲基丙烯酸甲酯顆粒和聚苯乙烯-丙烯酸乙酯顆粒(質(zhì)量比20:1:1)，經(jīng)過(guò)攪拌混合，水浴加熱，離心干燥獲得一種分散相顆?；旌衔铮?，用乙二醇、液態(tài)聚乙二醇和丙二醇(體積比15:2:1)混合為液態(tài)分散介質(zhì)，將經(jīng)過(guò)充分研磨的分散相顆料添加入分散介質(zhì)(質(zhì)量比I: I) ;3，經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢韬统檎婵仗幚?，制成剪切增稠液體。最后將制成的剪切增稠液體注入夾心層中，即可制備成具有防彈防爆的智能復(fù)合材料。實(shí)施例I中的復(fù)合材料能夠做為智能反應(yīng)裝甲應(yīng)用于裝甲車輛或者武裝直升機(jī)等。實(shí)施例2
在圖2中，復(fù)合材料分為兩個(gè)外層I、3和一個(gè)夾心層2。夾心層2位于兩個(gè)外層1、3之間。在此實(shí)施例中，外層1、3為10毫米厚防彈鋼板，夾心層2主體為10毫米厚的高強(qiáng)度泡沫塑料，如采用玻璃纖維增強(qiáng)聚氨酯泡沫塑料。玻璃纖維增強(qiáng)聚氨酯泡沫塑料的制備方法己經(jīng)成熟，可以從市面上獲得(如意大利CANNON公司和德國(guó)Henneke公司),制備方法一般有澆注成型法和反應(yīng)注射成型法。澆注成型法是將玻璃纖維通過(guò)攪拌分散到組合聚醚中，分散均勻后加入一定配比的異氰酸酯，快速攪拌，迅速進(jìn)行澆注，固化而成。反應(yīng)注射成型法則是將玻璃纖維和聚醚攪拌混合，分別通過(guò)不同的管道將異氰酸酯和聚醚的混合物按一定比例輸送到模具中成型。目前這種玻璃纖維增強(qiáng)聚氨酯泡沫塑料由于質(zhì)量輕，強(qiáng)度高等特點(diǎn)，己經(jīng)應(yīng)用于飛機(jī)、汽車等結(jié)構(gòu)部件。在夾心層2的材料的空隙中含有剪切增稠液體。剪切增稠液體是一種智能材料，其獲得方法如實(shí)施例I所示。在實(shí)施例2中的復(fù)合材料質(zhì)量輕，有一定的防彈能力，能夠應(yīng)用于防彈汽車等。實(shí)施例3
在圖3中，復(fù)合材料分為兩個(gè)外層1、3和一個(gè)夾心層2。夾心層2位于兩個(gè)外層1、3之間。在此實(shí)施例中，外層I、3為5至10毫米厚普通玻璃，夾心層2主體 為剪切增稠液體。剪切增稠液體位于兩塊玻璃的夾層中，然后用高強(qiáng)度膠如聚碳酸酯將兩塊玻璃加壓膠合在一起。剪切增稠液體是一種智能材料，是一種處在固液混合狀態(tài)的納米粒子溶劑。通常狀態(tài)下，以液態(tài)形式存在，當(dāng)受到?jīng)_擊時(shí)，剪切增稠液體就變成類固態(tài)，能夠降低沖擊。當(dāng)沖擊力消失后，剪切增稠液又恢復(fù)液態(tài)。一種典型的剪切增稠液是由聚乙二醇和硅微粒組成，其獲得方法如實(shí)施例I所述。實(shí)施例3中的復(fù)合材料能夠應(yīng)用于防彈玻璃，防彈盾牌等。
權(quán)利要求
1.一種防彈防爆復(fù)合材料，其特征在于包括有兩層外層、一層夾心層，兩層外層、一層夾心層呈三明治結(jié)構(gòu)，所述的外層采用防彈材料，夾心層采用多孔狀或泡沫狀結(jié)構(gòu)的材料，夾心層的孔隙中充溢有剪切增稠液體。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的防彈防爆復(fù)合材料，其特征在于所述的剪切增稠液的制備過(guò)程如下 將二氧化硅顆粒、聚甲基丙烯酸甲酯顆粒和聚苯乙烯-丙烯酸乙酯顆粒按照質(zhì)量比20:1:1混合，經(jīng)過(guò)攪拌混合，水浴加熱，離心干燥獲得一種分散相顆?；旌衔?； 用乙二醇、液態(tài)聚乙二醇和丙二醇按照體積比15:2:1混合為液態(tài)分散介質(zhì)，經(jīng)過(guò)充分研磨的分散相顆料混合物添加入分散介質(zhì)，分散相顆料混合物與分散介質(zhì)的質(zhì)量比為1:1 ; 經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢韬统檎婵仗幚?，制成剪切增稠液體。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的防彈防爆復(fù)合材料，其特征在于所述的外層采用防彈材料，防彈材料為金屬，陶瓷或玻璃。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的防彈防爆復(fù)合材料，其特征在于所述的夾心層采用泡沫鋼或泡沫招材料。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種防彈防爆復(fù)合材料，包括有兩層外層、一層夾心層，兩層外層、一層夾心層呈三明治結(jié)構(gòu)，外層為防彈材料，夾心層采用多孔狀結(jié)構(gòu)的材料，夾心層的孔隙中充溢有剪切增稠液體。本發(fā)明通過(guò)夾心層中的剪切增稠液體，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料在受到?jīng)_擊時(shí)，能夠做出智能反應(yīng)，提高材料的防彈防爆性能。
文檔編號(hào)C08J3/11GK102815037SQ20121030259
公開(kāi)日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月23日
發(fā)明者鄧華夏, 王紅巖 申請(qǐng)人:合肥工業(yè)大學(xué)