一種裝甲用材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及橡膠材料領(lǐng)域，具體涉及一種裝甲用材料。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，裝甲材料是軍事武器的關(guān)鍵技術(shù)之一。高性能裝甲材料不但能提高 戰(zhàn)斗武器的戰(zhàn)場生存能力，而且還不會(huì)降低其攻擊時(shí)的機(jī)動(dòng)能力。在武器性能不斷推動(dòng)的 前提下，研究人員對(duì)如何有效提高裝甲防護(hù)性能進(jìn)行大量研究，關(guān)于保護(hù)性裝甲材料的設(shè) 計(jì)，主要有結(jié)構(gòu)可靠性、重量、成本等方面的考慮，為提高坦克、裝甲車輛在戰(zhàn)斗環(huán)境中的生 存能力，均質(zhì)鋼裝甲、陶瓷復(fù)合裝甲和反應(yīng)裝甲等相繼出現(xiàn)。對(duì)于均質(zhì)鋼裝甲，重型裝甲由 于鋼層厚、質(zhì)量重，勢(shì)必影響車輛的機(jī)動(dòng)性和運(yùn)行能力；而輕型裝甲，很可能被彈頭穿透。 對(duì)于反應(yīng)裝甲，一方面，其在工作時(shí)會(huì)對(duì)裝甲內(nèi)外的人員或設(shè)備帶來附加損傷，并會(huì)產(chǎn)生噪 聲；另一方面，其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，影響其可靠性，成本也較高。因此，輕質(zhì)、高強(qiáng)、結(jié)構(gòu)可靠的復(fù) 合材料裝甲勢(shì)必成為未來裝甲的主要發(fā)展方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對(duì)上述問題，裝甲防護(hù)領(lǐng)域迫切需要一種剛性大、防護(hù)能力強(qiáng)的復(fù)合裝甲材料， 在受到子彈沖擊時(shí)，快速度擴(kuò)散吸收沖擊波能量，減小對(duì)人體的沖擊傷害。本發(fā)明基于復(fù)合 材料裝甲在結(jié)構(gòu)可靠性、重量、成本等方面的考慮，提供了一種軍民兩用，具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、 耐沖擊等性能的復(fù)合裝甲材料。
[0004] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案： 1.在主料生膠上，我們選擇的是丁腈橡膠，此種膠耐油性極好，耐磨性較高，耐熱性較 好，粘接力強(qiáng)，具有優(yōu)良的物理機(jī)械性和加工性能，通過補(bǔ)強(qiáng)賦予橡膠較好的物理力學(xué)性能 和耐磨性。
[0005] 2.其余輔料我們選擇氧化鋅、硬脂酸、碳黑、松焦油、鄰苯二甲酸二丁酯、硫磺以及 多種促進(jìn)劑和多種防老劑聯(lián)合使用。
[0006] 3.但是我們發(fā)現(xiàn)采用上述物料按照制膠工藝制備出的膠料其物理力學(xué)性能還遠(yuǎn) 遠(yuǎn)達(dá)不到裝甲用性能，故我們又對(duì)其做了以下改良： 為了使其達(dá)到裝甲用性能，即進(jìn)一步增大其硬度，申請(qǐng)人選用潤滑性、化學(xué)穩(wěn)定性、壓 縮回彈性、吸附性、可塑性以及抗熱震性均優(yōu)異的柔性石墨來作為本發(fā)明配方的增剛母料。 柔性石墨的加入不影響原有復(fù)合材料的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，其主要分布于丁腈橡膠的非晶成分 中，與碳黑填充結(jié)晶性聚合物相似，柔性石墨的加入能大大的提高丁腈橡膠在制作材料(板 材)時(shí)的流動(dòng)性；以丁腈橡膠加入量計(jì)，隨著柔性石墨加入量的不斷增大，抗沖擊強(qiáng)度、拉伸 強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度均慢慢增強(qiáng)，當(dāng)柔性石墨加入量為丁腈橡膠用量的10%_30%時(shí)，所制得的復(fù) 合材料其拉伸強(qiáng)度提高了 28%、沖擊強(qiáng)度提高了 36%、彎曲強(qiáng)度提高了 20%。隨著柔性石墨用 量超過30%，其沖擊強(qiáng)度提高未見明顯變化，但是其拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度卻大幅度下降。在 保持其沖擊強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步解決復(fù)合板材的拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度，本發(fā)明又在 板材中加入了鋼絲布，鋼絲布的加入在一定程度上提升了拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度，但是其與 膠料之間結(jié)合能力較差，使得整個(gè)材料易鼓泡脫層，成型性極差。申請(qǐng)人通過大量研究試驗(yàn) 發(fā)現(xiàn)，在整個(gè)材料組方中加入一定量的酚醛樹脂后，鋼絲布與膠料之間結(jié)合相當(dāng)牢固，最后 經(jīng)過精確研究，當(dāng)酚醛樹脂添加量為丁腈橡膠添加量的10-20%時(shí)，對(duì)最后成型的材料其物 理力學(xué)性能無任何影響，且鋼絲布與膠料之間結(jié)合強(qiáng)度最優(yōu)。
[0007] 綜上所述，本發(fā)明一種裝甲用材料的具體技術(shù)方案如下： 一種裝甲用材料，該材料由膠料和置于膠料內(nèi)的鋼絲布復(fù)合而成。
[0008] 所述膠料由以下重量份的原料制成： 丁腈橡膠100份 促進(jìn)劑2-3份 氧化鋅4-6份 硬脂酸1-3份 碳黑20-40份 松焦油4-6份 鄰苯二甲酸二丁酯2-3份 防老劑4-6份 硫磺2-3份 柔性石墨10-30份 酚醛樹脂10-20份。
[0009] 所述促進(jìn)劑由促進(jìn)劑Μ、促進(jìn)劑DM、促進(jìn)劑D按3:2:1的重量比組成。
[0010]所述防老劑劑由防老劑丁、防老劑4010、防老劑4010NA按2:2:1的重量比組成。
[0011] 進(jìn)一步的，所述膠料由以下重量份的原料制成： 丁腈橡膠1〇〇份 促進(jìn)劑Μ 1.2份 促進(jìn)劑DM 0.8份 促進(jìn)劑D 0.4份 氧化鋅5份 硬脂酸2份 碳黑20份 松焦油5份 鄰苯二甲酸二丁酯2.5份 防老劑丁 2份 防老劑4010 2份 防老劑4010NA 1份 硫磺2.4份 柔性石墨30份 酚醛樹脂15份。
[0012] 所述的裝甲用材料的制備方法包括以下步驟： a.按上述配方量稱取各組分，備用； b. 將丁腈橡膠投入密煉機(jī)密煉室中加壓密煉2分鐘，壓強(qiáng)4-5MPa，密煉溫度45-50°C，密 煉機(jī)轉(zhuǎn)速35r/min; c. 然后將酚醛樹脂、氧化鋅、硬脂酸、防老劑、鄰苯二甲酸二丁酯、炭黑、柔性石墨和松 焦油投入密煉機(jī)密煉室中加壓密煉3-4分鐘，排料，得密煉膠，結(jié)束密煉，壓強(qiáng)4-5MPa，密煉 機(jī)轉(zhuǎn)速3(^/11^11，密煉溫度90-110°(：; d. 將步驟c制得的密煉膠投入開煉機(jī)，并加入硫磺以及促進(jìn)劑，混煉均勻后以小于3_ 的輥距薄通5遍后，混煉溫度60-65°C，以3.5mm-4. Omm厚度出片下輥停放24-32小時(shí)，得密煉 膠片； e. 將停放24小時(shí)以上的密煉膠片按模具型腔尺寸大小進(jìn)行裁片成型； f. 先將步驟e中裁好的膠片裝入160°C平板硫化機(jī)預(yù)熱的模具型腔中，然后再在膠片上 放置一層鋼絲布，接下來再往鋼絲布上覆蓋一層膠片，就按這樣一層膠片一層鋼絲布然后 再覆蓋一層膠片的方式依次疊放，最后合模硫化，模硫化溫度為160°C，壓力1 IMPa，硫化 20min;本發(fā)明的鋼絲布的層數(shù)和膠片的層數(shù)可按照實(shí)際需要堆疊； g. 熱脫模； h. 修邊； I.裝甲用材料成品。
[0013] 所述鋼絲布是用直徑為0.25_0.3mm的鋼絲米用斜紋編織法編織而成。
[0014] 本發(fā)明的有益效果在于： 1.本發(fā)明所述材料質(zhì)輕硬度大，彈性模量大，回彈率高，耐沖擊，硬度和斷裂韌性好，作 為疊層裝甲用防彈材料防護(hù)能力好。
[0015] 2.本發(fā)明添加了一定量的柔性石墨作為增剛母料，將柔性石墨充分的分散于膠料 中，使得整個(gè)材料致密度更高，拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度具有大幅度提高。
[0016] 3.本發(fā)明還具有優(yōu)異的彈性、防滑性、阻燃性，抗腐蝕性以及抗靜電性能，可用作 軍民兩用的裝甲材料。
【附圖說明】
[0017] 圖1為實(shí)施例裝甲用材料的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018] 圖2為鋼絲布結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 1.膠片;2.鋼絲布。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面，我們結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。 實(shí)施例
[0021]裝甲用材料的制備： a. 將100kg丁腈橡膠投入密煉機(jī)密煉室中加壓密煉2分鐘，壓強(qiáng)4.5MPa，密煉溫度50 °C， 密煉機(jī)轉(zhuǎn)速35r/min; b. 然后將15kg酸醛樹脂、5kg氧化鋅、2kg硬脂酸、2kd防老劑丁、2kg防老劑4010、lkg防 老劑40 IONA、2.5kg鄰苯二甲酸二丁酯、20kg炭黑、30kg柔性石墨和5kg松焦油投入密煉機(jī)密 煉室中加壓密煉3分鐘，壓強(qiáng)5MPa，密煉機(jī)轉(zhuǎn)速30r/min，密煉溫度100 °C，排料，得密煉膠，結(jié) 束密煉； c .將步驟b制得的密煉膠投入開煉機(jī)，并加2.5kg硫磺以及1.5kg促進(jìn)劑M、lkg促進(jìn)劑 DM、0.5kg促進(jìn)劑D，混煉均勾后以小于1mm的輯距薄通5遍后，混煉溫度60-65°C，以4.0mm厚 度出片下輥停放24小時(shí)，得密煉膠片； d. 將停放24小時(shí)的密煉膠片按模具型腔尺寸大小進(jìn)行裁片成型； e. 先將步驟d中裁好的膠片裝入160°C平板硫化機(jī)預(yù)熱的模具型腔中，然后再在膠片1 上放置一層如圖2所示的由直徑為0.3mm的鋼絲編織而成的鋼絲布2，接下來再在鋼絲布2上 覆蓋一層膠片1，就按這樣一層膠片1 一層鋼絲布2然后再覆蓋一層膠片1的方式疊放，直至 鋼絲布4層，膠片5層后，合模硫化，模硫化溫度為160 °C，壓力1 IMPa，硫化20min; f. 熱脫模； g. 修邊； H.得到如圖1所示的裝甲用材料成品。
[0022]對(duì)實(shí)施例制得的裝甲用材料進(jìn)行了如下物理機(jī)械性能的測試，其結(jié)果如下：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種裝甲用材料，其特征在于，該材料由膠料和置于膠料內(nèi)的鋼絲布復(fù)合而成。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝甲用材料，其特征在于：所述膠料由以下重量份的原料制 成： 丁腈橡膠100份 促進(jìn)劑2-3份 氧化鋅4-6份 硬脂酸1-3份 碳黑20-40份 松焦油4-6份 鄰苯二甲酸二丁酯2-3份 防老劑4-6份 硫磺2-3份 柔性石墨10-30份 酚醛樹脂10-20份。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝甲用材料，其特征在于:所述促進(jìn)劑由促進(jìn)劑M、促進(jìn)劑DM、 促進(jìn)劑D按3:2:1的重量比組成。4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的裝甲用材料，其特征在于:所述防老劑劑由防老劑丁、防老 劑4010、防老劑4010ΝΑ按2:2:1的重量比組成。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝甲用材料，其特征在于：所述膠料由以下重量份的原料制 成： 丁腈橡膠100份 促進(jìn)劑Μ 1.2份 促進(jìn)劑DM 0.8份 促進(jìn)劑D 0.4份 氧化鋅5份 硬脂酸2份 碳黑20份 松焦油5份 鄰苯二甲酸二丁酯2.5份 防老劑丁 2份 防老劑4010 2份 防老劑4010NA 1份 硫磺2.4份 柔性石墨30份 酚醛樹脂15份。6. -種如權(quán)利要求1或2所述的裝甲用材料的制備方法，其特征在于，該制備方法包括 以下步驟： a. 按上述配方量稱取各組分，備用； b. 將丁腈橡膠投入密煉機(jī)密煉室中加壓密煉2分鐘，壓強(qiáng)4-5MPa，密煉溫度45-50 °C，密 煉機(jī)轉(zhuǎn)速35r/min; c. 然后將酚醛樹脂、氧化鋅、硬脂酸、防老劑、鄰苯二甲酸二丁酯、炭黑、柔性石墨和松 焦油投入密煉機(jī)密煉室中加壓密煉3-4分鐘，排料，得密煉膠，結(jié)束密煉，壓強(qiáng)4-5MPa，密煉 機(jī)轉(zhuǎn)速3(^/11^11，密煉溫度90-110°(：; d. 將步驟c制得的密煉膠投入開煉機(jī)，并加入硫磺以及促進(jìn)劑，混煉均勻后以小于3mm 的車?yán)ゾ啾⊥?遍后，混煉溫度6〇-65°C，以3.5mm-4.Omm厚度出片下輯，得密煉膠片； e. 將密煉膠片按模具型腔尺寸大小進(jìn)行裁片成型； f. 先將步驟e中裁好的膠片裝入160°C平板硫化機(jī)預(yù)熱的模具型腔中，然后再在膠片上 放置一層鋼絲布，接下來再往鋼絲布上覆蓋一層膠片，就按這樣一層膠片一層鋼絲布然后 再覆蓋一層膠片的方式依次疊放，最后合模硫化，模硫化溫度為160°C，壓力1 IMPa，硫化 20min； g. 熱脫模； h. 修邊； I.裝甲用材料成品。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于:所述鋼絲布是用直徑為0.25-0.3mm的 鋼絲采用斜紋編織法編織而成。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種裝甲用材料，該材料由膠料和置于膠料內(nèi)的鋼絲布復(fù)合而成。本發(fā)明所述材料質(zhì)輕硬度大，彈性模量大，回彈率高，耐沖擊，硬度和斷裂韌性好，作為疊層裝甲用防彈材料防護(hù)能力好。本發(fā)明添加了一定量的柔性石墨作為增剛母料，將柔性石墨充分的分散于膠料中，使得整個(gè)材料致密度更高，拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度具有大幅度提高。本發(fā)明還具有優(yōu)異的彈性、防滑性、阻燃性，抗腐蝕性以及抗靜電性能，可用作軍民兩用的裝甲防護(hù)用材料。
【IPC分類】C08K5/12, C08L91/00, C08L61/06, C08K5/09, C08K3/04, C08K3/06, C08K3/22, C08K7/06, C08K13/04, C08L9/02
【公開號(hào)】CN105602044
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610143809
【發(fā)明人】傅琳, 付興孟
【申請(qǐng)人】傅琳
【公開日】2016年5月25日
【申請(qǐng)日】2016年3月14日