CN104949581B - 一种陶瓷复合材料防弹胸插板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种陶瓷复合材料防弹胸插板及其制备方法，由碳纤维复合表面刚性层、陶瓷复合材料片组合层、防弹纤维复合材料主体层、背弹面碳纤维复合防背凸层四部分组成，其中陶瓷复合材料片层采用特种纤维增强陶瓷基体材料，同时采用针刺插入式组合结构或三维防碎裂框架结构设计，陶瓷复合材料层与主体防弹层之间采用复合胶接与微孔铆接结合技术，最终陶瓷复合材料组合片层和纤维复合材料防弹主体层包裹在碳纤维复合表面刚性层与防背凸层组成的刚性结构中形成整体。该陶瓷复合材料防弹胸插板，具有轻质、低背凸、高低温结构稳定、使用寿命长等多种优势，同时有效避免了陶瓷片传统拼接结构中的接缝防弹特性薄弱问题，具备多种防弹材质的综合特性。

Description

一种陶瓷复合材料防弹胸插板及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种陶瓷复合材料防弹胸插板及其制造方法，特别涉及一种超高分子量聚乙烯纤维与碳纤维增强复合材料与陶瓷片组合式的防弹胸插板的制备方法。

背景技术

虽然世界范围趋于和平发展，大规模战争冲突出现的几率不大，但是在国际范围内的恐怖活动和国家内部暴乱等事件仍然不断出现，这种以小范围、个体犯罪为特点的事件自然对维和人员，特别是单警或单兵的防护装备提出了特殊要求，针对暴乱人员或恐怖分子仍然持有类似狙击步枪、重型冲锋枪、重型半自动步枪等远距离、大伤害性的武器，为了保证单兵单警人身安全，就必须针对此种枪型进行其个体使用的防护胸插板开发，在保证百分之百防护特性的情况下，尽可能减轻插板重量以提高人员作战机动性，同时保证插板最大使用寿命。

装备性能由材料特性及其质量决定，随着对个体防护胸插板的轻质、结构稳定以及使用寿命的不断要求提升，从20世纪70年代以来，高性能纤维复合材料在个体胸插板领域的应用逐渐增多，这种新型防护复合材料的出现，最大化的应用了超高分子量聚乙烯纤维、芳纶纤维、PBO纤维等强度、韧性、断裂伸长等优异力学特点，在防御弹丸侵彻的基础上极大减轻了产品重量，同时有避免了金属防弹装备存在的弹头反弹隐患，成为目前个体防护装备系统主流材料。

然而高级防弹纤维复合材料的总体防御特性毕竟存在瓶颈，在防止诸如狙击步枪、重型半自动步枪、重型冲锋枪等大型单人武器发射的弹丸侵彻方面仍然存在问题，要达到防弹和低背凸的双重要求，就要做成大厚度、大重量制品才能满足，这往往使得轻质复合材料的原始特性丧失，失去了机动性、灵活性的意义。鉴于此，为了在该特定防弹级别上制备出轻质、高防弹特性的个体防弹胸插板制品，就需要综合多种材质的防弹特性，立足高级纤维复合材料的防弹特性基础，引入高性能陶瓷装甲材料，结合多材质组合新技术，同时发明新型的拼接工艺，制品一种陶瓷复合材料防弹胸插板，有效保证轻质特点同时发挥多种防弹材料的防护优势并保证防弹胸插板制品的使用寿命及其在复杂环境下的特性稳定。

发明内容

本发明的目的就是为了提供一种陶瓷复合材料防弹胸插板及其制备方法，能够得到轻质、低背凸、高低温结构稳定、使用寿命较长的结合陶瓷装甲、碳纤维复合材料、超高分子量聚乙烯纤维等防弹纤维复合材料组合的防弹胸插板制品。

本发明采取的技术方案为：

一种陶瓷复合材料防弹胸插板，由碳纤维表面刚性层、陶瓷复合材料片组合层，防弹纤维复合材料主体层、背弹面防背凸层四个部分组成层状结构，模压成型制备的防弹纤维复合材料主体层与陶瓷复合材料片组合层位于中间，两者通过热塑或热固复合胶黏剂粘接同时通过增强纤维微孔铆接(增强纤维包括碳纤维、碳化硅纤维、超高分子量聚乙烯纤维、芳纶纤维中的一种或多种组合)，在保证粘接强度的同时具备一定韧性，提高了弹丸冲击时结构抗冲击性；碳纤维表面刚性层背弹面防背凸层在防弹纤维复合材料主体层表面通过改性热固性树脂真空导入碳纤维表面刚性层，并在陶瓷复合材料片组合层表面通过改性热固性树脂真空导入碳纤维表面刚性层背弹面防背凸层，(该技术可保证碳纤维表面刚性层与陶瓷复合材料片组合层之间的粘接强度较高，有效降低界面空隙，增强界面致密性)所述陶瓷复合材料片组合层采用特种纤维(可选用碳化硅、氧化铝、氮化硼、碳化硼中的一种或多种混合)增强陶瓷基体的针刺插入式组合结构，有效避免了陶瓷复合材料片传统拼接结构中的接缝防弹特性薄弱问题，具备多种防弹材质的综合特性。同时可配合三维编织防碎裂框架结构设计，

所述的主体防弹纤维复合材料层，是采用高性能防弹纤维与改性热塑性树脂胶黏剂浸渍形成的二维预浸布制备；

高性能防弹纤维可选用超高分子量聚乙烯纤维、芳纶纤维、PBO纤维等其中的一种或多种混杂组合，其拉伸强度均在30g/d以上；

采用的改性热塑性树脂为热固性树脂改性的聚氨酯、聚乙烯、不饱和聚酯树脂或橡胶弹性体；

该防弹纤维复合预浸布中的纤维可采用单向排布、正交排布以及多轴向排布等多种结构；根据不同防弹级别要求进行预浸布铺叠并模压成型。

所述的陶瓷复合材料片组合层采用小尺寸陶瓷复合材料片制备，该陶瓷复合材料片内部采用特种纤维增强，所用的纤维包括碳纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维、氮化硼纤维中的一种或者多种组合编织，纤维织物与陶瓷复合材料片形成复合材料陶瓷片材，所用的陶瓷复合材料片可选用碳化硅、氧化铝、氮化硼、碳化硼中的一种或多种混合，该小尺寸陶瓷复合材料片的组合采用针刺插入式结构或三维编织防碎裂框架结构制备，单个陶瓷复合材料片可采用正方形、长方形、六角形、八角形等多种形状，其表面积在4-30cm²(针对不同防护面积可以人为在生产时灵活选择)之间可调，厚度根据防弹级别在1-50mm之间进行选择，陶瓷复合材料片可根据胸插板的外型弧度要求采用弧面设计。单个陶瓷复合材料片与主体纤维防弹层的接合面采用凹槽设计，保证陶瓷复合材料片组合层与防弹纤维复合材料主体层的界面含胶量以实现高强高韧性结合。

所述的陶瓷复合材料片组合层中的单个陶瓷复合材料片之间可采用针刺插入式组合结构或三维编织防碎裂框架结构设计。其中的插入式组合结构在陶瓷复合材料单片的边缘设计一种插入式凹凸拼接边，同时在单片边缘设计陶瓷复合材料刺针结构，在拼接过程中通过刺针直接穿刺与凹凸拼接边相结合的形式，保证复合材料陶瓷片接缝位置不在同一垂直线上；采用针刺插入结构拼接完成后，陶瓷复合材料片组合层整体采用真空导入树脂技术使其形成整体。

所述的真空导入复合采用的树脂为加入陶瓷短纤维填料的改性热固性树脂，其中改性热固性树脂可采用热塑性树脂改性的环氧树脂或酚醛树脂或热固性聚氨酯等一种或多种，短纤维填料可选用碳化硅短纤维、氧化铝短纤维、氮化硼短纤维或碳化硼短纤维中的一种或多种，纤维长度在3mm-5mm之间，填料含量为10-30％之间可调，真空导入的树脂含量为10-40％之间可调。

所述的三维编织防碎裂框架结构，根据选用的不同形状、厚度及数量的陶瓷复合材料片，采用无机纤维编织三维结构框架，编织所用的纤维为碳化硅纤维、氮化硼纤维、氧化铝纤维、碳纤维等中的一种或多种混杂，编织结构可选用三维四向、三维五向、三维六向等多种形式。将所用的陶瓷复合材料片嵌入三维编织框架中之后，采用树脂真空导入方式将防碎裂框架结构与陶瓷片形成整体，所用的树脂为改性热塑性树脂，包括热固性树脂改性的聚氨酯、聚乙烯、不饱和聚酯树脂或橡胶弹性体中的一种或多种。

所述的陶瓷复合材料片组合层和防弹纤维复合材料主体层之间通过热塑/热固复合胶黏剂粘接与增强纤维微孔铆接技术，在陶瓷复合材料组合层组成单元的单片复合材料陶瓷与防弹纤维复合材料主体层基材表面采用微孔预留设计，待陶瓷复合材料组合层通过上述针刺插入结构或三维编织防碎裂框架结构组合完毕后，采用热塑/热固复合胶黏剂将其与防弹纤维复合材料主体层表面粘接，粘接同时将增强纤维通过陶瓷复合材料组合层与防弹纤维复合材料主体层的微孔进行纵向穿刺铆接，形成陶瓷复合材料组合层与主体防弹纤维层的整体结合，实现界面刚度与韧性二者结合。所用的微孔铆接用增强纤维包括碳纤维、碳化硅纤维、超高分子量聚乙烯纤维、芳纶纤维中的一种或多种组合。

所述的碳纤维表面刚性层和背弹面防背凸层采用高强高模量碳纤维的单向或二维织物，纤维铺层数量在1-10层之间可调，采用树脂真空导入工艺将上述的陶瓷复合材料片组合层与纤维防弹纤维复合材料主体层包裹于碳纤维表面刚性层与背弹面防背凸层之中，所用的树脂包括热塑性树脂改性的环氧树脂或酚醛树脂或热固性聚氨酯等一种或多种，真空导入树脂含量(树脂含量是指碳纤维表面刚性层和背弹面防背凸层中复合材料内部树脂的重量百分比)为10-40wt％可调。

一种陶瓷复合材料防弹胸插板的制造方法包括步骤如下：

(1)防弹纤维复合材料主体层制备：选用高性能防弹纤维中的一种或多种，采用改性热塑性树脂进行二维预浸布的制备，其中树脂含胶量在10-30wt％可调，之后将二维织物或单向预浸布根据防护级别进行一定数量的叠层，通过模压工艺制备防弹纤维复合材料主体层，模压温度在120-140℃之间可调，压制时间控制在20-80min之间。

(2)陶瓷复合材料组合层的制备：以碳纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维、氮化硼纤维中的一种或者多种组合，编织纤维增强陶瓷基体形成的复合材料制备高性能防弹复合材料陶瓷小片，其形状和数量以及厚度根据防弹级别选择，陶瓷复合材料片组合层防碎裂整体可有两种方式：第一，将防弹复合材料陶瓷片边缘进行针刺插入式凹凸边设计处理，将带有插入凹凸边和陶瓷复材刺针的陶瓷复合材料片进行拼接组合，之后通过加入陶瓷短纤维填料的改性热固性树脂进行真空导入形成一体结构，真空度在-0.2～-0.8MPa之间调节；第二，制备三维编织防碎裂框架，将陶瓷复合材料片嵌入框架中，通过加入陶瓷短纤维填料的改性热固性树脂进行真空导入形成一体结构。

(3)防弹纤维复合材料主体层与陶瓷复合材料片组合层的粘接与微孔铆接：将上述防弹纤维复合材料主体层与制备形成整体的陶瓷复合材料片组合层采用改性热塑/热固复合胶黏剂粘接，将复合胶黏剂涂覆于防弹纤维复合材料主体层与陶瓷复合材料组合层的界面上，通过陶瓷复合材料组合层与防弹纤维复合材料主体层表面的预留微孔，将增强纤维微孔进行纵向穿刺铆接，铆接后对陶瓷复合材料组合层与防弹纤维复合材料主体层整体进行加热处理，处理温度控制在40-80℃范围内，时间20-40min。

(4)碳纤维表面刚性层和背弹面防背凸层的制备：将上述制备并粘接好的陶瓷复合材料片组合层与防弹纤维复合材料主体层表面包覆碳纤维二维材料，包覆层数在1-10层之间可调，通过改性热固性树脂真空导入技术将其形成复合整体结构，真空度在-0.2～-0.8MPa之间调节，真空导入后在40-80℃范围内进行固化，固化时间2-5h。

(5)防弹纤维复合材料主体层与陶瓷复合材料片组合层位于中间，两者通过热塑或热固复合胶黏剂粘接同时通过增强纤维微孔铆接，在保证粘接强度的同时具备一定韧性，提高了弹丸冲击时结构抗冲击性。

(6)在碳纤维表面刚性层与陶瓷复合材料片组合层通过改性热固性树脂真空导入技术同时制备碳纤维表面刚性层和背弹面防背凸层，该技术可保证碳纤维表面刚性层与陶瓷复合材料片组合层之间的粘接强度较高，有效降低界面空隙，增强界面致密性，所述陶瓷复合材料片组合层采用特种纤维，增强陶瓷基体的针刺插入式组合结构，有效避免了陶瓷复合材料片传统拼接结构中的接缝防弹特性薄弱问题。陶瓷复合材料传统组合片的接缝直接垂直于内部防弹层，弹丸冲击时如果恰好击中接缝处会造成陶瓷片的作用丧失，因此采用本发明结构可以将接缝处的薄弱型最大限度降低，强化界面处防弹特性，具备多种防弹材质的综合特性。

本发明的有益效果是：

(1)采用多材质组合形成整体陶瓷复合材料防弹胸插板，其中表面碳纤维刚性层和背弹面碳纤维防背凸层可有效保证防弹胸插板在复杂高低温环境下的刚度和插板整体强度，维持其防弹特性稳定，此外背弹面的碳纤维防背凸层可有效降低弹丸侵彻后的背凸高度；中间的陶瓷复合材料片组合层可有效抵抗弹丸的侵彻并保证弹丸头部的最大程度变形；主体纤维防弹层保证弹丸的侵彻防护特性，同时极大减轻了整体插板的重量，保证单兵作战的灵活性，同时又可避免弹丸二次反弹的问题。

(2)陶瓷复合材料片组合层中的单片采用纤维增强陶瓷式复合结构，摒弃了传统粉体烧结工艺制备的陶瓷防弹片的碎裂问题，通过纤维织物增强，保证了单片陶瓷的强度、刚度和韧性，同时可根据外型结构进行灵活设计。陶瓷复合材料层采用针刺插入式组合结构或三维编织防碎裂框架结构设计，该设计技术将有效避免了传统陶瓷片接缝处防弹特性薄弱的问题，同时配合真空导入技术与改性热固性树脂形成整体结构，在树脂中引入短纤维填料，对陶瓷片边缘接缝部位同时起到增强作用，提高防弹性能。

(3)陶瓷复合材料片组合层与防弹纤维复合材料主体层之间采用了微孔铆接与复合胶黏剂粘接结合形式，通过陶瓷复合材料组合层与防弹纤维复合材料主体层表面的预留微孔，采用增强纤维纵向穿刺铆接结构，形成陶瓷复合材料组合层与主体防弹纤维层的整体结合，实现界面刚度与韧性二者结合。

(4)陶瓷片内部采用纤维增强，形成陶瓷复合材料防弹片，提高防弹片强度和韧性。

(5)陶瓷复合材料传统组合片的接缝直接垂直于内部防弹层，弹丸冲击时如果恰好击中接缝处会造成陶瓷片的作用丧失，因此采用本发明结构可以将接缝处的薄弱型最大限度降低，强化界面处防弹特性。

附图说明

图1是针刺插入组合式陶瓷复合材料层复合材料防弹胸插板示意图；

图2是三维编织框架结构陶瓷复合材料防弹胸插板示意图；

图3是三维编织防碎裂框架结构示意图。

1、碳纤维表面刚性层，2、陶瓷复合材料片组合层，2-1、针刺插入式组合结构，2-2、三维编织防碎裂框架结构，3、防弹纤维复合材料主体层，4、背弹面防背凸层，5、复合胶黏剂，6、陶瓷复合材料片，7、微孔铆接结构。

具体实施方式

下面结合实施例进一步说明。

实施例1

如图1-3所示，选用强度为40g/d的超高分子量聚乙烯纤维，采用改性聚氨酯树脂进行二维预浸布的制备，其中树脂含胶量为15wt％，纤维排布采用0°与90°正交结构，之后将二维织物预浸布根据防护级别进行一定数量的叠层，铺叠数量在170层，通过模压工艺制备防弹纤维复合材料主体层3。模压温度在140℃，压制时间控制在20min。

选用碳纤维与碳化硅纤维混合形成二维增强织物，采用碳化硅基体形成复合材料制备陶瓷复合材料片6，形状为正方形，边长为3cm，数量为150片，单片厚度为6mm，将陶瓷复合材料片6边缘进行针刺插入式凹凸边设计处理，凸边高度为3mm，凹边深度为3.2mm，将带有插入凹凸边的陶瓷复合材料片进行插入拼接组合，之后通过加入碳化硅短纤维填料的改性环氧树脂进行真空导入形成一体结构，真空度在-0.8MPa，树脂中的短纤维填料含量为20％，树脂含量为陶瓷重量的30％，最终形成整体结构。

将上述防弹纤维复合材料主体层3与制备形成整体的陶瓷复合材料片组合层2采用改性热塑/热固复合胶黏剂5粘接，粘接涂刷后将陶瓷复合材料片组合层2与防弹纤维复合材料主体层3表面的微孔铆接结构7上的微孔对齐，采用碳纤维进行穿刺铆接，使二者形成整体，之后加热粘接固化，形成针刺插入式组合结构2-1，加热温度控制在40℃，粘接时间20min。

将上述粘接并铆接好的陶瓷复合材料片组合层2与防弹纤维复合材料主体层3表面包覆碳纤维平纹布材料，形成碳纤维表面刚性层1和背弹面防背凸层4，包覆层数为6层，通过改性环氧树脂真空导入技术将其形成复合整体结构，树脂含量为20％，真空度在-0.6MPa，真空导入后在80℃进行固化，固化时间2h，最终制备出陶瓷复合材料防弹胸插板制品，可有效防护56半自动步枪发射的51B式钢芯弹。

实施例2

选用强度为35g/d的芳纶纤维，采用改性聚乙烯树脂进行二维预浸布的制备，其中树脂含胶量为20wt％，纤维排布采用单向结构，之后将二维织物预浸布根据防护级别进行一定数量的叠层，铺叠数量在180层，通过模压工艺制备防弹纤维复合材料主体层3。模压温度在130℃，压制时间控制在50min。

选用碳纤维与氧化铝纤维混合形成二维增强织物，采用氧化铝基体形成复合材料制备氧化铝陶瓷复合材料片6，形状为六方形，边长为2cm，数量为140片，单片厚度为5mm，将陶瓷复合材料片6边缘为针刺插入式组合结构2-1，凸边高度为2mm，凹边深度为2.2mm，将带有针刺插入式组合结构2-1的陶瓷复合材料片6进行拼接组合，之后通过加入氧化铝短纤维填料的改性环氧树脂进行真空导入形成一体结构，真空度在-0.6MPa，树脂中的短纤维填料含量为25％，树脂含量为20％，最终形成整体结构。

将防弹纤维复合材料主体层3与制备形成整体的陶瓷复合材料片组合层2采用改性热塑并热固复合胶黏剂5粘接，粘接涂刷后将陶瓷复合材料片组合层2与防弹纤维复合材料主体层表面的微孔铆接结构7上的微孔对齐，采用芳纶纤维进行穿刺铆接，使二者形成整体，之后加热粘接固化，加热温度控制在41℃，粘接时间在22min。

将上述制备并粘接好的陶瓷复合材料片组合层2与防弹纤维复合材料主体层3表面包覆碳纤维平纹布材料，形成碳纤维表面刚性层1和背弹面防背凸层4，包覆层数为6层，通过改性环氧树脂真空导入技术将其形成复合整体结构，树脂含量为20％，真空度在-0.6MPa，真空导入后在80℃进行固化，固化时间2h，最终制备出陶瓷复合材料防弹胸插板制品，可有效防护85狙击步枪发射的51B式钢芯弹。

实施例3

选用强度为45g/d的超高分子量聚乙烯纤维，采用改性聚乙烯树脂进行二维预浸布的制备，其中树脂含胶量为25wt％，纤维排布采用单向结构，之后将二维织物预浸布根据防护级别进行一定数量的叠层，铺叠数量在175层，通过模压工艺制备防弹纤维复合材料主体层3。模压温度在135℃，压制时间控制在40min。

选用碳纤维与氮化硼纤维混合形成二维增强织物，采用氮化硼基体形成复合材料制备氮化硼复合材料陶瓷复合材料片6，形状为六方形，边长为3cm，数量为110片，单片厚度为4mm，采用氮化硼纤维进行三维编织防碎裂框架结构2-2的编织，编织结构为三维四向编织，之后将氮化硼陶瓷复合材料片6嵌入三维框架中，通过加入氮化硼短纤维填料的改性环氧树脂进行真空导入将上述陶瓷复合材料片6与框架结构形成整体，真空度在-0.5MPa，树脂中的短纤维填料含量为30％，树脂含量为25％，最终形成整体结构。

将上述防弹纤维复合材料主体层3与制备形成整体的陶瓷复合材料片组合层2采用改性热塑/热固复合胶黏剂5粘接，粘接涂刷后将陶瓷复合材料片组合层2与防弹纤维复合材料主体层表面的微孔铆接结构7上的微孔对齐，采用碳纤维纤维进行穿刺铆接，使二者形成整体，之后加热粘接固化，加热温度控制在43℃，粘接时间在23min。

将上述制备并粘接好的陶瓷复合材料片组合层2与防弹纤维复合材料主体层3表面包覆碳纤维平纹布材料，形成碳纤维表面刚性层1和背弹面防背凸层4，包覆层数为5层，通过改性环氧树脂真空导入技术将其形成复合整体结构，树脂含量为25％，真空度在-0.7MPa，真空导入后在60℃进行固化，固化时间3h，最终制备出陶瓷复合材料防弹胸插板制品，可有效防护85狙击步枪发射的51B式钢芯弹。

实施例4

选用强度为50g/d的芳纶纤维，采用改性聚氨酯树脂进行二维预浸布的制备，其中树脂含胶量为30wt％，纤维排布采用单向结构，之后将二维织物预浸布根据防护级别进行一定数量的叠层，铺叠数量在183层，通过模压工艺制备防弹纤维复合材料主体层3。模压温度在128℃，压制时间控制在45min。

选用碳纤维与碳化硼纤维混合形成二维增强织物，采用碳化硼基体形成复合材料制备碳化硼陶瓷复合材料片6，形状为正方形，边长为2.5cm，数量为130片，单片厚度为6mm，采用碳化硼纤维进行三维编织防碎裂框架结构2-2的编织，编织结构为三维五向编织，之后将碳化硼陶瓷复合材料片6嵌入三维框架中，通过加入碳化硼短纤维填料的改性环氧树脂进行真空导入将上述陶瓷复合材料片6与框架结构形成整体，真空度在-0.7MPa，树脂中的短纤维填料含量为35％，树脂含量为30％，最终形成整体结构。

将将上述防弹纤维复合材料主体层3与制备形成整体的陶瓷复合材料片组合层2采用改性热塑/热固复合胶黏剂5粘接，粘接涂刷后将陶瓷复合材料片组合层2与防弹纤维复合材料主体层表面的微孔铆接结构7上的微孔对齐，采用碳纤维纤维进行穿刺铆接，使二者形成整体，之后加热粘接固化，加热温度控制在45℃，粘接时间在21min。

将上述制备并粘接好的陶瓷复合材料片组合层2与防弹纤维复合材料主体层3表面包覆碳纤维平纹布材料，形成碳纤维表面刚性层1和背弹面防背凸层4，包覆层数为10层，通过改性环氧树脂真空导入技术将其形成复合整体结构，树脂含量为22％，真空度在-0.6MPa，真空导入后在65℃进行固化，固化时间2.5h，最终制备出陶瓷复合材料防弹胸插板制品，可有效防护56半自动步枪发射的51B式钢芯弹。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种陶瓷复合材料防弹胸插板，其特征是，由碳纤维表面刚性层、陶瓷复合材料片组合层，防弹纤维复合材料主体层、背弹面防背凸层四部分组成层状结构，所述防弹纤维复合材料主体层与陶瓷复合材料片组合层通过热塑或热固复合胶黏剂粘接同时通过纤维微孔铆接，在防弹纤维复合材料主体层表面通过改性热固性树脂真空导入背弹面防背凸层，并在陶瓷复合材料片组合层表面通过改性热固性树脂真空导入碳纤维表面刚性层，所述陶瓷复合材料片组合层采用特种纤维增强陶瓷复合材料片的针刺插入式组合结构或三维编织防碎裂框架结构；

所述的防弹纤维复合材料主体层，是采用高性能防弹纤维与改性热塑性树脂胶黏剂浸渍形成的二维预浸布；所述高性能防弹纤维为超高分子量聚乙烯纤维、芳纶纤维、PBO纤维中的一种或多种混杂组合，其拉伸强度均在30g/d以上；所述改性热塑性树脂为热固性树脂改性的聚氨酯、聚乙烯、不饱和聚酯树脂或橡胶弹性体；

所述特种纤维为碳纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维、氮化硼纤维中的一种或者多种组合；

所用的陶瓷复合材料片为碳化硅、氧化铝、氮化硼、碳化硼中的一种或多种混合；

所述陶瓷复合材料片的外型为弧面型；

所述陶瓷复合材料片组合层与防弹纤维复合材料主体层的接合面为凹槽型。

2.如权利要求1所述的防弹胸插板，其特征是，所述陶瓷复合材料片为正方形、长方形、六角形或八角形，表面积为4-30cm²，厚度为1-50mm。

3.如权利要求1所述的防弹胸插板，其特征是，所述陶瓷复合材料片的边缘为插入式凹凸边拼接，同时在单片边缘设置陶瓷复合材料针刺结构，在拼接过程中通过刺针直接穿刺与凹凸边拼接相结合。

4.如权利要求1所述的防弹胸插板，其特征是，所述的碳纤维表面刚性层和背弹面防背凸层采用高强高模量碳纤维的单向或二维织物，纤维层数量为1-10层。

5.如权利要求1-4任一所述胸插板的制造方法，其特征是，包括步骤如下：

（1）防弹纤维复合材料主体层制备：选用高性能防弹纤维中的一种或多种，采用改性热塑性树脂进行二维预浸布的制备，其中树脂含胶量在10-30wt%，之后将二维织物或单向预浸布根据防护级别进行叠层，通过模压工艺制备防弹纤维复合材料主体层，模压温度在120-140℃，压制时间控制在20-80min；

（2）陶瓷复合材料片组合层的制备：特种纤维以碳纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维、氮化硼纤维中的一种或者多种组合，陶瓷复合材料片组合层形状和数量以及厚度根据防弹级别选择；

（3）防弹纤维复合材料主体层与陶瓷复合材料片组合层的粘接与微孔铆接：将上述防弹纤维复合材料主体层与制备形成整体的陶瓷复合材料片组合层采用改性热塑或热固复合胶黏剂粘接，将复合胶黏剂涂覆于防弹纤维复合材料主体层与陶瓷复合材料片组合层的界面上，通过陶瓷复合材料片组合层与防弹纤维复合材料主体层表面的预留微孔，将特种纤维进行纵向穿针刺铆接，铆接后对陶瓷复合材料片组合层与防弹纤维复合材料主体层整体进行加热处理，处理温度控制在40-80℃范围内，时间20-40min；

（4）碳纤维表面刚性层和背弹面防背凸层的制备：将上述制备并粘接好的陶瓷复合材料片组合层与防弹纤维复合材料主体层表面包覆碳纤维二维材料，包覆层数在1-10层，通过改性热固性树脂真空导入技术形成复合整体结构，真空度在-0.2～-0.8MPa，真空导入后在40-80℃范围内进行固化，固化时间2-5h。

6.如权利要求5所述的制造方法，其特征是，所述步骤（3）中陶瓷复合材料片组合层的制备方法：将陶瓷复合材料片边缘进行针刺插入式凹凸边处理，将陶瓷复合材料片进行拼接组合，之后通过加入陶瓷短纤维填料的改性热固性树脂进行真空导入形成一体结构，真空度为-0.2～-0.8MPa。

7.如权利要求5所述的制造方法，其特征是，所述步骤（3）中陶瓷复合材料片组合层的制备方法：制备三维编织防碎裂框架，将陶瓷复合材料片嵌入框架中，通过加入陶瓷短纤维填料的改性热固性树脂进行真空导入形成一体结构。

8.如权利要求5所述的制造方法，其特征是，所述步骤（1）中二维预浸布的高性能防弹纤维采用单向排布、正交排布或多轴向排布，根据不同防弹级别要求进行预浸布铺叠并模压成型。