CN105082683A - 一种组合式防弹复合材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种组合式防弹复合材料的制备方法，包括如下步骤：采用高性能纤维增强材料与树脂基体通过真空灌注设备进行灌注复合而成；所述的树脂基体采用双酚A环氧乙烯基酯树脂基体；所述的高性能纤维增强材料采用二维织物增强材料、三维织物增强材料中的一种或两种。本发明表现出不同的防弹性能和机械性能；此外真空灌注成型工艺，保证了更高的纤维树脂比、减少了树脂的浪费，最后制得一种成本低、质轻、性价比高、防弹性能优良的复合材料，且整个工艺过程清洁无污染，适合产业化生产。

Description

一种组合式防弹复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种新型组合式防弹复合材料的制备方法，尤其是一种以高性能纤维织物为增强材料，以双酚A环氧乙烯基酯879为基体的组合式防弹复合材料的制备方法。
背景技术
纤维增强树脂基复合材料以其优良的性能在复合材料领域被广泛应用，先进复合材料是航空航天高技术产品的重要组成部分，它能有效降低飞机、运载火箭、导弹和卫星的重量，增加有效载荷和射程，降低成本。随着国际形势的变化，恐怖和暴力事件也时有发生，防护问题一直备受社会的关注，现在警察、士兵穿的防弹衣、防弹头盔等都是人员防护的重要组成部分。现在特别是局部战争爆炸伤的比例较高，一些高科技产品在军事中的应用，使得爆炸伤情变得更加复杂，同时对人们的安全防护提出了挑战。目前各国国防领域的科学家们正对防弹材料进行各种优化设计。
发明内容
本发明的目的是在于提供一种组合式防弹复合材料的制备方法，本发明以玻纤、碳纤、芳纶、高强聚乙烯UD布、高强聚乙烯纤维为材料，利用了纤维之间的协同合作发挥优良性能，改变材料的铺层顺序，组织结构、组合方式，即可得到不同种类的防弹复合材料，同时保证所制得的复合材料具有不同的吸能方式，表现出不同的防弹性能和机械性能；此外真空灌注成型工艺，保证了更高的纤维树脂比、减少了树脂的浪费，最后制得一种成本低、质轻、性价比高、防弹性能优良的复合材料，且整个工艺过程清洁无污染，适合产业化生产。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是：
一种组合式防弹复合材料的制备方法，包括如下步骤：采用高性能纤维增强材料与树脂基体通过真空灌注设备进行灌注复合而成；所述的树脂基体采用双酚A环氧乙烯基酯树脂基体，（购于上海富晨化工有限公司，型号879）所述的高性能纤维增强材料采用二维织物增强材料、三维织物增强材料中的一种或两种；所述的二维织物增强复合材料采用四层作为一个单元，每单元的四层之间通过真空灌注设备灌注树脂基体；其中所述二维织物增强材料采用玻璃纤维平纹机织布（购于南京玻璃纤维研究设计院)，碳纤维平纹机织布（购于日本东丽公司）、芳纶平纹机织布(购于美国杜邦)、高强聚乙烯UD布(购于宁波大成新材料股份有限公司)中的一种或多种；所述的玻璃纤维平纹机织物的面密度是0.936kg/m2；碳纤维平纹机织物的面密度是2.069kg/m2；芳纶平纹机织物的面密度是0.988kg/m2；高强聚乙烯UD布的面密度是0.690kg/m2；所述的三维织物增强材料通过真空灌注设备往织物内部灌注树脂基体；其中所述三维织物增强复合材料采用高强聚乙烯纤维（购于宁波大成新材料股份有限公司）制成的3D四层准正交织物；高强聚乙烯纤维的细度是1000D。
所述的二维织物增强复合材料采用四层作为一个单元，所述的组合式防弹复合材料采用1-3个单元叠加形成。
所述的高强聚乙烯纤维制成的四层准正交织物的织造方法为：根据经纱和纬纱的交织确定各层经纱和纬纱的交织规律，设计高强聚乙烯纤维机织物组织，首先根据各层经纱和纬纱的交织规律画出高强聚乙烯纤维机织物的结构示意图；再根据高强聚乙烯的机织物的示意图画出3D四层高强聚乙烯准正交机织物的组织图、上机图；最后在SL800半自动织物试样机上织造出3D四层高强聚乙烯纤维准正交机织物。
所述的高强聚乙烯机织物的经纱和纬纱均采用1000D的两根高强聚乙烯纤维的并捻纱。
所述真空灌注设备的真空度达-0.08Mpa以下，整个真空灌注过程需要30-50min。
本发明的有益效果是：本发明高性能纤维增强复合材料由于综合了增强材料和基体各自的优点，具有极为优异的性能，也是发展最快，最有前途的防弹复合材料。组合式防弹复合材料通常采用的树脂有热固性树脂和热塑性树脂，其中热固性树脂耐热性高，受压不易变形，是抗冲击复合材料优选的基体。双酚A环氧乙烯基酯是一种热固性树脂，它的分子中既保留了环氧树脂的基本链段，又在两端具有不饱和双键，同时是一种具有良好力学性能和加工性能的树脂；本发明以玻纤、碳纤、芳纶、高强聚乙烯UD布、高强聚乙烯纤维为材料，克服了单一的玻纤、碳纤、芳纶、高强聚乙烯存在一定的缺陷，利用了纤维之间的协同合作发挥优良性能，改变材料的铺层顺序，组织结构、组合方式，即可得到不同种类的防弹复合材料，同时保证所制得的复合材料具有不同的吸能方式，表现出不同的防弹性能和机械性能；此外将四种增强材料结合，采用真空灌注成型工艺，可以使制得的复合材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的力学性能优于任一种单一复合材料，充分发挥复合材料的性能，保证了更高的纤维树脂比、减少了树脂的浪费，最后制得一种成本低、质轻、性价比高、防弹性能优良的复合材料，且整个工艺过程清洁无污染，适合产业化生产。
具体实施方式
实施例1
本实施例的一种组合式防弹复合材料的制备方法，包括如下步骤：采用高性能纤维增强材料与树脂基体通过真空灌注设备进行灌注复合而成；所述的树脂基体采用双酚A环氧乙烯基酯树脂基体（购于上海富晨化工有限公司，型号879）；所述的高性能纤维增强材料从上到下依次采用如下四层：碳纤维平纹机织布（购于日本东丽公司）、玻璃纤维平纹机织布（购于南京玻璃纤维研究设计院)、芳纶平纹机织布(购于美国杜邦)、高强聚乙烯UD布(购于宁波大成新材料股份有限公司)，且均裁剪成20cm×20cm的尺寸；然后将四种不同增强材料混叠，考虑到复合材料在受到弹体冲击时，着弹面和被弹面受力情况和破坏情况的不同，所以分别放置具有相应力学性能的高性能织物；然后每层之间通过真空灌注设备灌注双酚A环氧乙烯基酯树脂基体，与树脂基体进行复合制作防弹复合材料的一个单元。其中所述的玻璃纤维平纹机织物的面密度是0.936kg/m2；碳纤维平纹机织物的面密度是2.069kg/m2；芳纶平纹机织物的面密度是0.988kg/m2；高强聚乙烯UD布的面密度是0.690kg/m2；本实施例的组合式防弹复合材料采用3个单元叠加形成。所述真空灌注设备的真空度达-0.08Mpa，整个真空灌注过程需要30min。最后将成型的复合材料平放在通风良好的环境中，一般5-10天后，复合材料已基本定型，可以用作实验材料。上述组合式复合材料相当于重重阻隔，子弹在穿越的过程中经历三层阻挡，而且子弹在穿越板材与板材之间时有一定的缓冲作用。
这种混叠复合材料因在弹道冲击对复合材料破坏特征的基础上，考虑了不同纤维的力学性能，使它们之间起到了协同作用，从而发挥各组分的性能，可以最大限度的提高复合材料的防弹性能。根据防弹复合材料所受横向冲击的特点以及这四种不同高性能纤维织物力学各向异性特征来制备厚向混叠复合材料。由于防弹复合材料的弹道冲击过程为横向冲击，着弹面主要是靠剪切和压缩破坏吸能，被弹面主要是靠拉伸破坏吸能。而玻璃纤维和碳纤维织物的横向剪切和压缩性能较好，但轴向拉伸断裂应变较小、吸能少；芳纶纤维和高强聚乙烯纤维织物的的轴向拉伸断裂应变和断裂吸能要优于无机纤维织物，但横向剪切和压缩性能较差，两者轴向与横向的力学性能各向异性明显。因此将抗压、抗剪切能力强但轴向拉伸应变小的无机高性能纤维织物放置在着弹面，将抗压、抗剪切能力弱但轴向拉伸应变大、拉伸强度高的有机高性能纤维织物放置在背弹面。
本实施例利用了纤维之间的协同合作发挥优良性能，改变材料的铺层顺序，组织结构、组合方式，即可得到不同种类的防弹复合材料，同时保证所制得的复合材料具有不同的吸能方式，表现出不同的防弹性能和机械性能；此外真空灌注成型工艺，保证了更高的纤维树脂比、减少了树脂的浪费，最后制得一种成本低、质轻、性价比高、防弹性能优良的复合材料，且整个工艺过程清洁无污染，适合产业化生产。
实施例2
本实施例的一种组合式防弹复合材料的制备方法，包括如下步骤：采用高性能纤维增强材料与树脂基体通过真空灌注设备进行灌注复合而成；所述的树脂基体采用双酚A环氧乙烯基酯树脂基体（购于上海富晨化工有限公司，型号879）；所述的高性能纤维增强材料采用三维织物增强材料；其中所述三维织物增强材料采用高强聚乙烯纤维（购于宁波大成新材料股份有限公司）制成的3D四层准正交织物；高强聚乙烯是三大高科技纤维之一，它的强度更高，质量更轻，是高性能轻质、抗冲击、减震材料的理想材料。本实验采用细度为1000D的高强聚乙烯纤维，为了提高高强聚乙烯纤维的可织造性，首先将1000D的两根高强聚乙烯纤维在HKV-151花色捻线机上进行并捻。根据经纱和纬纱的交织规律设计高强聚乙烯3D四层准正交织物的结构示意图；根据高强聚乙烯纤维的3D四层准正交织物的结构图画出组织图和上机图，接着在SL800半自动织物试样机上织造出高强聚乙烯3D四层准正交织物。然后把高强聚乙烯3D四层准正交织物裁剪成20cm×20cm的尺寸；然后通过真空灌注设备往高强聚乙烯3D四层准正交织物内部灌注双酚A环氧乙烯基酯树脂基体后成型；所述真空灌注设备的真空度达-0.085Mpa，整个真空灌注过程需要30min。最后将三块通过上述方法制得的这种高强聚乙烯增强复合材料板材进行叠放组合，制得的这种组合式复合材料在子弹穿越的过程会受到种种阻挡，并且子弹在穿越高强聚乙烯板材与板材的过程中有一定的缓冲作用，这种方式的防弹复合材料达到了防弹性能优良、轻质效果。
本实施例的一种组合式防弹复合材料的制备方法，通过高强聚乙烯的高强度、质轻的特点发挥增强材料和基体的优良性能；通过改变高强聚乙烯增强复合材料板材的数量，使子弹在击穿的过程中受层层受到阻挡，而且这种组合式复合材料也能达到优良的缓冲作用，同时保证所制得的复合材料具有优良的机械和防弹性能；此外采用真空灌注成型工艺操作方便，节约成本，保证了更高的纤维树脂比、减少了树脂的浪费，最后制得一种成本低、质轻、性价比高、防弹性能优良的复合材料，且整个工艺过程清洁无污染，适合产业化生产。
实施例3
本实施例的一种组合式防弹复合材料的制备方法，包括如下步骤：采用高性能纤维增强材料与树脂基体通过真空灌注设备进行灌注复合而成；所述的树脂基体采用双酚A环氧乙烯基酯树脂基体（购于上海富晨化工有限公司，型号879）；所述的高性能纤维增强材料采用二维织物增强材料和三维织物增强材料。
所述的高性能纤维增强材料从上到下依次采用如下四层：玻璃纤维平纹机织布（购于南京玻璃纤维研究设计院)、碳纤维平纹机织布（购于日本东丽公司）、芳纶平纹机织布(购于美国杜邦)、高强聚乙烯UD布(购于宁波大成新材料股份有限公司)，且均裁剪成20cm×20cm的尺寸；然后将四种不同复合材料混叠，考虑到复合材料在受到弹体冲击时，着弹面和被弹面受力情况和破坏情况的不同，所以分别放置具有相应力学性能的高性能织物；然后每层之间通过真空灌注设备灌注双酚A环氧乙烯基酯树脂基体，与树脂基体进行复合制作防弹复合材料的一个单元。其中所述的玻璃纤维平纹机织物的面密度是0.936kg/m2；碳纤维平纹机织物的面密度是2.069kg/m2；芳纶平纹机织物的面密度是0.988kg/m2；高强聚乙烯UD布的面密度是0.690kg/m2；本实施例的组合式防弹复合材料采用2个单元叠加形成。所述真空灌注设备的真空度达-0.09Mpa，整个真空灌注过程需要35min。
所述三维织物增强材料采用高强聚乙烯纤维（购于宁波大成新材料股份有限公司）制成的3D四层准正交织物；高强聚乙烯是三大高科技纤维之一，它的强度更高，质量更轻，是高性能轻质、抗冲击、减震材料的理想材料。本实验采用细度为1000D的高强聚乙烯纤维，为了提高高强聚乙烯纤维的可织造性，首先将1000D的两根高强聚乙烯纤维在HKV-151花色捻线机上进行并捻。根据经纱和纬纱的交织规律设计高强聚乙烯3D四层准正交织物的结构示意图；根据高强聚乙烯纤维的3D四层准正交织物的结构图画出组织图和上机图，接着在SL800半自动织物试样机上织造出高强聚乙烯3D四层准正交织物。然后把高强聚乙烯3D四层准正交织物裁剪成20cm×20cm的尺寸；然后通过真空灌注设备往高强聚乙烯3D四层准正交织物内灌注双酚A环氧乙烯基酯树脂基体后成型；所述真空灌注设备的真空度达-0.09Mpa，整个真空灌注过程需要40min。
然后将二维织物增强材料的复合材料叠放成的2个单元叠放在3D四层准正交织物制成的三维织物增强材料复合材料上形成混叠组合式的复合材料；子弹在穿越本实施例组合式复合材料板材时首先是两层二维织物增强材料形成的混叠复合材料的阻挡，接着是3D四层准正交织物形成的增强复合材料的阻挡，高强聚乙烯是有机纤维，轴向拉伸应变大、拉伸强度高因此放置在被弹面会有更好的吸能效果。
本实施例混叠复合材料的重重阻挡以及高强聚乙烯增强复合材料的高强度、质轻的特点发挥增强材料和基体的优良性能；通过改变这高强聚乙烯纤维增强复合材料板材的数量，使子弹受层层复合材料的阻挡，从而组合式复合材料达到优良的缓冲作用，同时保证所制得的复合材料具有优良的机械和防弹性能；此外采用真空灌注成型工艺操作方便，节约成本，保证了更高的纤维树脂比、减少了树脂的浪费，最后制得一种成本低、质轻、性价比高、防弹性能优良的复合材料，且整个工艺过程清洁无污染，适合产业化生产。
实施例4
本实施例的一种组合式防弹复合材料的制备方法，包括如下步骤：采用高性能纤维增强材料与树脂基体通过真空灌注设备进行灌注复合而成；所述的树脂基体采用双酚A环氧乙烯基酯树脂基体（购于上海富晨化工有限公司，型号879）；所述的高性能纤维增强材料采用二维织物增强材料和三维织物增强材料。
所述的高性能纤维增强材料从上到下依次采用如下四层：玻璃纤维平纹机织布（购于南京玻璃纤维研究设计院)、碳纤维平纹机织布（购于日本东丽公司）、芳纶平纹机织布(购于美国杜邦)、高强聚乙烯UD布(购于宁波大成新材料股份有限公司)，且均裁剪成20cm×20cm的尺寸；然后将四种不同增强材料混叠，考虑到复合材料在受到弹体冲击时，着弹面和被弹面受力情况和破坏情况的不同，所以分别放置具有相应力学性能的高性能织物；然后每层之间通过真空灌注设备灌注双酚A环氧乙烯基酯树脂基体，与树脂基体进行复合制作防弹复合材料的一个单元。其中所述的玻璃纤维平纹机织物的面密度是0.936kg/m2；碳纤维平纹机织物的面密度是2.069kg/m2；芳纶平纹机织物的面密度是0.988kg/m2；高强聚乙烯UD布的面密度是0.690kg/m2；本实施例的组合式防弹复合材料采用1个单元。所述真空灌注设备的真空度达-0.10Mpa，整个真空灌注过程需要42min。
所述三维织物增强材料采用高强聚乙烯纤维（购于宁波大成新材料股份有限公司）制成的3D四层准正交织物；高强聚乙烯是三大高科技纤维之一，它的强度更高，质量更轻，是高性能轻质、抗冲击、减震材料的理想材料。本实验采用细度为1000D的高强聚乙烯纤维，为了提高高强聚乙烯纤维的可织造性，首先将1000D的两根高强聚乙烯纤维在HKV-151花色捻线机上进行并捻。根据经纱和纬纱的交织规律设计高强聚乙烯3D四层准正交织物的结构示意图；根据高强聚乙烯纤维的3D四层准正交织物的结构图画出组织图和上机图，接着在SL800半自动织物试样机上织造出高强聚乙烯3D四层准正交织物。然后把高强聚乙烯3D四层准正交织物裁剪成20cm×20cm的尺寸；然后通过真空灌注设备往高强聚乙烯3D四层准正交织物内部灌注双酚A环氧乙烯基酯树脂基体后成型；所述真空灌注设备的真空度达-0.10Mpa，整个真空灌注过程需要42min。然后将二块通过上述方法制得的这种高强聚乙烯增强复合材料板材进行叠放组合，制得的这种组合式复合材料。最后将二维织物增强材料制成的1个单元叠放在二块由三维织物增强材料制成的复合材料上形成混叠组合式的复合材料；子弹在穿越本实施例制成的组合式防弹复合材料的板材时首先是受到一层二维织物增强材料制成的复合材料的阻挡，接着是两层3D四层准正交织物增强复合材料的阻挡，高强聚乙烯是有机纤维，轴向拉伸应变大、拉伸强度高因此放置在被弹面具有更好的吸能效果。
本实施例的一种组合式防弹复合材料的制备方法，子弹在击穿复合材料的过程中首先是通过一层二维织物增强材料制成的复合材料的阻挡，接着是两层3D四层准正交织物增强复合材料的阻挡。这种组合式防弹复合材料高强、质轻的特点发挥增强材料和基体的优良性能；通过改变这种复合材料单元板材的数量，使子弹在击穿复合材料时受到层层复合材料的阻挡，并且能使组合式防弹复合材料达到优良的缓冲作用，同时保证所制得的复合材料具有优良的机械和防弹性能；此外采用真空灌注成型工艺操作方便，节约成本，保证了更高的纤维树脂比、减少了树脂的浪费，最后制得一种成本低、质轻、性价比高、防弹性能优良的复合材料，且整个工艺过程清洁无污染，适合产业化生产。

Claims (5)

1.一种组合式防弹复合材料的制备方法，包括如下步骤：采用高性能纤维增强材料与树脂基体通过真空灌注设备进行灌注复合而成；所述的树脂基体采用双酚A环氧乙烯基酯树脂基体；所述的高性能纤维增强材料采用二维织物增强材料、三维织物增强材料中的一种或两种；所述的二维织物增强材料采用四层作为一个单元，每单元的四层之间通过真空灌注设备灌注树脂基体；其中所述二维织物增强材料采用玻璃纤维平纹机织布，碳纤维平纹机织布、芳纶平纹机织布、高强聚乙烯UD布中的一种或多种；所述的玻璃纤维平纹机织物的面密度是0.936kg/m2；碳纤维平纹机织物的面密度是2.069kg/m2；芳纶平纹机织物的面密度是0.988kg/m2；高强聚乙烯UD布的面密度是0.690kg/m2；所述的三维织物增强材料通过真空灌注设备往织物内灌注树脂基体；其中所述三维织物增强材料采用高强聚乙烯纤维制成的3D四层准正交织物；高强聚乙烯纤维的细度是1000D。
2.如权利要求1所述的一种组合式防弹复合材料的制备方法，其特征在于，所述的二维织物增强材料采用四层作为一个单元，所述的组合式防弹复合材料采用1-3个单元叠加形成。
3.如权利要求1所述的一种组合式防弹复合材料的制备方法，其特征在于，所述的高强聚乙烯纤维制成的四层准正交织物的织造方法为：根据经纱和纬纱的交织确定各层经纱和纬纱的交织规律，设计高强聚乙烯纤维机织物组织，首先根据各层经纱和纬纱的交织规律画出高强聚乙烯纤维机织物的结构示意图；再根据高强聚乙烯的机织物的示意图画出3D四层高强聚乙烯准正交机织物的组织图、上机图；最后在SL800半自动织物试样机上织造出3D四层高强聚乙烯纤维准正交机织物。
4.如权利要求3所述的一种组合式防弹复合材料的制备方法，其特征在于：所述的高强聚乙烯机织物的经纱和纬纱均采用1000D的两根高强聚乙烯纤维的并捻纱。
5.如权利要求1所述的一种组合式防弹复合材料的制备方法，其特征在于：所述真空灌注设备的真空度达-0.08Mpa以下，整个真空灌注过程需要30-50min。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105751531A (zh) * 2016-03-09 2016-07-13 浙江理工大学 一种高强度包装复合材料的制备方法
CN106273548A (zh) * 2016-09-22 2017-01-04 浙江理工大学 等离子体处理高性能纤维的车用轻量化复合材料制备方法
CN106313643A (zh) * 2015-12-28 2017-01-11 天津工业大学 结构功能一体化复合材料头盔及其制造方法
CN106994802A (zh) * 2017-04-06 2017-08-01 连云港神鹰复合材料科技有限公司 一种高性能防弹复合材料的制备方法
CN107587240A (zh) * 2017-06-27 2018-01-16 安徽长青藤新材料有限公司 一种超高分子量聚乙烯三维织物的制备方法
CN109595990A (zh) * 2018-12-11 2019-04-09 南通大学 一种新型防弹头盔及其制备方法
CN115388711A (zh) * 2022-09-01 2022-11-25 山东非金属材料研究所 一种轻质复合材料防弹板及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103213353A (zh) * 2013-05-02 2013-07-24 东华大学 新型柔性防弹防刺三维机织物
US20130202844A1 (en) * 2009-08-11 2013-08-08 Honeywell International Inc. Multidirectional fiber-reinforced tape/film articles and the method of making the same
CN103835057A (zh) * 2014-02-28 2014-06-04 东华大学 一种三维机织织物的制造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130202844A1 (en) * 2009-08-11 2013-08-08 Honeywell International Inc. Multidirectional fiber-reinforced tape/film articles and the method of making the same
CN103213353A (zh) * 2013-05-02 2013-07-24 东华大学 新型柔性防弹防刺三维机织物
CN103835057A (zh) * 2014-02-28 2014-06-04 东华大学 一种三维机织织物的制造方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
祝成炎等: "横向变截面立体机织结构及其组织设计", 《浙江工程学院院报》 *
肖露: "混杂热固性树脂基防弹复合材料的制备及侵彻机理研究", 《中国硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106313643A (zh) * 2015-12-28 2017-01-11 天津工业大学 结构功能一体化复合材料头盔及其制造方法
CN105751531A (zh) * 2016-03-09 2016-07-13 浙江理工大学 一种高强度包装复合材料的制备方法
CN106273548A (zh) * 2016-09-22 2017-01-04 浙江理工大学 等离子体处理高性能纤维的车用轻量化复合材料制备方法
CN106994802A (zh) * 2017-04-06 2017-08-01 连云港神鹰复合材料科技有限公司 一种高性能防弹复合材料的制备方法
CN106994802B (zh) * 2017-04-06 2019-08-16 连云港神鹰复合材料科技有限公司 一种高性能防弹复合材料的制备方法
CN107587240A (zh) * 2017-06-27 2018-01-16 安徽长青藤新材料有限公司 一种超高分子量聚乙烯三维织物的制备方法
CN109595990A (zh) * 2018-12-11 2019-04-09 南通大学 一种新型防弹头盔及其制备方法
CN115388711A (zh) * 2022-09-01 2022-11-25 山东非金属材料研究所 一种轻质复合材料防弹板及其制备方法
CN115388711B (zh) * 2022-09-01 2024-01-23 山东非金属材料研究所 一种轻质复合材料防弹板及其制备方法

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