CN111288848B - 一种纳米碳化硼改性超高聚乙烯纤维软质防弹层 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纳米碳化硼改性超高聚乙烯纤维软质防弹层，包括一种纳米碳化硼改性超高聚乙烯纤维软质防弹层，包括防弹层本体，所述防弹层本体一侧设有多个改性纤维加强筋，且改性纤维加强筋之间连接有真空弹层，所述真空弹层内部缝接有固定胶板，且固定胶板上设有穿过孔所述固定胶板顶部连接胶囊袋，且胶囊袋四周连接胶框，所述胶框一侧连接有喷粉管头，且胶框另一侧连接有鼓吹件，所述防弹层本体连接有缓冲层板，且缓冲层板上连接有多个缓冲单体，本发明在真空弹层内部通过鼓吹件将镁粉从胶框中吹出，镁粉粘附在弹头增加了弹头的摩擦力，便于对弹头动能的吸收，同时胶囊袋阻燃胶对弹头涂抹，一方面便于镁粉粘附，另一方面减缓弹头摩擦燃烧。

Description

一种纳米碳化硼改性超高聚乙烯纤维软质防弹层

技术领域

本发明涉及防弹层技术领域，具体为一种纳米碳化硼改性超高聚乙烯纤维软质防弹层。

背景技术

软质防弹材料是由无纬布多层叠合在一起的高性能纤维-超高分子量聚乙烯纤，超高分子量聚乙烯纤维主要是通过纤维的变形吸收投射物的能量从而达到防弹目的，通过在国产超高分子量聚乙烯纤维技术的基础上，结合纳米碳化硼防弹陶瓷的技术，设计开发的纳米碳化硼改性超高聚乙烯纤维，保持了纤维超高模量和超高强度的性能基础上，增加了纤维织物的硬度和强度，采用碳化硼改性的纤维布做软质防弹材料可以消耗更大的弹头动能，另外由于织物硬度高，织物在受到弹头侵彻瞬间，弹头会产生角度偏转，从而削弱了弹头的侵彻能力，最终达到提升防弹性能，其防弹机理是改变弹头或破片的形状，降低动能，起到防弹作用，超高分子量聚乙烯纤维主要是通过纤维的变形吸收投射物的能量从而达到防弹目的，弹头击中织物后，产生的应变波分为纵向波和横向波，主要累及被打击的纤维，但纵向波的交接点可将应力传给辅助纤维，横向波产生的位移也通过交接点使边缘纤维承受传来的应力，弹道学试验表明，40%～50%的能量被辅助纤维所吸收。这样，织物的交接点越多，能量吸收就越多，防弹性能越好。

现有软质防弹层利用投射物击中着弹点后，投射物与防弹层之间的多层接触后达到降低弹头动能效果，但由于弹头击中防弹层有完整的圆柱体弹头和破碎片之分，完整圆柱体弹头对防弹层造成拉伸能量，破碎物接触到防弹层纤维后，对其产生剪切应力，对防弹层表面进行撕扯，当圆柱体弹头和破碎片同时击中时，会使得防弹层表面同时接受到拉伸作用和剪切作用，使得防弹层表面破坏加剧，圆柱体的弹头表面较为光滑，防弹层外侧击穿后，防弹层外侧不能很好的对弹头的动能进行减少，同时圆柱体的弹头在为接触至防弹层内部的纤维时，高速光滑弹头容易与防弹层快速击穿并摩擦产热，对防弹层破话加剧，为此，我们提出了一种纳米碳化硼改性超高聚乙烯纤维软质防弹层。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳米碳化硼改性超高聚乙烯纤维软质防弹层，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种纳米碳化硼改性超高聚乙烯纤维软质防弹层，包括防弹层本体，所述防弹层本体一侧设有多个纵横连接的改性纤维加强筋，且纵横连接的改性纤维加强筋之间连接有真空弹层，所述真空弹层内部缝接有固定胶板，且固定胶板上设有穿过孔所述固定胶板顶部连接有用以装载阻燃胶的胶囊袋，且胶囊袋四周连接有用以装镁粉的胶框，所述胶框一侧连接有喷粉管头，且胶框另一侧连接有鼓吹件，所述防弹层本体远离真空弹层的一侧连接有缓冲层板，且缓冲层板上连接有多个缓冲单体，通过鼓吹件便于将胶框中的镁粉从四周喷至弹头外侧，同时弹头击破胶囊袋后便于和阻燃剂充分接触。

优选的，所述鼓吹件包括气囊，所述气囊连接在固定胶板顶部，所述气囊顶部连通有软胶管，且软胶管与胶框一侧连通，软胶管有利于将气囊中的气体导入胶框内部。

优选的，所述软胶管顶部设有接触胶块，且接触胶块顶部与真空弹层接触，便于弹头在击破真空弹层后对接触胶块的冲击。

优选的，所述软胶管为螺旋状，有利于软胶管实现收缩挤压，便于将软胶管内部气体挤出。

优选的，所述胶囊袋呈矩形缝接有弧形连接块，且弧形连接块与真空弹层缝接，有利于提高真空弹层与胶囊袋顶部之间的连接。

优选的，所述防弹层本体远离真空弹层的一侧连接有多个吸收海绵，且吸收海绵上设有多个撕裂孔，撕裂孔便于弹头穿过吸收海绵。

优选的，所述缓冲单体包括纤维层框，所述缓冲层板位于吸收海绵一侧，且缓冲层板与防弹层本体连接，所述纤维层框与缓冲层板连接，且纤维层框内部连接有多层高聚乙烯纤维层，且高聚乙烯纤维层之间交错分布，所述高聚乙烯纤维层之间连接有隔离胶柱，高聚乙烯纤维层之间的交错分布，有利于对弹头的多次缓冲。

优选的，所述每相邻纤维层框之间连接有纤维连接层，所述缓冲层板呈矩形连接有纤维缝接层，且纤维缝接层远离缓冲层板的一端与防弹层本体一侧连接，通过纤维缝接层，有利于加强缓冲层板与防弹层本体之间的连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明,通过在防弹层本体外侧设置真空弹层，便于对完整弹头的缓冲减速，同时外侧的改性纤维加强筋增强真空弹层四周的韧性，避免弹片对防弹层本体外侧的横向剪切力加剧，为了便于将弹头减速和防止弹头高速摩擦燃烧，在真空弹层内部通过鼓吹件将镁粉从胶框中吹出，镁粉粘附在弹头表面处增加了弹头的摩擦力，便于对弹头动能的吸收，同时通过胶囊袋内部的阻燃胶对弹头表面涂抹，一方面提高了镁粉与弹头的粘附，另一方面通过阻燃胶防止弹头摩擦燃烧。

附图说明

图1为本发明正面结构示意图；

图2为本发明背面结构示意图；

图3为吸收海绵处连接结构示意图；

图4为缓冲单体结构示意图；

图5为真空弹层局部剖切结构示意图；

图6为真空弹层拿去外层后正面结构示意图图；

图7为图6的仰视结构示意图；

图8为实施例2中结构示意图；

图9为图8中A处放大结构示意图；

图10 为卡接件卡接结构示意图。

图中：1-防弹层本体；2-改性纤维加强筋；3-真空弹层；4-固定胶板；5-胶囊袋；6-胶框；7-喷粉管头；8-鼓吹件；9-缓冲层板；10-缓冲单体；11-气囊；12-软胶管；13-接触胶块；14-弧形连接块；15-吸收海绵；16-撕裂孔；17-纤维层框；18-高聚乙烯纤维层；19-隔离胶柱；20-纤维连接层；21-穿过孔；22-弹片翻动件；23-连接座；24-喷头；25-卡接件；26-输气管；27-气管柱；28-喷嘴；29-卡接凸块；30-卡接凹槽；31-纤维缝接层。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-7，实施例一：

一种纳米碳化硼改性超高聚乙烯纤维软质防弹层，包括防弹层本体1，所述防弹层本体1一侧设有多个纵横连接的改性纤维加强筋2，改性纤维加强筋2之间的纵横连接便于形成一个矩形框架，且纵横连接的改性纤维加强筋2之间连接有真空弹层3，在真空弹层3内部通过充满真空气体，真空弹层3采用高分子聚合物注塑而成，具有一定的弹性，在弹片接触至真空弹层3时，对弹片弹开，弹片与改性纤维加强筋2进行切割，便于对弹片的横向剪切力的减缓，避免弹片对防弹层本体1的横向剪切加剧，所述真空弹层3内部缝接有固定胶板4，且固定胶板4上设有穿过孔21所述固定胶板4顶部连接有用以装载阻燃胶的胶囊袋5，此处阻燃胶为白色流淌体的单组分脱酮肟型胶体，该中阻燃胶表干时间为五到十秒，且胶囊袋5四袋连接有用以装镁粉的胶框6，所述胶框6一侧连接有喷粉管头7，且胶框6另一侧连接有鼓吹件8，所述防弹层本体1远离真空弹层3的一侧连接有缓冲层板9，且缓冲层板9上连接有多个缓冲单体10。

本方案中的所述鼓吹件8包括气囊11，所述气囊11连接在固定胶板4顶部，所述气囊11顶部连通有软胶管12，且软胶管12与胶框6一侧连通，所述软胶管12顶部设有接触胶块13，且接触胶块13顶部与真空弹层3接触，所述软胶管12为螺旋状。

在完整弹头接触真空弹层3后，由于真空弹层3内部为真空气体，具有一定的缓冲性，对弹头的动能有一定的减缓作用，当弹头击破真空弹层3后，真空弹层3内部的真空被破坏，内部气压改变，同时由于接触胶块13和真空弹层3接触，在真空弹层3破损后，接触胶块13收到气压挤压后向下运动，由于软胶管12为螺旋状，软胶管12在接触胶块13的挤压下，收缩运动将软胶管12内部空气挤入胶框6内部，将胶框6内部的镁粉喷射出，弹头高速运动下，弹头带来四周空气流动，在流动空气下，镁粉飘落在弹头接触部分，在弹头继续向下运动时，弹头击破胶囊袋5，由于胶囊袋5压在气囊11顶部，在气囊11受压胶囊袋5挤压情况下，气囊11将内部空气挤出至胶框6中，便于对弹头后续部分进行镁粉的喷撒，弹头击破胶囊袋5后，弹头接触到胶囊袋5内部的阻燃胶，由于阻燃胶在封闭时为白色流体状，弹头表面和空气中分布镁粉时，弹头接触到阻燃胶后，流体状的阻燃胶将镁粉粘附在弹头表面，同时由于弹头的高速运动与空气产生的摩擦热，加速了阻燃胶的表干时间，在弹头穿过胶囊袋5后，弹头外表面包裹住含有镁粉的阻燃胶凝固体，镁粉增加了弹头外表面的摩擦力，阻燃胶防止了弹头与防弹层本体1纤维摩擦燃烧。

本方案中所述胶囊袋5呈矩形缝接有弧形连接块14，且弧形连接块14与真空弹层3缝接，通过弧形连接块14增加了胶囊袋5顶部与真空弹层3之间的连接，便于胶囊袋5的稳定和拆卸。

本方案中所述防弹层本体1远离真空弹层3的一侧连接有多个吸收海绵15，且吸收海绵15上设有多个撕裂孔16，在弹头穿过胶囊袋5至吸收海绵15时，为有弹头带来的的未凝固的阻燃胶，通过吸收海绵15吸收，避免阻燃胶在后续纤维层中凝固，同时撕裂孔16便于弹头穿过吸收海绵15。

本方案中所述缓冲单体10包括纤维层框17，所述缓冲层板9位于吸收海绵15一侧，且缓冲层板9与防弹层本体1连接，所述纤维层框17与缓冲层板9连接，且纤维层框17内部连接有多层高聚乙烯纤维层18，且高聚乙烯纤维层18之间交错分布，所述高聚乙烯纤维层18之间连接有隔离胶柱19，所述每相邻纤维层框17之间连接有纤维连接层20，所述缓冲层板9呈矩形连接有纤维缝接层31，且纤维缝接层31远离缓冲层板9的一端与防弹层本体1一侧连接，在弹头击穿至缓冲层板9时，弹头穿过多层高聚乙烯纤维层18，高聚乙烯纤维层18具有较高的韧性，同时由于多层高聚乙烯纤维层18之间交错分布，便于对弹头的弹头运行轨迹的改变，进一步吸收弹头带来的动能，减少弹头对防弹层本体1的进一步破坏。

请参阅图8-10，实施例二：

一种纳米碳化硼改性超高聚乙烯纤维软质防弹层，与实施例一不同的是，包括弧弧形连接块14，在弧形连接块14顶部设置弹片翻动件22，所述弹片翻动件22两端侧分别于弧形连接块14两侧的软胶管12联通，弹片翻动件22的设置主要是针对于弹片划破真空弹层3时，当弹片划破真空弹层3后，弹片掉落至真空弹层3，接触胶块13挤压软胶管12，软胶管12挤出的气体传递至弹片翻动件22处，通过弹片翻动件22对弹片进行翻动，便于将弹片四周都喷洒上镁粉。

本方案中的弹片翻动件22包括连接座23和喷头24，所述连接座23底部连接有卡接件25，所述卡接件25与弧形连接块14连接，所述连接座23两侧联通有输气管26，且输气管26与软胶管12连通，所述连接座23顶部连接有气管柱27，所述气管柱27顶部与喷头24连通，所述喷头24外侧设有喷嘴28，在弹片击破真空弹层3后，接触胶块13受到外界气压挤压，对软胶管12进行挤压，软胶管12由于呈螺旋状，便于软胶管12收缩产生气体，软胶管12收缩产生的气体一部分将胶框6中的镁粉吹出至空气中，便于和弹片的外侧进行接触，同时另一部分的气体通过输气管26传输至连接座23处，再将气体依次通过气管柱27 和喷头24，有喷嘴28将气体吹出，吹出的气体将弹片翻动，便于镁粉吹动时将弹片底部接触到镁粉。

本方案中的卡接件25包括卡接凸块29，所述弧形接触块内部设有多个卡接凹槽30，且卡接凸块29和卡接凹槽30卡接，连接座23与弧形接触块的卡接，安装时将卡接凸块29对准卡接凹槽30，并将卡接凸块29按压进卡接凹槽30内部，通过卡接凸块29底部的凸块部分与卡接凹槽30内部的凹陷部分卡接，拆卸时，通过手拉动将卡接凸块29底部的凸块部分拉出卡接凹槽30内陷，完成对卡接件25的拆卸，便于对连接座23和喷头24的拆卸跟换。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种纳米碳化硼改性超高聚乙烯纤维软质防弹层，包括防弹层本体（1），其特征在于：所述防弹层本体（1）一侧设有多个纵横连接的改性纤维加强筋（2），且纵横连接的改性纤维加强筋（2）之间连接有真空弹层（3），所述真空弹层（3）内部缝接有固定胶板（4），且固定胶板上设有穿过孔（21）所述固定胶板（4）顶部连接有用以装载阻燃胶的胶囊袋（5），且胶囊袋（5）四周连接有用以装镁粉的胶框（6），所述胶框（6）一侧连接有喷粉管头（7），且胶框（6）另一侧连接有鼓吹件（8），所述防弹层本体（1）远离真空弹层（3）的一侧连接有缓冲层板（9），且缓冲层板（9）上连接有多个缓冲单体（10）。

2.根据权利要求1所述的一种纳米碳化硼改性超高聚乙烯纤维软质防弹层，其特征在于：所述鼓吹件（8）包括气囊（11），所述气囊（11）连接在固定胶板（4）顶部，所述气囊（11）顶部连通有软胶管（12），且软胶管（12）与胶框（6）一侧连通。

3.根据权利要求2所述的一种纳米碳化硼改性超高聚乙烯纤维软质防弹层，其特征在于：所述软胶管（12）顶部设有接触胶块（13），且接触胶块（13）顶部与真空弹层（3）接触。

4.根据权利要求3所述的一种纳米碳化硼改性超高聚乙烯纤维软质防弹层，其特征在于：所述软胶管（12）为螺旋状。

5.根据权利要求1所述的一种纳米碳化硼改性超高聚乙烯纤维软质防弹层，其特征在于：所述胶囊袋（5）呈矩形缝接有弧形连接块（14），且弧形连接块（14）与真空弹层（3）缝接。

6.根据权利要求1所述的一种纳米碳化硼改性超高聚乙烯纤维软质防弹层，其特征在于：所述防弹层本体（1）远离真空弹层（3）的一侧连接有多个吸收海绵（15），且吸收海绵（15）上设有多个撕裂孔（16）。

7.根据权利要求6所述的一种纳米碳化硼改性超高聚乙烯纤维软质防弹层，其特征在于：所述缓冲单体（10）包括纤维层框（17），所述缓冲层板（9）位于吸收海绵（15）一侧，且缓冲层板（9）与防弹层本体（1）连接，所述纤维层框（17）与缓冲层板（9）连接，且纤维层框（17）内部连接有多层高聚乙烯纤维层（18），且高聚乙烯纤维层（18）之间交错分布，所述高聚乙烯纤维层（18）之间连接有隔离胶柱（19）。

8.根据权利要求7所述的一种纳米碳化硼改性超高聚乙烯纤维软质防弹层，其特征在于：每相邻纤维层框（17）之间连接有纤维连接层（20），所述缓冲层板（9）呈矩形连接有纤维缝接层（31），且纤维缝接层（31）远离缓冲层板（9）的一端与防弹层本体（1）一侧连接。

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