CN111892425B - 防弹插板中碳化硼陶瓷部件的粘结方法、防弹插板 - Google Patents

防弹插板中碳化硼陶瓷部件的粘结方法、防弹插板 Download PDF

Info

Publication number
CN111892425B
CN111892425B CN202010746708.7A CN202010746708A CN111892425B CN 111892425 B CN111892425 B CN 111892425B CN 202010746708 A CN202010746708 A CN 202010746708A CN 111892425 B CN111892425 B CN 111892425B
Authority
CN
China
Prior art keywords
boron carbide
carbide ceramic
bonding
temperature
boron
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010746708.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111892425A (zh
Inventor
田琨
力小安
嵇从民
陈晓林
葛爱雄
许一峰
王庆春
李颖
赵艳娇
王丽芳
徐芳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing Momentum Material Technology Co ltd
System Engineering Center Of Jihua Group Co ltd
Original Assignee
Nanjing Momentum Material Technology Co ltd
System Engineering Center Of Jihua Group Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing Momentum Material Technology Co ltd, System Engineering Center Of Jihua Group Co ltd filed Critical Nanjing Momentum Material Technology Co ltd
Priority to CN202010746708.7A priority Critical patent/CN111892425B/zh
Publication of CN111892425A publication Critical patent/CN111892425A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111892425B publication Critical patent/CN111892425B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/0072—Heat treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/12—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by using adhesives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B9/00—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00
    • B32B9/005—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00 comprising one layer of ceramic material, e.g. porcelain, ceramic tile
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B9/00—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00
    • B32B9/04—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00 comprising such particular substance as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B9/047—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00 comprising such particular substance as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material made of fibres or filaments
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/53—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone involving the removal of at least part of the materials of the treated article, e.g. etching, drying of hardened concrete
    • C04B41/5338—Etching
    • C04B41/5353—Wet etching, e.g. with etchants dissolved in organic solvents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
    • C04B41/91—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics involving the removal of part of the materials of the treated articles, e.g. etching
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G8/00—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only
    • C08G8/28—Chemically modified polycondensates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J161/00—Adhesives based on condensation polymers of aldehydes or ketones; Adhesives based on derivatives of such polymers
    • C09J161/04—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only
    • C09J161/06—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only of aldehydes with phenols
    • C09J161/14—Modified phenol-aldehyde condensates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41H—ARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
    • F41H1/00—Personal protection gear
    • F41H1/02—Armoured or projectile- or missile-resistant garments; Composite protection fabrics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41H—ARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
    • F41H5/00—Armour; Armour plates
    • F41H5/02—Plate construction
    • F41H5/04—Plate construction composed of more than one layer
    • F41H5/0414—Layered armour containing ceramic material
    • F41H5/0428—Ceramic layers in combination with additional layers made of fibres, fabrics or plastics
    • F41H5/0435—Ceramic layers in combination with additional layers made of fibres, fabrics or plastics the additional layers being only fibre- or fabric-reinforced layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/02—Synthetic macromolecular fibres
    • B32B2262/0261—Polyamide fibres
    • B32B2262/0269—Aromatic polyamide fibres

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)

Abstract

一种防弹插板中碳化硼陶瓷部件的粘结方法，包括：碳化硼陶瓷部件在氧气气氛中以设定的升温速率升温至第一温度，煅烧一定时间，然后以设定的降温速率降至室温；煅烧后的碳化硼陶瓷部件在热水中浸泡；浸泡后的碳化硼陶瓷在第二温度下烘干；烘干的碳化硼陶瓷涂覆粘结剂，与待粘结部件进行粘结。还公开了一种防弹插板。

Description

防弹插板中碳化硼陶瓷部件的粘结方法、防弹插板
技术领域
本申请属于复合材料技术领域，特别涉及一种陶瓷部件的表面处理技术，具体涉及一种防弹插板中碳化硼陶瓷部件的粘结方法、防弹插板。
背景技术
碳化硼陶瓷是新型陶瓷中重要的耐磨损和高硬度结构陶瓷材料，是目前已知材料中硬度仅次于金刚石和立方氮化硼的超硬材料，硬度高达3000kg/mm2；密度仅为2.52g/cm3，是钢铁的1/3；弹性模量高达450GPa；熔点约为2447℃；热膨胀系数低，导热率较高。
硼与碳都为非金属元素，而且原子半径接近，其结合方式不同于一般间隙化合物，二者形成的碳化硼陶瓷具有高熔点、超高硬度、低密度、耐磨损和耐腐蚀等许多独特的优异性能，被广泛地应用于防弹插板中。
防弹插板是防弹服的关键材料，其使用性能，特别是防弹性能决定了防弹服的性能。通常防弹插板是多种功能材料复合而成的结构，所以不同功能材料的部件之间相互粘结对其性能有重要影响，例如，防弹插板中通常需要用胶将芳纶布、碳化硼陶瓷和超分子量聚乙烯等不同材质制成的部件粘接在一起。但是，碳化硼陶瓷表面致密且光滑，与其他材质的部件粘结性能欠佳，给粘接带来很大挑战。
发明内容
有鉴于此，一方面，本申请实施例公开了一种防弹插板中碳化硼陶瓷部件的粘结方法，该粘结方法包括：
碳化硼陶瓷部件在氧气气氛中以设定的升温速率升温至第一温度，煅烧一定时间，然后以设定的降温速率降至室温；
煅烧后的碳化硼陶瓷部件在热水中浸泡；
浸泡后的碳化硼陶瓷在第二温度下烘干；
烘干的碳化硼陶瓷涂覆粘结剂，与待粘结部件进行粘结。
一些实施例公开的防弹插板中碳化硼陶瓷部件的粘结方法，氧气气氛包括氧气或空气。
一些实施例公开的防弹插板中碳化硼陶瓷部件的粘结方法，升温速率设定为1～30℃/min。
一些实施例公开的防弹插板中碳化硼陶瓷部件的粘结方法，第一温度设定为400～700℃。
一些实施例公开的防弹插板中碳化硼陶瓷部件的粘结方法，煅烧时间设定为10～120min。
一些实施例公开的防弹插板中碳化硼陶瓷部件的粘结方法，降温速率设定为1～30℃/min。
一些实施例公开的防弹插板中碳化硼陶瓷部件的粘结方法，热水的温度设定为50～90℃。
一些实施例公开的防弹插板中碳化硼陶瓷部件的粘结方法，碳化硼陶瓷部件在热水中浸泡的时间设定为0.5～5h。
一些实施例公开的防弹插板中碳化硼陶瓷部件的粘结方法，第二温度设定为50～100℃、碳化硼陶瓷部件在第二温度下烘干的时间设定为0.5～4h。
一些实施例公开的防弹插板，包括碳化硼陶瓷部件和芳纶部件，其中碳化硼陶瓷部件与芳纶部件用本申请实施例公开的防弹插板中碳化硼陶瓷部件的粘结方法粘结。
本申请实施例公开的碳化硼陶瓷部件的粘结方法，碳化硼陶瓷部件在氧气气氛中煅烧，碳化硼陶瓷部件表面与氧气发生反应，陶瓷表面被部分氧化，生成的二氧化碳挥发，生成的氧化硼在热水中发生反应，被溶解，碳化硼陶瓷表面形成了大量开放性空隙，涂覆粘结剂后，粘结剂能够充分深入空隙中，粘结剂以“锁扣”方式嵌入碳化硼陶瓷部件中，大大提高了陶瓷部件与其他部件之间的粘结强度，提高了防弹插板的综合使用性能。
具体实施方式
在这里专用的词“实施例”，作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。本申请实施例中性能指标测试，除非特别说明，采用本领域常规试验方法。应理解，本申请中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本申请公开的内容。
除非另有说明，否则本文使用的技术和科学术语具有本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义；作为本申请中其它未特别注明的试验方法和技术手段均指本领域内普通技术人员通常采用的实验方法和技术手段。
本公开所用的术语“基本”和“大约”用于描述小的波动。例如，它们可以是指小于或等于±5％，如小于或等于±2％，如小于或等于±1％，如小于或等于±0.5％，如小于或等于±0.2％，如小于或等于±0.1％，如小于或等于±0.05％。浓度、量和其它数值数据在本文中可以以范围格式表示或呈现。这样的范围格式仅为方便和简要起见使用，因此应灵活解释为不仅包括作为该范围的界限明确列举的数值，还包括该范围内包含的所有独立的数值或子范围。例如，“1～5％”的数值范围应被解释为不仅包括1％至5％的明确列举的值，还包括在所示范围内的独立值和子范围。因此，在这一数值范围中包括独立值，如2％、3.5％和4％，和子范围，如1％～3％、2％～4％和3％～5％等。这一原理同样适用于仅列举一个数值的范围。此外，无论该范围的宽度或所述特征如何，这样的解释都适用。在本公开，包括权利要求书中，所有连接词，如“包含”、“包括”、“带有”、“具有”、“含有”、“涉及”、“容纳”等被理解为是开放性的，即是指“包括但不限于”。只有连接词“由……构成”和“由……组成”是封闭连接词。
为了更好的说明本申请内容，在下文的具体实施例中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本申请同样可以实施。在实施例中，对于本领域技术人员熟知的一些方法、手段、仪器、设备等未作详细描述，以便凸显本申请的主旨。在不冲突的前提下，本申请实施例公开的技术特征可以任意组合，得到的技术方案属于本申请实施例公开的内容。
在一些实施方式中，碳化硼陶瓷部件的粘结方法包括：
碳化硼陶瓷部件在氧气气氛中以设定的升温速率升温至第一温度，煅烧一定时间，然后以设定的降温速率降至室温；
煅烧后的碳化硼陶瓷部件在热水中浸泡；
浸泡后的碳化硼陶瓷在第二温度下烘干；
烘干的碳化硼陶瓷涂覆粘结剂，与待粘结部件进行粘结。
通常碳化硼陶瓷部件的硬度超高，属于超硬材料，且表面光滑致密，为了将碳化硼陶瓷部件与其他部件相互粘结，例如芳纶布部件、超高分子量聚乙烯部件等，有必要对其表面进行处理，以便破坏其光滑致密的表面，形成具有一定粗糙度、表面积更大的表面，促进粘结。但是，碳化硼陶瓷具有高化学位，与酸、碱溶液通常不起反应，在几乎所有浓或稀的酸或碱水溶液中都很稳定，因此常见的表面处理手段都难以奏效。为此本申请实施例采用了一种有效的表面处理方法，先将碳化硼陶瓷部件在氧气气氛中煅烧，使其表面与氧气发生反应，碳化硼陶瓷与氧气的反应为式(1)：
B4C+4O2＝2B2O3+CO2 (1)
产生的二氧化碳CO2挥发，刻蚀掉部分表面结构，产生的氧化硼B2O3遗留在碳化硼陶瓷部件表面，进一步将氧化后的碳化硼陶瓷部件放置在水中，陶瓷部件表面的氧化硼B2O3在水中溶解，进一步刻蚀掉部分表面结构；碳化硼部件被刻蚀掉部分表面结构后，在表面生成了大量开放性空隙，这些开放性空隙形成的微孔结构中可以渗入粘结剂，渗入的粘结剂固化后与微孔结构之间形成了嵌入式的“锁扣”结构，可以增强粘结剂与碳化硼陶瓷的粘结强度，进一步，有效地提高了碳化硼陶瓷部件与其他带粘结部件之间的粘结强度。
作为可选实施方式，碳化硼陶瓷部件的氧化在氧气气氛中进行，通常氧气气氛包括氧气、空气。氧化过程可以在纯氧气气氛中进行，也可以在空气气氛中进行，可以根据氧化气氛的不同选定氧化反应的时间，以便控制氧化反应程度。
作为可选实施方式，碳化硼陶瓷部件的氧化过程中，升温速率设定为1～30℃/min。控制合适的升温速率有助于控制碳化硼陶瓷部件的升温速度，以便陶瓷部件各部分均匀升温而保持部件结构的完整性，不至于对其结构造成损害，影响其使用强度，升温速度过快，会导致陶瓷部件升温过快，陶瓷部件各部分升温不均匀，导致其材料强度下降，甚至其结构完全破裂，升温速度过慢，则升温时间太长，氧化过程太长增大了生产成本，降低了生产效率。
作为可选实施方式，碳化硼陶瓷部件的氧化过程中，第一温度设定为400～700℃。通常碳化硼陶瓷的氧化过程需要在一定的温度下进行，例如400℃以上，碳化硼陶瓷能够在氧气中反应，为了控制其反应速度和控制氧化反应仅在碳化硼陶瓷部件的表面进行，需要控制第一温度在合适的范围，通常400～700℃是比较合适的选择，例如可以选择400℃、450℃、500℃、550℃、600℃、650℃、700℃等该范围内的任一温度。
作为可选实施方式，碳化硼陶瓷部件的氧化过程中，煅烧时间设定为10～120min。通常为了控制碳化硼陶瓷部件在氧气中的反应仅仅在其表面进行，且为了控制合适的反应速度，以便控制氧化反应在表面均匀进行，需要控制煅烧时间在合适的范围中，例如10～120min之间的任一时间，10min、20min、30min、40min、50min、60min、70min、80min、90min、100min、110min、120min等。通常该煅烧时间还需要与煅烧温度进行协调统一控制，以便控制反应程度和速度。
作为可选实施方式，碳化硼陶瓷部件的氧化过程中，降温速率设定为1～30℃/min。控制合适的降温速率有助于控制碳化硼陶瓷部件的冷却速度，以便陶瓷部件各部分均匀冷却而保持部件结构的完整性，不至于对其结构造成损害，影响其使用强度，降温速度过快，会导致陶瓷部件冷却过快，陶瓷部件各部分冷却程度不均匀，导致其材料强度下降，甚至其结构完全破裂，降温速度过慢，则降温时间太长，延长了氧化过程，增大了生产成本，降低了生产效率。例如，可以设定1～30℃/min之间的任一速率，如1℃/min、5℃/min、10℃/min、15℃/min、20℃/min、25℃/min、30℃/min。
作为可选实施方式，碳化硼陶瓷部件氧化后，放置在热水中与热水进行反应，溶解掉氧化硼，热水的温度设定为50～90℃。通常氧化硼在水中溶解与其温度有关，水的温度越高，溶解速度越快，但是控制合适的温度有利于在合适的时间内完全溶解碳化硼陶瓷表面的氧化硼，所以热水的温度可以控制在50～90℃之间，例如50℃、60℃、70℃、80℃、90℃等。
进一步，作为可选实施方式，碳化硼陶瓷部件在热水中浸泡的时间设定为0.5～5h，以便控制氧化硼完全溶解。进一步，可以用去离子水洗涤碳化硼陶瓷部件，以除去其表面残留的杂质离子。
作为可选实施方式，碳化硼陶瓷部件被刻蚀掉部分表面结构后，陶瓷部件表面的空隙中会遗留有水，可以将其升温到第二温度，进行烘干干燥。例如可以放置在温度为50～100℃的烘箱中，进行烘干。
作为可选实施方式，碳化硼陶瓷部件在第二温度下烘干的时间设定为0.5～4h，即可得到干燥适宜的碳化硼陶瓷部件。
作为可选实施方式，防弹插板包括碳化硼陶瓷部件和芳纶部件，其中碳化硼陶瓷部件与芳纶部件用本申请实施例公开的防弹插板中碳化硼陶瓷部件的粘结方法粘结。
通常本申请实施例得到的碳化硼陶瓷部件，其表面形成了大量开放性空隙，形成了分布在其表面的三维微孔结构，将其与其它部件粘结的过程中，二者之间的粘结剂能够有效的渗入到三维微孔结构中，嵌入微孔结构中的粘结剂形成了“锁扣”与碳化硼陶瓷形成了良好的固定连接，提高了粘结强度。
进一步作为可选实施方式，碳化硼陶瓷部件的粘结方法中，采用硼改性酚醛树脂粘结剂，将碳化硼陶瓷部件与芳纶部件等其他部件粘结。
进一步作为可选实施方式，将适量的硼改性酚醛树脂粘结剂溶液涂覆在碳化硼陶瓷部件表面，然后将碳化硼陶瓷部件与芳纶布适配贴合，在真空热压下，粘结剂成型并发生部分聚合反应，得到粘结牢固的防弹插板。
作为可选实施方式，一些实施方式公开的硼改性酚醛树脂粘结剂，由以下方法制备：
(1)将酚单体、醛单体、脱水剂混合搅拌，加热到60～100℃，得到单体混合液，其中酚单体与醛单体的摩尔比设定为1:1.3～1.4；作为可选实施例，酚单体包括苯酚、邻苯二酚、间苯二酚、对苯二酚、甲基苯酚中的任一种；作为可选实施例，醛单体包括甲醛、多聚甲醛、三恶烷中任一种；作为可选实施例，脱水剂包括苯、二甲苯、联苯中任一种；
(2)在单体混合液中加入硼改性剂和碱催化剂，调节溶液pH在7～10之间，得到反应混合液，其中，硼改性剂与酚单体的摩尔比设定为2～4:10，碱催化剂的浓度设定为1～10％；作为可选实施例，硼改性剂包括硼酸、苯基硼酸中之任一种；作为可选实施例，碱催化剂包括氢氧化钠、氢氧化钾、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵中的任一种；
(3)反应混合液加热到70～120℃，减压脱水，反应2～6小时；
(4)在步骤(3)得到的溶液中加入环氧改性剂，在60～120℃之间减压脱水，反应0.5～3h，得到粘结剂溶液。作为可选实施例，环氧改性剂包括环氧氯丙烷、环氧溴丙烷中任一种。
本申请实施例公开的用于粘结碳化硼陶瓷部件的粘结剂的制备方法中，硼改性剂与苯酚发生反应，硼原子取代了部分苯酚分子中酚羟基中的氢原子，例如，硼酸部分取代苯酚酚羟基中的氢原子，发生如下式(2)表示的反应：
未被取代的苯酚与醛单体、硼部分取代产物发生聚合反应，得到硼改性酚醛树脂，发生的反应如下式(3)表示：
Figure BDA0002608629690000071
通常以上聚合反应只部分进行，即反应混合液中还有部分单体未发生聚合，以便粘结剂在粘结过程中，进一步发生聚合，提高粘结强度。
硼改性酚醛树脂分子与环氧改性剂反应，环氧改性剂与酚羟基发生缩聚反应，在硼改性酚醛树脂分子中增加了聚乙烯醇支链，从而在硼改性酚醛树脂中形成了三维交联网状结构。
本申请实施例公开的碳化硼陶瓷部件的粘结方法，碳化硼陶瓷部件在氧气气氛中煅烧，碳化硼陶瓷部件表面与氧气发生反应，陶瓷表面被部分氧化，生成的二氧化碳挥发，生成的氧化硼在热水中发生反应，被溶解，碳化硼陶瓷表面形成了大量开放性空隙，涂覆粘结剂后，粘结剂能够充分深入空隙中，粘结剂以“锁扣”方式嵌入碳化硼陶瓷部件中，大大提高了陶瓷部件与其他部件之间的粘结强度。
本申请公开的技术方案和实施例中公开的技术细节，仅是示例性说明本申请的构思，并不构成对本申请技术方案的限定，凡是对本申请公开的技术细节所做的没有创造性的改变，都与本申请具有相同的发明构思，都在本申请权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种防弹插板中碳化硼陶瓷部件的粘结方法，其特征在于，该粘结方法包括：
碳化硼陶瓷部件在氧气气氛中以设定的升温速率升温至第一温度，煅烧一定时间，然后以设定的降温速率降至室温，在碳化硼陶瓷部件表面形成开放性空隙；其中，所述第一温度设定为400～700℃；
煅烧后的碳化硼陶瓷部件在热水中浸泡；
浸泡后的碳化硼陶瓷部件在第二温度下烘干，烘干的碳化硼陶瓷部件表面形成了分布在其表面的三维微孔结构；
烘干的碳化硼陶瓷部件涂覆粘结剂，与待粘结部件进行粘结，所述三维微孔结构中渗入粘结剂，渗入的粘结剂固化后与微孔结构之间形成嵌入式的“锁扣”结构。
2.根据权利要求1所述的防弹插板中碳化硼陶瓷部件的粘结方法，其特征在于，所述氧气气氛包括氧气或空气。
3.根据权利要求1所述的防弹插板中碳化硼陶瓷部件的粘结方法，其特征在于，所述升温速率设定为1～30℃/min。
4.根据权利要求1所述的防弹插板中碳化硼陶瓷部件的粘结方法，其特征在于，所述粘结剂为硼改性酚醛树脂粘结剂，由下述方法制备：
(1)将酚单体、醛单体、脱水剂混合搅拌，加热到60～100℃，得到单体混合液，其中酚单体与醛单体的摩尔比设定为1:1.3～1.4；
(2)在单体混合液中加入硼改性剂和碱催化剂，调节溶液pH在7～10之间，得到反应混合液，其中，硼改性剂与酚单体的摩尔比设定为2～4:10，碱催化剂的浓度设定为1～10％；
(3)反应混合液加热到70～120℃，减压脱水，反应2～6小时；
(4)在步骤(3)得到的溶液中加入环氧改性剂，在60～120℃之间减压脱水，反应0.5～3h，得到粘结剂溶液；所述环氧改性剂包括环氧氯丙烷、环氧溴丙烷中任一种。
5.根据权利要求1所述的防弹插板中碳化硼陶瓷部件的粘结方法，其特征在于，煅烧时间设定为10～120min。
6.根据权利要求1所述的防弹插板中碳化硼陶瓷部件的粘结方法，其特征在于，所述降温速率设定为1～30℃/min。
7.根据权利要求1所述的防弹插板中碳化硼陶瓷部件的粘结方法，其特征在于，所述热水的温度设定为50～90℃。
8.根据权利要求1所述的防弹插板中碳化硼陶瓷部件的粘结方法，其特征在于，所述碳化硼陶瓷部件在热水中浸泡的时间设定为0.5～5h。
9.根据权利要求1所述的防弹插板中碳化硼陶瓷部件的粘结方法，其特征在于，所述第二温度设定为50～100℃，在第二温度下烘干的时间设定为0.5～4h。
10.一种防弹插板，包括碳化硼陶瓷部件和芳纶部件，其特征在于，所述碳化硼陶瓷部件与所述芳纶部件用权利要求1～9任一项所述的防弹插板中碳化硼陶瓷部件的粘结方法粘结。
CN202010746708.7A 2020-07-29 2020-07-29 防弹插板中碳化硼陶瓷部件的粘结方法、防弹插板 Active CN111892425B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010746708.7A CN111892425B (zh) 2020-07-29 2020-07-29 防弹插板中碳化硼陶瓷部件的粘结方法、防弹插板

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010746708.7A CN111892425B (zh) 2020-07-29 2020-07-29 防弹插板中碳化硼陶瓷部件的粘结方法、防弹插板

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111892425A CN111892425A (zh) 2020-11-06
CN111892425B true CN111892425B (zh) 2022-04-15

Family

ID=73182465

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010746708.7A Active CN111892425B (zh) 2020-07-29 2020-07-29 防弹插板中碳化硼陶瓷部件的粘结方法、防弹插板

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111892425B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4542073A (en) * 1983-04-13 1985-09-17 Thomson Csf Ceramic bonded structure and method of manufacturing the same
CN1496343A (zh) * 2001-12-21 2004-05-12 应用材料有限公司 粗糙化陶瓷表面的方法
CN102259378A (zh) * 2011-08-01 2011-11-30 北京雷特新技术实业公司 一种陶瓷防弹板的制备方法
CN108329048A (zh) * 2018-02-26 2018-07-27 陕西科技大学 一种碳/碳复合材料的连接方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4542073A (en) * 1983-04-13 1985-09-17 Thomson Csf Ceramic bonded structure and method of manufacturing the same
CN1496343A (zh) * 2001-12-21 2004-05-12 应用材料有限公司 粗糙化陶瓷表面的方法
CN102259378A (zh) * 2011-08-01 2011-11-30 北京雷特新技术实业公司 一种陶瓷防弹板的制备方法
CN108329048A (zh) * 2018-02-26 2018-07-27 陕西科技大学 一种碳/碳复合材料的连接方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
碳化硼的氧化特性研究;吴桢干;《无机材料学报》;19970630;第12卷(第3期);第370-374页、图2-3 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN111892425A (zh) 2020-11-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109987948B (zh) 一种碳纤维增强陶瓷基复合材料热解碳界面层的制备方法
CN113429533B (zh) 一种热熔型酚醛树脂及其复合材料的制备和降解方法
CN111675826A (zh) 一种提高酚醛气凝胶复合材料抗氧化性能的方法及由此制得的改性酚醛气凝胶复合材料
CN111944465B (zh) 用于粘结碳化硼陶瓷部件的粘结剂、粘结剂胶膜和防弹插板
CN111892425B (zh) 防弹插板中碳化硼陶瓷部件的粘结方法、防弹插板
JP2003073932A (ja) 炭素繊維
CN108586685A (zh) 一种三聚氰胺型苯并噁嗪预聚体、共聚树脂及其制备方法
CN106592241B (zh) 一种改性环氧树脂小丝束通用型碳纤维上浆剂、制备方法及其应用
US3989802A (en) Treatment of carbon fibers
CN110643007A (zh) 一种酚醛树脂木材增韧胶黏剂的制备方法
CN106592238B (zh) 一种改性环氧树脂通用型碳纤维上浆剂、制备方法和应用
CN114369215B (zh) 一种杂化酚醛树脂及其合成方法与纤维/杂化酚醛树脂复合材料
CN115010882A (zh) 一种可用于光热水蒸发的酚醛树脂离子液体凝胶及其制备方法
CN104261852A (zh) 一种碳碳复合隔热材料的制备方法
JP2000344587A (ja) 高耐熱樹脂複合セラミックスの製造法
CN110818933B (zh) 一种耐烧蚀酚醛型氰酸酯预浸料及其制备方法
JPS6385167A (ja) 表面改質炭素繊維とその製造方法
JPH02275760A (ja) 繊維強化ｂ↓４ｃ複合体の製造方法
CN114714711A (zh) 一种高耐磨耐蚀环氧树脂覆铜板及其制备方法
CN115259880B (zh) 一种高性能碳纤维保温筒的制备方法
CN117586038A (zh) 一种高性能碳陶材料及其制备方法
CN115663221A (zh) 一种高强度复合柔性石墨板及其制备方法
CN106592242A (zh) 一种改性环氧树脂大丝束通用型碳纤维上浆剂、制备方法及其应用
CN117551245A (zh) 一种耐烧蚀热固性酚醛树脂及其制备方法
CN116005458A (zh) 一种催化型上浆剂的设计及低吸湿复合材料的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant