防弹层压复合材料防弹性能的实验研究.pdf

纺织学报第24卷第6期·555·【47】

防弹层压复合材料防弹性能的实验研究

熊杰(1)顾伯洪(2)王善元(4)周国泰(3)

(浙江工程学院,杭州,310033)(东华大学)(总后军需装备研究所)

摘要:探讨防弹层压复合材料中树脂含量与靶板弹道性能的关系和织物与树脂合理的复合方式,结论是芳纶防弹层压复合材料
的弹道极限主要取决于靶板所含的织物层数,与树脂含量关系不大。
关键词:层压复合材料防弹服防弹性能研究
中图法分类号:TS941173315文献标识码:A

已有研究[1,2]表明:在纤维集合体中,机织平纹表2芳纶层压复合材料靶板特征参数
试样织物树脂含量面密度纤维
织物是一种理想的弹道防护用复合材料的增强物。备注
类号层数(%)(kgPm2)取向
它与树脂基体复合能够形成一个刚性结构的整体,
T15-11512167.9310°P90°无侵胶
并且可以根据需要通过模压制成特定形状的制品,T15-215168.2140°P90°无侵胶
如头盔等。然而,防弹复合材料与作为结构物使用T15-315188.4150°P90°无侵胶
T7-1713123.7120°P90°无侵胶
的复合材料具有完全不同的动态力学响应特征,两
T7-2721114.0810°P90°无侵胶
者在纤维与树脂的结合方式上也有着很大的不同。T7-3727164.4500°P90°无侵胶
已有研究对此进行了探索[3～7],这些研究的特点是:T7-4733124.8190°P90°无侵胶
T5-1513182.6690°P90°无侵胶
设计大量的实验要素的组合,然后进行实验测试和比
T5-25212.9150°P90°无侵胶
较来获得所需要的防弹复合材料,但少有理论的思T5-3527123.1610°P90°无侵胶
考。本文对树脂含量与靶板弹道性能的关系和织物T5-4533173.4070°P90°无侵胶
°°侵胶
与树脂的复合方式作了实验,目的在于弄清树脂含量QJT5-1516182.7640P90
QJT5-2524153.0460°P90°侵胶
对靶板弹道性能的影响,获得防弹复合材料适宜的树
注:无侵胶即树脂仅存在于平面织物之间,不渗透到织物内部;
脂含量范围以及合适的织物与树脂的复合方式。侵胶即树脂渗透到织物内部的纤维与纤维之间。本文研究仅从定性
角度加以分析。
1实验方法

111试样
11111原材料芳纶织物规格如表1所示,树脂采
用酚醛PPVB体系[8]。
表1芳纶织物规格
原纱细度织物密度
织物组面密度图1弹道冲击测试装置示意图
织物(dtex)(根P10cm)来源
织(gPm2)
经纬经纬
113弹道性能测试指标
T750336033606766平纹460Akzo
1.3.1弹道极限V50最简化的确定V50方法是由

11112层压复合材料靶板芳纶层压复合材料靶3发形成完全穿孔的最低速度和3发形成部分侵彻
板特征参数见表2。的最高速度(共6发子弹)的平均值所确定。本研究
112弹道冲击测试装置中采用的弹道极限V50并没有按此方法进行测试,
弹道冲击测试装置的示意图见图1。1)1415而是将子弹杆部恰好被靶板卡住时子弹的入射速度
mm口径高压气动滑膛枪。钢质模拟子弹,质量为作为弹道极限。高压气动滑膛枪的测试指标采用弹
#道极限。
3516g,45钢经淬火处理HRC=50,子弹头部形状V50
呈锥形,锥角为30°。子弹的速度可以通过控制氮气1.3.2靶板能量吸收(EA)

1212
的压力加以调整。2)54式手枪。51式铅芯标准弹,EA=mV-mV
2ps2pr
质量为5152g,直径为7162mm。子弹的速度范围为
式中,m为弹体质量(kg);V为弹体入射速度
420～450mPs。ps
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(mPs);Vr为弹体剩余速度(mPs)。
2实验结果与讨论
1.3.3弹道性能指数(BPI)
BPI=EAPAD211树脂含量对复合材料靶板弹道性能的影响
式中,AD为靶板面密度(kgPm2)。BPI的物理表3、表4由每类试样的测试结果中具有较好
意义是靶板单位面积质量吸收的能量值。重复性的3个数据平均而得。
表3具有不同树脂含量的5层、7层芳纶层压复合材料靶板测试结果

2-2
试样类号织物层数树脂含量(%)面密度(kgPm)V50(mPs)BPI(JPkg·m)发射枪与子弹
T5-15131821669681931166
T5-252121915691229124高压气枪
T5-35271231161691026181模拟子弹
T5-45331731407681824173
T7-17131231712841634132
T7-27211141081851231166高压气枪
T7-37271641