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1、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(1)(2)(4)(3)熊杰顾伯洪王善元周国泰(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[1,2]表2芳纶层压复合材料靶板特征参数已有研究表明:在纤维集合体中,机织平纹织物是一种理想的弹道防护用复合材料的增强物。试样织物树脂含量面密
2、度纤维备注类号层数(%)(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[3～7]已有研究对此进行了探索,这些研究的特点是
3、: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QJT5-1516182.7640°P90°侵胶与树脂的复合方式作了实验,目的在于弄清树脂含量QJT5-2524153.0460°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
4、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[8]用酚醛PPVB体系。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460Akzo1.3.1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
5、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)的压力加以调整。2)54式手枪。51式铅芯标准弹,1212EA=mpVs-mpVr22质量为5152g,直径为7162mm。子弹的速度范围为式中,mp为弹体质量(kg);
6、Vs为弹体入射速度420～450mPs。【48】·556·纺织学报第24卷第6期(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2式中,AD为靶板面密度(kgPm)。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试样类号织物层数树脂含量(%)面密度(kgPm2)V-250(mPs)BPI(JPkg·m)发射枪与子弹T5-15131821669681931166
7、T5-252121915691229124高压气枪T5-35271231161691026181模拟子弹T5-45331731407681824173T7-17131231712841634132T7-27211141081851231166高压气枪T7-37271641450851429117模拟子弹T7-47331241819841926162表4具有不同树脂含量的15层芳纶层压复合材料靶板测试结果树脂含面密度弹道性能试样类号织物层数子弹速
