一种防弹陶瓷/芳纶ⅲ复合装甲用树脂及其制备方法
阅读说明：本技术 一种防弹陶瓷/芳纶ⅲ复合装甲用树脂及其制备方法 (Resin for bulletproof ceramic/aramid III composite armor and preparation method thereof ) 是由 赵友平 钟成友 于 2020-12-10 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种防弹陶瓷/芳纶Ⅲ复合装甲用树脂,所述防弹陶瓷/芳纶Ⅲ复合装甲用树脂包括环氧树脂、聚氨酯树脂、芳纶Ⅲ微纤以及丙酮；环氧树脂、聚氨酯树脂、芳纶Ⅲ微纤、丙酮质量比为：1:0.08～0.15：0.12～0.20：0.20～0.30。以及制备该防弹陶瓷/芳纶Ⅲ复合装甲用树脂的方法,该防弹陶瓷/芳纶Ⅲ复合装甲用树脂用以提升环氧树脂的强度和韧性,最终达到提高陶瓷与芳纶Ⅲ复合材料间的抗剥离强度和抗冲击强度,有效保证复合装甲的抗多发能力。(The invention discloses a resin for bulletproof ceramic/aramid III composite armor, which comprises epoxy resin, polyurethane resin, aramid III microfiber and acetone; the mass ratio of the epoxy resin, the polyurethane resin, the aramid fiber III microfiber and the acetone is as follows: 1: 0.08-0.15: 0.12-0.20: 0.20 to 0.30. The resin for the bulletproof ceramic/aramid III composite armor is used for improving the strength and toughness of epoxy resin, finally achieves the purposes of improving the anti-peeling strength and the impact strength between the ceramic and aramid III composite materials, and effectively ensures the multi-shot resistance of the composite armor.)
技术领域
本发明属于高分子材料领域和装甲防护领域，具体涉及陶瓷基芳纶Ⅲ复合装甲用改性环氧树脂的制备方法。
背景技术
现代战争中，坦克、步战车、侦察车、输送车、武装直升机等不仅要求具有轻量化、高机动、结构功能一体化等特点，而且还须具备良好的防护性能，抗多发能力强，以提高战场生存能力。
为满足武器装备轻量化及装甲防护需求，国内外推出一系列由防弹陶瓷和增强纤维材料复合而成的轻质复合装甲，所用增强纤维材料有芳纶材料(如凯夫拉)、超高分子量聚乙烯材料、玻纤等。芳纶具有轻质、高强、抗冲击、耐高低温、抗腐蚀、耐疲劳、高阻燃性等优异性能，因此其应用也最为广泛，如美军M117装甲坦克、M1A2主战坦克，日本90式坦克，俄罗斯T90主战坦克等均大量使用芳纶复合材料，用量一般占车体结构总重的30％-50％。
抗多发一直以来是困扰装甲防护的一大难题，而防弹陶瓷与增强纤维复合材料之间的粘接强度和受到冲击后的结构稳定性是能否耐受多次攻击的关键点。在国内，防弹陶瓷与芳纶复合材料的粘接通常采用环氧树脂，环氧树脂具有粘接力强、收缩率低、稳定性好等优点，然而由于其脆性、不够强韧、抗冲击性差，导致复合装甲抗多发能力弱，严重制约了陶瓷基芳纶复合装甲在武器装备上的应用。
发明内容
本发明解决的技术问题是：提供一种防弹陶瓷/芳纶Ⅲ复合装甲用树脂及其制备方法，用以提升环氧树脂的强度和韧性，最终达到提高陶瓷与芳纶Ⅲ复合材料间的抗剥离强度和抗冲击强度，有效保证复合装甲的抗多发能力。
本发明采用的技术方案如下：
一种防弹陶瓷/芳纶Ⅲ复合装甲用树脂，所述一种防弹陶瓷/芳纶Ⅲ复合装甲用树脂包括环氧树脂、聚氨酯树脂、芳纶Ⅲ微纤以及丙酮；环氧树脂、聚氨酯树脂、芳纶Ⅲ微纤、丙酮质量比为：1:0.08～0.15：0.12～0.20：0.20～0.30。
优选的，环氧树脂牌号为E51。
优选的，聚氨酯树脂牌号为PU-3332。
优选的，芳纶Ⅲ微纤的直径为30～50μm。
优选的，丙酮纯度≥99.9％。
其中聚氨酯树脂的引入是对环氧树脂进行增韧，加入芳纶Ⅲ微纤是对树脂增强和提高其与芳纶Ⅲ复材的亲和力，而丙酮是作为稀释剂以利于过程控制。采用丙酮作为稀释剂能够使环氧树脂、聚氨酯树脂、芳纶Ⅲ微纤充分融合，且不与上述物质反应。而其他有机溶剂作为稀释剂融合不充分，制备的改性环氧树脂的韧性和强度并不理想。
一种防弹陶瓷/芳纶Ⅲ复合装甲用树脂的制备方法，包括以下操作步骤：
S1、将环境温度控制在20℃～25℃，空气湿度控制在50％～65％；在反应釜中同时加入环氧树脂、聚氨酯树脂，使用搅拌器在反应釜中以转速80～100转/分钟搅拌3～5分钟，将混合物搅拌均匀充分反应；
S2、待混合物反应稳定后，再将丙酮加入反应釜，使用搅拌器在反应釜中以转速80～100转/分钟搅拌3～5分钟，将混合物搅拌均匀充分反应；
S3、待混合物反应稳定后，最后加入芳纶Ⅲ微纤，使用搅拌器在反应釜中以转速80～100转/分钟搅拌3～5分钟，将混合物搅拌均匀充分反应；待混合物反应稳定后，制得改性环氧树脂。
具体实施方式
下面结合说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。
本发明实施例是提供一种防弹陶瓷/芳纶Ⅲ复合装甲用树脂及其制备方法，用以提升环氧树脂的强度和韧性，最终达到提高陶瓷与芳纶Ⅲ复合材料间的抗剥离强度和抗冲击强度，有效保证复合装甲的抗多发能力。
实施例1
制备防弹陶瓷/芳纶Ⅲ复合装甲用树脂，具体操作如下：
S1、将环境温度控制在20℃～25℃，空气湿度控制在50％～65％；在反应釜中同时加入1Kg环氧树脂、0.08Kg聚氨酯树脂，使用搅拌器在反应釜中以转速80转/分钟搅拌3分钟，将混合物搅拌均匀充分反应。
S2、待混合物反应稳定后，再将0.20Kg丙酮加入反应釜，使用搅拌器在反应釜中以转速80转/分钟搅拌3分钟，将混合物搅拌均匀充分反应。
S3、待混合物反应稳定后，最后加入0.12Kg芳纶Ⅲ微纤，使用搅拌器在反应釜中以转速80转/分钟搅拌3分钟，将混合物搅拌均匀充分反应。待混合物反应稳定后，制得改性环氧树脂。
进一步，将改性前后的环氧树脂进行性能测试对比，共制样10对；
随机抽样5对进行性能测试：胶粘剂180°剥离强度试验方法GB/T 2790-1995；纤维增强塑料简支梁式冲击韧性试验方法GB/T 1451-2005；数据见表1；
表1抽样组的性能数据
进一步，采用改性前后的环氧树脂用于粘接陶瓷/芳纶Ⅲ复合装甲，并进行抗多发防弹性能测试对比，在随机抽样的5组试验中，采用改性环氧的样靶在400mm×400mm范围内，均能防住3发枪弹以上；而采用未改性环氧的仅能防住一发枪弹。
实施例2
制备防弹陶瓷/芳纶Ⅲ复合装甲用树脂，具体操作如下：
S1、将环境温度控制在20℃～25℃，空气湿度控制在50％～65％；在反应釜中同时加入1Kg环氧树脂、0.15Kg聚氨酯树脂，使用搅拌器在反应釜中以转速100转/分钟搅拌5分钟，将混合物搅拌均匀充分反应。
S2、待混合物反应稳定后，再将0.30Kg丙酮加入反应釜，使用搅拌器在反应釜中以转速100转/分钟搅拌5分钟，将混合物搅拌均匀充分反应。
S3、待混合物反应稳定后，最后加入0.20Kg芳纶Ⅲ微纤，使用搅拌器在反应釜中以转速100转/分钟搅拌5分钟，将混合物搅拌均匀充分反应。待混合物反应稳定后，制得改性环氧树脂。
进一步，将改性前后的环氧树脂进行性能测试对比，制样10对；
随机抽样5对进行性能测试：胶粘剂180°剥离强度试验方法GB/T 2790-1995；纤维增强塑料简支梁式冲击韧性试验方法GB/T 1451-2005；数据见表2；
进一步，采用改性前后的环氧树脂用于粘接陶瓷/芳纶Ⅲ复合装甲，并进行抗多发防弹性能测试对比，在随机抽样的5组试验中，采用改性环氧的样靶在400mm×400mm范围内，均能防住3发枪弹以上；而采用未改性环氧的仅能防住一发枪弹。
由表1-2数据可见，本发明提供的一种改性环氧树脂的制备方法，最终达到了提高陶瓷与芳纶Ⅲ复合材料间的抗剥离强度和抗冲击强度的目的，能有效保证复合装甲的抗多发能力。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
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