8-影响芳纶无纬布性能的因素及未来发展趋势1

北京雷特新技术实业公司航天品质至诚至信复合式防弹衣：轻质陶瓷片为外层，高性能纤维为内层的复合式防弹衣。可抵御高速钢芯弹软质防弹衣：普通纤维制备的防弹衣（上世纪50~60年代）高性能纤维制备的软质防弹衣穿着更舒适，但无法抵御高速子弹冲击硬质防弹衣：铝、钢等金属防弹衣（盔甲）易产生二次损伤防弹衣发展历程一、防弹衣的发展历程高强度纤维的发展上世纪70年代，美国杜邦公司推出对位芳香族聚酰胺纤维——Kevlar；上世纪70年代末，超高分子量聚乙烯纤维研制成功。起初，芳纶纤维在我国首先应用在航天领域，主要作为结构件的加强材料，上世纪末，芳纶材料开始在个体防护领域得到应用。上世纪末，我国开始研制对位芳纶纤维，并在近几年建成千吨级的对位芳纶纤维生产线。芳纶纤维在我国的发展我公司的发展2011年实现连续无纬布生产，年产300吨2008年实现陶瓷胸插板的生产2006年实现软质防弹衣生产2005年成立研发芳纶无纬布，并当年工业化取得国内外检测报告2007年实现无纬布年产100吨二、公司简介北京雷特新技术实业公司坐落于北京市丰台云岗，隶属于中国航天科技集团公司第一〇一研究所，是专业从事高性能纤维材料及纤维增强复合材料应用技术研发、生产与销售的高新科技企业，在国内首家实现芳纶无纬布规模化生产。芳纶无纬布及防弹制品已通过GJB9001B-2009质量体系认证，取得了国防科工局《武器装备科研生产许可证》和总装备部《装备承制单位资格》，具有军用装备生产和销售资格。产品分别通过中国兵器工业防弹器材质量监督检测中心、公安部特种警用装备质量监督检验中心、中国人民解放军特种防护服装质量检测中心三大机构的检测，并顺利通过了国际权威检测机构-美国怀特实验室NIJ0101.06新标准检测。在个体防护领域已具有较高的知名度。名，其中研究员1名，高工5名，博士2名，硕士3名，专业涉及纺织纤维、纺织化学、高分子、军事化学、纺织机械等领域，已开发出二十多种产品，申请专利十余篇，发表论文50余篇。科研人才与多所高校、研究院所、知名企业有着密切的技术合作。目前已建立现代化的实验室300多平米，拥有多种测试仪器，可进行常温、浸水、高温、低温情况下纤维、胶体、芳纶无纬布等多项测试。硬件三、生产质量稳定可靠，领先国内生产能力：无纬布片材100吨/年无纬布卷材300吨/年月产10000件防弹衣拥有中国规模最大的芳纶无纬布的织造车间，拥有芳纶无纬布片材和卷材两条生产线。技术工艺人员：10人；工人120人。大型裁切车间拥有国际先进的激光裁切设备，各种不同的高韧性防弹材料都可一次剪裁成型，各种配套装置齐全。×3.2m220±5g/m2LT-200片状材料1.6m×3.2m200±5g/m2LT-180片状材料1.6m×3.2m180±5g/m2LTX-160卷状材料1.2m×100.0m160±5g/m2布长可定制根据客户需求，可制备专门针对防弹复合板的芳纶无纬布（无需二次涂胶），表面平整的无纬布，柔软的无纬布及打靶弹痕凹陷小的无纬布等多个系列无纬布产品。表1雷特公司产品规格芳纶纤维自身的特性拉伸强度、拉伸模量、断裂伸长率等。要求纤维必须具有高强度、高模量、纤维的细度。影响芳纶无纬布防弹性能的因素序号靶片面密度（kg/m2）入射速度(m/s)入射角度(°)结果胶泥孔深度（mm）穿透层数平均凹陷（mm）平均穿透层数1纤维18.45310未穿18.7173.6~18.711.315~1917.252230未穿10.01652745未穿3.6165270未穿10.0195230未穿11.2175220未穿14.0182纤维28.45320未穿12.4161.6~12.46.713~1715.052230未穿5.21352245未穿1.6145290未穿8.8135220未穿6.5175350未穿5.917表2不同纤维对无纬布防弹性能的影响（GA-3级）表2不同纤维对无纬布防弹性能的影响（GA-3级）表2不同纤维对无纬布防弹性能的影响（GA-3级）影响芳纶无纬布防弹性能的因素胶粘剂对无纬布防弹性能的影响胶粘剂的粘结强度粘结强度太高，无纬布中纤维之间被完全束缚，不易脱粘，并导致纤维被“塑化”，致使纤维易发生脆性断裂，从而影响无纬布的防弹性能。胶粘剂对无纬布防弹性能的影响胶粘剂的柔韧性（制备布样的柔软度）胶粘剂若刚性太强，制备的无纬布较硬，易发生脆性断裂，从而影响子弹能量的传递，若胶粘剂过于柔韧，制备的无纬布太柔软，虽然易于子弹能量的传递，但会影响胶泥孔的深度，将会对人体有二次伤害。影响芳纶无纬布防弹性能的因素序号靶片面密度（kg/m2）入射速度(m/s)入射角度(°)结果胶泥孔深度（mm）穿透层数平均凹陷（mm）平均穿透层数1纤维18.4柔软5100未穿15.7162.0~15.79.113~2016.851130未穿9.91353045未穿2.0165310未穿10.6185170未穿7.6205110未穿8.7183纤维18.4较硬5310未穿18.7193.6~18.711.312~2319.752230未穿10.01252745未穿3.6155270未穿10.0225230未穿11.2155220未穿14.0234纤维18.4过软5170未穿19.61317.9~22.120.112~141352230未穿20.41352045未穿21.0125210未穿17.9135190未穿19.7145200未穿22.113表3柔软度对无纬布防弹性能的影响（GA-3级）无纬布越柔软，布样的穿透层数越小，但胶泥孔深度越大；但若无纬布过硬，无纬布的穿透层数不仅较多，并且布样的胶泥孔深度也会相应的增加，主要是由于纤维被“塑化”后，纤维易发生脆性断裂，不利于子弹能力的迅速传递胶粘剂的柔韧性对防弹性能的影响胶粘剂对无纬布防弹性能的影响胶粘剂的固含量胶粘剂含量太低，致使层间界面太弱，不利于弹体动能的吸收。胶粘剂含量太高，致使层间界面太强，在进行防弹测试时，则导致大量的纤维非拉伸断裂，不能充分发挥纤维的拉伸断裂能力吸收能量（见表1）。影响芳纶无纬布防弹性能的因素树脂固含量（%）穿透层数（层）穿透15202530胶泥孔凹陷深度（mm）图1树脂固含量对无纬布防弹性能的影响（GA-3级）影响芳纶无纬布防弹性能的因素纤维的排布状态对防弹性能的影响纤维在布样上的排布状态，表现在布样上主要是纤维排布的疏密程度，布样中纤维排布越疏，越易导致布样产生缝隙，布样的防弹性能越差；反之，防弹性能越优。图2纤维的排布状态面密度对其防弹性能的影响序号靶片面密度（kg/m2）入射速度(m/s)入射角度(°)结果胶泥孔深度（mm）穿透层数平均凹陷（mm）平均穿透层数2纤维28.45320未穿12.4161.6~12.46.713~1715.052230未穿5.21352245未穿1.6145290未穿8.8135220未穿6.5175350未穿5.9175纤维28.05180未穿16.61816.6~5.010.515~2117.852230未穿8.41552145未穿5.0175210未穿10.9165170未穿9.7205200未穿12.121表4面密度对无纬布防弹性能的影响（GA-3级）影响芳纶无纬布防弹性能的因素影响芳纶无纬布防弹性能的因素面密度对其防弹性能的影响一般靶片的面密度越高，防弹性能越高，并且靶片的安全裕度越高，即安全系数越高，但考虑成本及客户对靶片重量的要求，靶片的面密度需进行合理的设计防凹陷层对无纬布防弹性能的影响防凹陷层对胶泥孔深度及穿透层数的影响序号靶片面密度（kg/m2）入射速度(m/s)入射角度(°)结果胶泥孔深度（mm）穿透层数平均凹陷（mm）平均穿透层数2纤维28.92层5320未穿12.4161.6~12.46.713~1715.052230未穿5.21352245未穿1.6145290未穿8.8135220未穿6.5175350未穿5.9176纤维28.41层5230未穿18.61414.7~18.616.813~161452230未穿17.41452145未穿17.9135240未穿15.0145230未穿14.7135200未穿17.116表5防凹陷层对无纬布防弹性能的影响（GA-3级）影响芳纶无纬布防弹性能的因素影响芳纶无纬布防弹性能的因素防凹陷层对无纬布防弹性能的影响防凹陷层对胶泥孔深度及穿透层数的影响一般而言，防凹陷层层数明显影响靶片打靶后，胶泥孔的深度，防凹陷层的层数越多，无纬布的穿透层数越多，安全裕度越小，但胶泥孔的深度越小，对人体的二次钝伤越小。环境对无纬布防弹性能的影响•温度•湿度•光照环境•高温•低温•紫外线（UV）•水影响芳纶无纬布防弹性能的因素软质防弹衣的吸能方式织物的拉伸变形；织物的毁坏；热能；声能；弹体的形变。软质防弹衣构成防弹衣的构成：防弹层+防凹陷层+减震层+外套软质防弹衣是由多层纤维织物重叠缝制而成。防弹层：一般采用组合方式，分为前胸、后背、护裆、护颈、护肩等，软质防弹层必须用深色布料密封包裹，以防水、防潮、防紫外线，适于全天候使用。软质防弹衣各构成的主要功能防凹陷层：为了减轻枪弹或弹片冲击对人体造成的钝伤。减震层：为减轻枪弹或弹片冲击对人体造成的钝伤。外套：由多个部件连接起来的，是防弹衣外形特征的体现，适合不同穿着者的特殊要求。软质防弹衣的防弹机理弹体对纤维进行拉伸和剪切，同时，纤维将冲击能向冲击点以外的区域进行传播，能量被吸收掉而将破片或弹头捕获在防弹层里。未来软质防弹衣的发展趋势品种、款式更趋多样化；外套不断改进；防弹层轻量化；防弹衣穿着更加舒适；未来软质防弹衣的发展趋势穿着更加方便；防钝伤效果更好；全天候使用，与环境有良好的适应性；防弹衣功能多样性。±10g/m2LTFC芳纶浸胶机织布片状材料730±10g/m2四、防弹防刺布积累总结沉淀五、展望与未来经过六年的发展，雷特公司已在个体安全防护领域奠定了坚实的基础，选择我们的产品，将为您提供航天品质的信誉和无微不至的保护。为创业，我们一直在奋斗；为发展，我们一直在努力！