凯夫拉防弹衣.ppt

凯夫拉防弹衣 0113 据军事专家统计 战场人员伤亡总数的75 是由低速或中速流弹和炸弹的碎片造成的 而子弹造成的直接伤亡仅占25 为了提高作战人员的生存能力 人们对防弹衣的研制越来越重视 防弹衣 BulletproofVest 又叫避弹衣 避弹背心 防弹背心 避弹服 单兵护体装具等 用于防护弹头或弹片对人体的伤害 陶瓷片 刚玉 碳化硼 碳化硅 氧化铝 金属 特种钢 铝合金 钛合金 玻璃钢 尼龙 PA 凯夫拉纤维 超高分子量聚乙烯纤维 液体防护材料 化纤织品 软体防弹衣 硬体防弹衣 软硬复合式防弹衣 根据防弹层材料的不同 硬体防弹衣是以特种钢板 超强铝合金等金属材料或者氧化铝 碳化硅等硬质材料为主体防弹材料 由此制成的防弹衣一般不具备柔软性 以插板形式为主 软体防弹衣的材料主要以高性能纺织纤维的复合材料为主 这些高性能纤维远高于一般材料的能量吸收能力 赋予防弹衣防弹功能 并且由于这种防弹衣一般采用纺织品的结构 因而又具有一定的柔软性 故称为软体防弹衣 作为一种防护用品 防弹衣首先应具备的核心性能是防弹性能 同时作为一种功能性服装 它还应具备一定的服用性能 1 防手枪和步枪子弹 许多软体防弹衣都可防住手枪子弹 但要防住步枪子弹或更高能量的子弹 则需采用陶瓷或钢制的增强板 2 防弹片各种爆炸物如炸弹 地雷 炮弹和手榴弹等爆炸产生的高速破片是战场上的主要威胁之一 据调查 一个战场中的士兵所面临的威胁大小顺序是 弹片 枪弹 爆炸冲击波和热 所以 要十分强调防弹片的功能 3 防非贯穿性损伤子弹在击中目标后会产生极大的冲击力 这种冲击力作用于人体所生产的伤害常常是致命的 这种伤害不呈现出贯穿性 但会造成内伤 重者危及生命 所以防止非贯穿性损伤也是体现和检验防弹衣防弹性能的一个重要方面 防弹性能 指在不影响防弹能力的前提下 防弹衣应尽可能轻便舒适 人在穿着后仍能较为灵活地完成各种动作 另一方面是服装对 服装 人体 系统的微气候环境的调节能力 对于防弹衣而言 则是希望人体穿着防弹衣后 仍能维持 人 衣 基本的热湿交换状态 尽可能避免防弹衣内表面湿气的积蓄而给人体造成闷热潮湿等不舒适感 减少体能的消耗 此外 由于其特殊的使用环境 防弹衣也要考虑到与其他武器装备的适配性 服用性能 用芳族聚酰胺类凯夫拉纤维代替尼龙和玻璃纤维 可使避弹衣的重量减轻50 在单位面积质量相同的情况下 其防护力至少可增加1倍 并且具有很好的柔韧性 用这种材料制成的防弹衣仅重2 3千克 而且穿着舒适 行动方便 很快就被世界上许多国家的军队采用 1983年 5名美国海军陆战队员在贝鲁特街头巡逻时 突然遭到一枚手榴弹的袭击 由于当时他们都穿着 凯夫拉 防弹衣 手榴弹在他们附近爆炸 居然没有造成死亡和重伤 只有上 下肢轻伤 由于手榴弹 炸弹爆炸时产生的破片和弹片形状不规则 边缘锋利 体积小 质量轻 在击中防弹材料后特别是软体防弹材料后不变形 且量大密集 这时弹片切割 拉伸防弹织物的纤维并使其断裂 破片也使织物内部纤维之间和织物不同层面之间相互作用 造成织物整体形变 在弹片破坏防弹衣时 就消耗了自身的能量 同时 弹片也有一小部分能量通过摩擦转化为热能 通过撞击转化为声能 于是防弹衣就阻止了手榴弹和炸弹的弹片对胸腹部乃至颈部 高领防弹衣 的伤害 试验表明 凯夫拉防弹衣有5种吸收能量的方式 织物的拉伸变形 系指子弹入射方向的变形和入射点临近区域的拉伸变形 织物的毁坏 包括纤维的原纤化 纤维的断裂 纱线结构的解体以及织物结构的解体 热能 子弹的能量通过摩擦以热能方式散发 声能 子弹撞击防弹层后发出的声音所消耗的能量 弹体的形变 凯夫拉纤维与同等粗细的钢丝相比 它的强度是钢丝的6倍 模量是钢丝的2倍 而比重则比钢丝小5 5倍 在温度200 时强力不减 在一196 下仍保持与常温时相同的韧性 一名美军士兵在牵着穿有防弹服的军犬巡逻 传统防弹衣的防弹层用金属陶瓷等材料填充 而用凯夫拉纤维作为填充物的防弹衣不仅防弹性能没有下降而且衣体更轻更柔更舒适 更便于士兵远途作战 凯夫拉 Kevlar 是杜邦DuPont使用于芳族聚酰胺类有机纤维上的注册商标 该种纤维继玻璃纤维 碳纤维 硼纤维之后被用作增强纤维 由杜邦DuPont首先实现工业化生产 一 凯夫拉纤维的发展 凯夫拉纤维也称Kevlar或芳纶 即芳香族聚酰胺纤维1 1960年 美国杜邦研制出Nomex 聚间苯二甲酰间苯二胺纤维 即芳纶1313 耐热纤维2 1965年 杜邦研制出Kevlar 聚对苯二甲酰对苯二胺纤维 即芳纶1414 高强高模量纤维3 1974年 美国联邦通商委员会把全芳香族聚酰胺命名为Aramid 二 Kevlar纤维的制造 1 聚合物的制备 聚对苯二甲酰对苯二胺PPTA 固态 二 Kevlar纤维的制造 2 纺丝 采用干喷 湿法纺丝工艺 三 凯夫拉的性能 密度低 强度高 韧性好 耐高温 易于加工和成型 凯夫拉纤维的性能 凯夫拉纤维的大分子刚性极佳 链缠结少 取向度 结晶度高 分子链几乎处于完全伸直状态 这种结构使纤维表现出良好的强度 模量及热稳定性 纤维密度小 只有钢丝的1 5 可耐240 高温 拉伸强度高 耐屈折 耐疲劳 耐腐蚀 膨胀系数小 Kevlar纤维的物理性质 黄色 Kevlar49为深黄色 线密度 大部分13 7tex 直径0 012mm 密度 大部分1 43 1 44g cm3锦纶1 14 聚酯1 38 碳纤维1 8玻璃纤维2 25 钢丝7 8 具有良好的散热和绝热性能在相同重量下 Kevlar纤维比玻璃纤维和石棉织物具有较好的热绝缘性具有极好的热稳定性 500 以上降解抗燃性能好 不产生后燃烧 不帮助燃烧 427 炭化尺寸稳定性好 具有非常低的热收缩 Kevlar纤维的热性能 氧化稳定性好 有极好的稳定性和很低的强