凱夫拉防彈衣.ppt

凱夫拉防彈衣 0113 據(jù)軍事專(zhuān)家統(tǒng)計(jì) 戰(zhàn)場(chǎng)人員傷亡總數(shù)的75 是由低速或中速流彈和炸彈的碎片造成的 而子彈造成的直接傷亡僅占25 為了提高作戰(zhàn)人員的生存能力 人們對(duì)防彈衣的研制越來(lái)越重視 防彈衣 BulletproofVest 又叫避彈衣 避彈背心 防彈背心 避彈服 單兵護(hù)體裝具等 用于防護(hù)彈頭或彈片對(duì)人體的傷害 陶瓷片 剛玉 碳化硼 碳化硅 氧化鋁 金屬 特種鋼 鋁合金 鈦合金 玻璃鋼 尼龍 PA 凱夫拉纖維 超高分子量聚乙烯纖維 液體防護(hù)材料 化纖織品 軟體防彈衣 硬體防彈衣 軟硬復(fù)合式防彈衣 根據(jù)防彈層材料的不同 硬體防彈衣是以特種鋼板 超強(qiáng)鋁合金等金屬材料或者氧化鋁 碳化硅等硬質(zhì)材料為主體防彈材料 由此制成的防彈衣一般不具備柔軟性 以插板形式為主 軟體防彈衣的材料主要以高性能紡織纖維的復(fù)合材料為主 這些高性能纖維遠(yuǎn)高于一般材料的能量吸收能力 賦予防彈衣防彈功能 并且由于這種防彈衣一般采用紡織品的結(jié)構(gòu) 因而又具有一定的柔軟性 故稱(chēng)為軟體防彈衣 作為一種防護(hù)用品 防彈衣首先應(yīng)具備的核心性能是防彈性能 同時(shí)作為一種功能性服裝 它還應(yīng)具備一定的服用性能 1 防手槍和步槍子彈 許多軟體防彈衣都可防住手槍子彈 但要防住步槍子彈或更高能量的子彈 則需采用陶瓷或鋼制的增強(qiáng)板 2 防彈片各種爆炸物如炸彈 地雷 炮彈和手榴彈等爆炸產(chǎn)生的高速破片是戰(zhàn)場(chǎng)上的主要威脅之一 據(jù)調(diào)查 一個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)中的士兵所面臨的威脅大小順序是 彈片 槍彈 爆炸沖擊波和熱 所以 要十分強(qiáng)調(diào)防彈片的功能 3 防非貫穿性損傷子彈在擊中目標(biāo)后會(huì)產(chǎn)生極大的沖擊力 這種沖擊力作用于人體所生產(chǎn)的傷害常常是致命的 這種傷害不呈現(xiàn)出貫穿性 但會(huì)造成內(nèi)傷 重者危及生命 所以防止非貫穿性損傷也是體現(xiàn)和檢驗(yàn)防彈衣防彈性能的一個(gè)重要方面 防彈性能 指在不影響防彈能力的前提下 防彈衣應(yīng)盡可能輕便舒適 人在穿著后仍能較為靈活地完成各種動(dòng)作 另一方面是服裝對(duì) 服裝 人體 系統(tǒng)的微氣候環(huán)境的調(diào)節(jié)能力 對(duì)于防彈衣而言 則是希望人體穿著防彈衣后 仍能維持 人 衣 基本的熱濕交換狀態(tài) 盡可能避免防彈衣內(nèi)表面濕氣的積蓄而給人體造成悶熱潮濕等不舒適感 減少體能的消耗 此外 由于其特殊的使用環(huán)境 防彈衣也要考慮到與其他武器裝備的適配性 服用性能 用芳族聚酰胺類(lèi)凱夫拉纖維代替尼龍和玻璃纖維 可使避彈衣的重量減輕50 在單位面積質(zhì)量相同的情況下 其防護(hù)力至少可增加1倍 并且具有很好的柔韌性 用這種材料制成的防彈衣僅重2 3千克 而且穿著舒適 行動(dòng)方便 很快就被世界上許多國(guó)家的軍隊(duì)采用 1983年 5名美國(guó)海軍陸戰(zhàn)隊(duì)員在貝魯特街頭巡邏時(shí) 突然遭到一枚手榴彈的襲擊 由于當(dāng)時(shí)他們都穿著 凱夫拉 防彈衣 手榴彈在他們附近爆炸 居然沒(méi)有造成死亡和重傷 只有上 下肢輕傷 由于手榴彈 炸彈爆炸時(shí)產(chǎn)生的破片和彈片形狀不規(guī)則 邊緣鋒利 體積小 質(zhì)量輕 在擊中防彈材料后特別是軟體防彈材料后不變形 且量大密集 這時(shí)彈片切割 拉伸防彈織物的纖維并使其斷裂 破片也使織物內(nèi)部纖維之間和織物不同層面之間相互作用 造成織物整體形變 在彈片破壞防彈衣時(shí) 就消耗了自身的能量 同時(shí) 彈片也有一小部分能量通過(guò)摩擦轉(zhuǎn)化為熱能 通過(guò)撞擊轉(zhuǎn)化為聲能 于是防彈衣就阻止了手榴彈和炸彈的彈片對(duì)胸腹部乃至頸部 高領(lǐng)防彈衣 的傷害 試驗(yàn)表明 凱夫拉防彈衣有5種吸收能量的方式 織物的拉伸變形 系指子彈入射方向的變形和入射點(diǎn)臨近區(qū)域的拉伸變形 織物的毀壞 包括纖維的原纖化 纖維的斷裂 紗線結(jié)構(gòu)的解體以及織物結(jié)構(gòu)的解體 熱能 子彈的能量通過(guò)摩擦以熱能方式散發(fā) 聲能 子彈撞擊防彈層后發(fā)出的聲音所消耗的能量 彈體的形變 凱夫拉纖維與同等粗細(xì)的鋼絲相比 它的強(qiáng)度是鋼絲的6倍 模量是鋼絲的2倍 而比重則比鋼絲小5 5倍 在溫度200 時(shí)強(qiáng)力不減 在一196 下仍保持與常溫時(shí)相同的韌性 一名美軍士兵在牽著穿有防彈服的軍犬巡邏 傳統(tǒng)防彈衣的防彈層用金屬陶瓷等材料填充 而用凱夫拉纖維作為填充物的防彈衣不僅防彈性能沒(méi)有下降而且衣體更輕更柔更舒適 更便于士兵遠(yuǎn)途作戰(zhàn) 凱夫拉 Kevlar 是杜邦DuPont使用于芳族聚酰胺類(lèi)有機(jī)纖維上的注冊(cè)商標(biāo) 該種纖維繼玻璃纖維 碳纖維 硼纖維之后被用作增強(qiáng)纖維 由杜邦DuPont首先實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn) 一 凱夫拉纖維的發(fā)展 凱夫拉纖維也稱(chēng)Kevlar或芳綸 即芳香族聚酰胺纖維1 1960年 美國(guó)杜邦研制出Nomex 聚間苯二甲酰間苯二胺纖維 即芳綸1313 耐熱纖維2 1965年 杜邦研制出Kevlar 聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺纖維 即芳綸1414 高強(qiáng)高模量纖維3 1974年 美國(guó)聯(lián)邦通商委員會(huì)把全芳香族聚酰胺命名為Aramid 二 Kevlar纖維的制造 1 聚合物的制備 聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺PPTA 固態(tài) 二 Kevlar纖維的制造 2 紡絲 采用干噴 濕法紡絲工藝 三 凱夫拉的性能 密度低 強(qiáng)度高 韌性好 耐高溫 易于加工和成型 凱夫拉纖維的性能 凱夫拉纖維的大分子剛性極佳 鏈纏結(jié)少 取向度 結(jié)晶度高 分子鏈幾乎處于完全伸直狀態(tài) 這種結(jié)構(gòu)使纖維表現(xiàn)出良好的強(qiáng)度 模量及熱穩(wěn)定性 纖維密度小 只有鋼絲的1 5 可耐240 高溫 拉伸強(qiáng)度高 耐屈折 耐疲勞 耐腐蝕 膨脹系數(shù)小 Kevlar纖維的物理性質(zhì) 黃色 Kevlar49為深黃色 線密度 大部分13 7tex 直徑0 012mm 密度 大部分1 43 1 44g cm3錦綸1 14 聚酯1 38 碳纖維1 8玻璃纖維2 25 鋼絲7 8 具有良好的散熱和絕熱性能在相同重量下 Kevlar纖維比玻璃纖維和石棉織物具有較好的熱絕緣性具有極好的熱穩(wěn)定性 500 以上降解抗燃性能好 不產(chǎn)生后燃燒 不幫助燃燒 427 炭化尺寸穩(wěn)定性好 具有非常低的熱收縮 Kevlar纖維的熱性能 氧化穩(wěn)定性好 有極好的穩(wěn)定性和很低的強(qiáng)