[0001] 本发明属于防弹设备技术领域，具体涉及一种展宽UHMWPE纤维结构防弹板及操作方法。

[0002] 防弹板是一种专门设计用于提供防护的复合材料结构，主要用于保护人员免受弹道威胁的伤害，它们通常应用于军事、执法、安全保卫和特定工业应用中，以提供高效的防护性能；防弹板通过其复合结构设计，实现了吸能和分散冲击能量的效果，当防弹板面对来自枪械或其他射弹的威胁时，它能够有效地减缓和分散弹丸的动能，从而减少对穿戴者的伤害，不同的防弹板结构和材料选择会影响其防护等级和适用场景，随着技术的进步和材料科学的发展，防弹板不断进化，以满足越来越严格的安全要求和复杂的战术需求。

[0003] 现有的防弹板尽管在提供防护方面有着显著的优势，但仍然存在一下缺点：

[0004] 1.传统防弹板吸能层多由聚氨酯、EVA、聚氯乙烯等软质发泡材料制备而成，此类材料抗压强度低、易变形，吸收动能能力有限；

[0005] 2.传统防弹板通常由多层复合材料构成，以提供足够的防护性能，这使得它们相对重量较大，不便于长时间携带或快速移动，特别是对于士兵和应急响应人员等需要高度机动性的用户；

[0006] 3.传统防弹板多层复合材料结构可能导致防弹板的透气性较差，并在使用时积聚热量，导致使用者在高温或高强度活动下感到不适，并降低其战斗效率；

[0007] 4.传统防弹板制造和组装复合材料防弹板需要先进的技术和材料，这使得其成本相对较高，限制了大规模应用和广泛普及；

[0008] 因此，需要一种展宽UHMWPE纤维结构防弹板及操作方法，解决现有技术中存在的吸能性差、重量大、舒适度差和造价成本高的问题。

[0044] 下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0045] 实施例1：

[0046] 请参阅图1‑2，本发明提供一种展宽UHMWPE纤维结构防弹板及操作方法，包括外包覆层1、防弹层2、吸能层3和背板4，外包覆层1采用尼龙布料材质制成，防弹层2采用硅化硼陶瓷材质制成，吸能层3采用UHMWPE纤维材质制成，背板4采用泡沫填充材料制成；外包覆层1占防弹板总量的5％‑10％，防弹层2占防弹板总量的15％‑30％，吸能层3占防弹板总量的
50％‑70％，背板4占防弹板总量的10％‑20％；外包覆层1厚度为0.5mm‑2mm，防弹层2厚度为
8mm‑15mm，吸能层3厚度为12mm‑20mm，背板4厚度为4mm‑10mm。

[0047] 进一步地如图1和图2所示，值得具体说明的是，防弹层2采用多个大小相同的硅化硼陶瓷片拼接而成，多个硅化硼陶瓷片的拼接可以在增加表面覆盖面积的同时，有效地分散和吸收弹丸撞击时的能量，这种分散能量的方式可以减轻每个瓷片的负担，从而提高整体防弹板对高速弹丸的防护效果；拼接多个相同尺寸的硅化硼陶瓷片允许制造商根据不同的设计要求和防护等级定制防弹板，例如可以根据需要增加或减少瓷片的数量，或者在必要时更换单个损坏的瓷片，而不必更换整块防弹板；相较于单一大块硅化硼陶瓷板，使用多个相同尺寸的瓷片可以减少整体防弹板的重量，对于需要在保持高防护能力的同时追求轻量化设计的应用非常重要，如士兵的身体护具或车辆的防护板；制造和替换多个相同尺寸的硅化硼陶瓷片相对来说可以更经济，因为它们可以通过标准化的生产流程大规模制造，且易于存储和运输，降低了整体防弹板的制造和维护成本；单个损坏的硅化硼陶瓷片可以相对容易地被更换，而无需更换整个防弹板，提高了防弹板的可维护性和可靠性，减少了因瓷片损坏而导致的修复时间和成本。

[0048] 进一步地如图1和图2所示，值得具体说明的是，吸能层3采用多层UHMWPE纤维材质叠加而成，UHMWPE纤维以其极高的拉伸模量和能量吸收能力而闻名，多层叠加可以有效利用这种特性，使防弹板能够有效地吸收和分散弹丸撞击时的能量，从而减少对背后穿透的风险；UHMWPE纤维本身非常轻，但又具有出色的强度和刚度，这使得多层叠加的吸能层可以在保持较低重量的同时提供可靠的防护性能，对于士兵和其他需要长时间穿戴防护装备的人员来说，轻量化设计尤为重要；多层UHMWPE纤维材质叠加形成的吸能层具有一定的柔韧性和适应性，能够更好地适应不同形状和曲面的防弹板设计，使得防弹板能够覆盖更广泛的区域，并提供更全面的防护；UHMWPE纤维材料具有出色的耐磨性和抗击穿能力，这使得多层叠加的吸能层能够长时间保持其性能，不易因反复撞击而退化或失效，对于防护装备的长期使用至关重要；UHMWPE纤维材料的生产工艺相对成熟，可以通过现代化的纺织和复合加工技术实现大规模生产，降低制造成本，此外UHMWPE纤维材料本身是可回收和可再利用的，符合可持续性发展的要求。

[0049] 实施例2：

[0050] 在实施例1的基础上，采用如下质量分数的原料制成：外包覆层1占防弹板总量的5％，厚度为0.5mm；防弹层2占防弹板总量的15％，厚度为8mm；吸能层3占防弹板总量的
70％，厚度为20mm；背板4占防弹板总量的10％，厚度为4mm。(打靶测试结果见下表)[0051]

[0052]

[0053] 实施例3：

[0054] 在实施例1的基础上，采用如下质量分数的原料制成：外包覆层1占防弹板总量的10％，厚度为1mm；防弹层2占防弹板总量的20％，厚度为10mm；吸能层3占防弹板总量的
55％，厚度为15mm；背板4占防弹板总量的15％，厚度为6mm。(打靶测试结果见下表)[0055]
子弹类型 入射角 射距 初始弹速 凹陷深度 靶试结果
5.56mm 0° 20m 855m/s 12mm 无穿孔

[0056] 实施例4：

[0057] 在实施例1的基础上，采用如下质量分数的原料制成：外包覆层1占防弹板总量的10％，厚度为2mm；防弹层2占防弹板总量的20％，厚度为10mm；吸能层3占防弹板总量的
50％，厚度为12mm；背板4占防弹板总量的20％，厚度为10mm。(打靶测试结果见下表)[0058]
子弹类型 入射角 射距 初始弹速 凹陷深度 靶试结果
5.56mm 0° 20m 852m/s 13mm 无穿孔

[0059] 在实施例1的基础上，一种展宽UHMWPE纤维结构防弹板的制备方法，包括以下步骤：

[0060] S1、UHMWPE纤维的制备：

[0061] 1、聚合物准备：准备2‑4千克UHMWPE的聚合物颗粒；

[0062] 2、熔融纺丝：将UHMWPE聚合物通过熔融纺丝技术制成纤维；包括将聚合物加热到130℃至150℃，使其变成熔体，然后通过喷丝孔将熔体喷出，形成初步的纤维；

[0063] 3、拉伸和冷却：将初步形成的纤维经过拉伸，随后快速冷却固化纤维；以增强其分子取向和结晶度，提高纤维的强度和模量；

[0064] 4、切割和分类：将拉伸后的UHMWPE纤维切成6‑10mm的长度，分类以备后续的纤维布制备。

[0065] S2、纤维布的制备：

[0066] 1、纤维布设计：根据防弹板的设计要求，将UHMWPE纤维以平行和交错的形式混合排列，在同一层上同时使用单向和多向取向的组合，保证其厚度在15‑20μm；

[0067] 2、布料制备：将经过切割和分类的UHMWPE纤维重叠叠加在一起，形成预定的布料；

[0068] 3、粘合处理：使用聚酰胺树脂粘合剂，将不同层的UHMWPE纤维布粘合在一起，以确保各层之间的结合牢固。

[0069] S3、热压成型：

[0070] 1、预压处理：将经过粘合处理的UHMWPE纤维布置于150℃下，进行预压处理；这一步骤有助于在后续的成型过程中确保布料的形状和平整度；

[0071] 2、最终热压：将预压处理后的纤维布置于更高温度和压力下进行最终的热压成型形成坚固的复合结构，这一步骤使得纤维布中的纤维更加紧密地结合在一起。

[0072] S4、后续处理和检测：

[0073] 1、表面处理：将硅化硼陶瓷外防弹层和泡沫填充背板分别粘合在UHMWPE纤维结构吸能层的两侧，并在硅化硼陶瓷外防弹层外侧粘合尼龙布料外包覆层；根据需要对防弹板的表面进行特殊处理或涂层，以提升其耐用性和性能；

[0074] 2、质量检测：进行防弹性能测试，使其符合NIJ标准；

[0075] 3、修整和包装：完成防弹板的制备后，进行修整工作，并进行最终的包装，以便运输和安装。

[0076] 进一步值得具体说明的是，步骤3中热压温度控制在130℃至150℃之间，UHMWPE纤维在超过150℃高温下会发生热降解或者熔化，导致其力学性能下降，通过控制在130℃至150℃范围内的热压温度，可以有效避免这种热降解，保持纤维的高强度和高模量特性，控制在130℃至150℃的热压温度范围内，有助于保持防弹板板材的均匀性和稳定性，过高或过低的温度都可能会导致板材的不均匀压缩或者结构变化，影响最终的防护性能和品质。

[0077] 综上：通过设置UHMWPE纤维结构作为防弹板的吸能层3，UHMWPE纤维具有极高的抗拉强度和冲击吸收能力，能有效地分散和吸收弹丸冲击时释放的能量，使得防弹板能够在不同威胁级别下提供可靠的防护，能够很好的应对手枪弹和步枪弹等多种射击；通过设置UHMWPE纤维结构的防弹板，相比传统材料如钢板或陶瓷复合材料，UHMWPE纤维具有更低的密度，因此展宽UHMWPE纤维结构的防弹板能够以更轻的重量提供相当的防护能力，对于需要高度机动性和长时间佩戴的用户尤其重要；通过设置UHMWPE纤维结构的防弹板，相比金属和陶瓷材料，UHMWPE纤维的热传导性能较低，因此展宽UHMWPE纤维结构的防弹板在高温或长时间佩戴时能够提供更好的舒适性和使用体验，同时背板4能够提供额外的冲击吸收和舒适性，减少防弹板在穿戴过程中对身体的压力；通过设置UHMWPE纤维结构的防弹板，相比传统的陶瓷复合防弹板，UHMWPE纤维的生产工艺更为简单和成熟，制造成本相对较低，使得展宽UHMWPE纤维结构的防弹板可以提供更具竞争力的价格性能。

[0078] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。