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1、防弹衣发明至今，按其使用材料的不同主要可分为以下3种：-1(1)硬式防弹衣防弹衣最初是钢板或陶瓷制成的。“以刚克刚”，利用刚性材料对子弹的反弹提供防护。 但这种防弹衣质量大，坚硬.穿着笨重，行动不便，而且脖子等处无法提供保护，所以逐渐 被淘汰，被后来研制出的软式和软硬式防弹衣取代。(2)软式防弹衣这种防弹衣是利用高模高强纤维制成的，质地柔韧、质量轻。它利用“以柔克刚”的原 理.在子弹击中织物后，纤维将冲击波吸收，从而减少人体的损伤，起到防弹效果。但软式 防弹衣只能用于轻火力场合，对重火力武器防护效果不够理想。其基本是软式防弹衣，在预留央层中放置定厚度的钢板或陶瓷，以增大反弹的功能， 主要用于重
2、火力场合”。在美国，防弹衣按其可防御的枪弹种类和不同用途分为I级、ILA级、11级、IIA级、W 级5种防护等级，其中I级为最低防护级别，只能防护0.22RL英寸手枪弹和0.38英寸手 枪弹的袭击，但其可穿在西装内，具有质量小，隐蔽性好，不妨碍穿着者灵活行动的特点； 为单兵防弹衣的最高级别，是专为高风险作战环境而设计的。2ooi年1月开始陆续装备美军的“拦截者”防弹衣，是由美国陆军生物和化学控制中心及位于美国宾夕法尼亚州的 特种防护系统制造公司于20世纪90年代初开始研制的。”拦截者”按照美国陆军提出的战 术技术指标设计，在充分考虑到未来战场上指战员可能遇到的各种轻武器威胁的同时，还从 减轻防
3、弹衣质量和提高士兵战场灵活性两方面入手。防弹用纤维复合材料的特点1防弹纤维复合材料是以纤维为增强材料的树脂基复合材料，所用的纤维通常为玻璃纤 维、尼龙纤维、陶瓷纤维、碳纤维、石墨纤维、芳纶和聚乙烯纤维等。复合材料具有优良的 物理机械性能，其比强度、比模量比金属材料高，其抗声震疲劳性、减震性也大大超过金属 材料，更重要的是它具有良好的动能吸收性，且无“二次杀伤效应”，因而具有良好的防弹性 能。并且使用合适的基体材料制备的复合材料挠曲性能好，在制备防弹背心和头盔时表现出 良好的制作工艺性，使装甲具有更大防护范围，质量大大减轻，对士兵的防护效果更好，且 使士兵具有更高的机动性和灵活性。其主要的缺点是
4、耐湿性小好，当潮湿的时候，防弹性能 会有所下降，并且成本较高。高强高模芳香族聚酰胺纤维-芳纶-3芳香族聚酰胺是指酰胺键直接与两个芳环连接成线型聚合物。用这种聚合物制成的纤维 即芳香族聚酰胺纤维，在我国，其商品名为芳纶。目前在防弹领域使用较为广泛的是对位芳 香族聚酰胺纤维。它开始于20世纪70年代美国杜邦公司(Du Pont)推出的凯芙拉(Kevlar) 纤维，除Kevlar外目前比较有代表性的产品还有由DuPont公司制备出来的聚对苯二甲酰对 苯二胺poly (p-phenyleneterephthalamide) PPTA纤维，在我国被称为芳纶1414，和荷兰的 阿克苏(AKZO)的Twar
5、on等。对位芳纶纤维是一种呈对位排列的刚性高分子材料，其主 链结构上的大分子通常呈高度的规则性排列，并沿纤维轴向伸直和高度取向，形成棒状结构， 从而使纤维具有很高的模量。此外在其刚性的直线型分子链中，由于存在着较强的共价键和 较弱的氢键，而且在酰胺基中，氧原子和氮原子的电子会产生共轭效应，因此具有良好的物 理化学性能。从表1也可以看出对位芳纶防弹纤维具有较高的模量和较高的韧性，与优质钢 相比，其强度是优质钢材的56倍，模量是钢材或玻璃纤维的23倍，断裂伸长率是钢材 和碳纤维的24倍，密度为1.44g/cm3仅为钢材的1/5,声速C值也较大，因此对位芳纶纤 维具有优良的防弹性能。另外，对位芳纶纤
6、维使用的温度范围极宽，在196250C范围内可 正常使用。在150C下的收缩率为0,在560C的高温下不分解不熔化，并具有良好的绝缘 性和抗腐蚀性，对有机溶剂、盐溶液有很好的稳定性，生命周期很长。但是水份会大幅降低 芳纶的强度。同时，它对紫外线也较为敏感，长时间暴露在日光中会使其强度损失很大。正 是由于这些优异的防弹性能和物理化学性能，使对位芳纶防弹纤维从一出现就受到了极大的 欢迎，目前已被广泛应用于防弹领域。这种高性能纤维的出现使软质纺织物防弹衣性能大为 提高，在很大程度上改善了防弹衣的舒适性。2防弹衣的防弹机理2防弹衣的防弹机理如下：高强高模纤维织物叠层软装甲通过纤维断裂、织物结构改变来吸
7、收 投射物的动能。具体的吸能途径包括：(1) 高强高模纤维在投射物冲击下的拉伸变形过程中吸收动能；(2) 高强高模纤维的断裂、原纤化耗能；(3) 纱线结构、织物结构改变和解体导致投射物动能消耗；(4) 织物叠层在弹着点附件的整体变形，包括弹击点背部的非贯穿性凸起；(5) 破片、弹丸等投射物入射到叠层织物时的变形和破碎导致投射物动能损耗。吸收冲击物动能的途径：(1) 弹头的自旋动能因摩擦变热而被吸收弹头以弹道速度飞行的同时，作自旋运动。计算可 知，这部分能量V10J,仅占弹头全部动能的2%以下高速自旋的弹头接触纤维防弹材料的过 程中，由相互摩擦动能变成热量而被吸收。由于这部分能较小，纤维材料不会
8、熔融。(2) 弹头变形吸收一部分冲击能弹头冲击防材料而导致弹头变形从而吸收一部分冲击能。(3) 绝大部分冲击能被纤维材料所吸收纤维弹材料遭到外来冲击的瞬间，外力使纤维产生拉 伸形变，被吸收的冲击能，变成纤维形变所需的功，纤维拉伸形变至断裂所需的功，称为纤 维的断裂功，亦称“断裂能”断裂能的大小与参与形变断裂的纤维量有关。单位质量纤维 的断裂能称为纤维的“能量吸收率”，这是衡量纤维防弹性能的一个重要参数。纤维材料受外力冲击产生的应力/应变纵波在其内部快速向四周扩散，这就是熟知的“冲击波(即声波)。纤维中声速的高低决定了冲击能瞬间扩散范围的大小，也就决定了参与 能量吸收的纤维量的多少，从而影响防弹
9、效果。因此，纤维中的声速是决定纤维防弹性能的 又一重要参数。防弹材料中的纤维如果呈挺直状态，则冲击波可沿纤维轴向传播至较远的距离而无反 射，这有助于冲击能的快速扩散；如果纤维呈“S”状，或有断头，则弯曲点或断点会部分 反射冲击波缩小了瞬间扩散范围，防弹效果降低。不难理解，纤维UD布的防弹效果要比编 织布好。同一层面内或是层面之间的纤维，只要相互接触，必然存在冲击能量的传递。传递过程 中，冲击波反射也是多种多样、极为复杂的，因为凡是材料界面必有反射。由此可见，冲击 波最有效的扩散途径是沿纤维轴向的扩散。总得来讲，纤维的强度越高，伸长率越小，则冲 击能的扩散速度越高，防弹性能越好。软硬式防弹衣防弹
10、为提高防弹能力而发展起来的软硬复合式防弹衣，其防弹机理可以用“软硬兼施”来概 括。子弹击中防弹衣时，首先与之发生作用的是硬质防弹材料，如钢板或增强陶瓷材料等。在这一瞬间的接触过程中，子弹和硬质防弹材料都有可能发生形变或断裂，消耗了子弹的大 部分能量。高强纤维织物作为防弹衣的衬垫和第二道防线，吸收、扩散子弹剩余部分的能量, 并起到缓冲的作用，从而尽可能地降低了非贯穿性损伤。总结防弹机理4软体防弹背心吸收能量的方式有以下五种：（1）织物的变形：包括子弹入射方向的变形 和入射点临近区域的拉伸变形；（2）织物的破坏：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；（3）热能：能量通过
11、摩擦以热能的方式散发；（4）声能：子 弹撞击防弹层后发出的声音所消耗的能量；（5）弹体的变形，金属子弹产生形变消耗能量。 为提高防弹能力而发展起来的软硬复合式防弹衣，其防弹机理可以用“软硬兼施”来概括。 子弹击中防弹衣时，首先与之发生作用的是硬质防弹材料，如钢板或增强陶瓷材料等。在这 一瞬间的接触过程中，子弹和硬质防弹材料都有可能发生形变或断裂，消耗了子弹的大部分 能量。高强纤维织物作为防弹衣的衬垫和第二道防线，吸收、扩散子弹剩余部分的能量，并 起到缓冲的作用，从而尽可能地降低了非贯穿性损伤。1王浩防弹衣及防弹用复合材料高科技纤维与应用2关新杰高性能纤维在防弹衣制造中的应用非织造布3王波高性能纤维防弹材料的基本种类、结构及其防弹性能轻纺工业与技术4岳升彩新型纺织材料在军事上的应用一一软质防弹衣山东纺织经济
