многослойный композиционный материал для пулестойкого остекления

Формула изобретения

МНОГОСЛОЙНЫЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ПУЛЕСТОЙКОГО ОСТЕКЛЕНИЯ, включающий внешний элемент, выполненный по меньшей мере из пяти слоев силикатных стекол, один слой внутреннего элемента, выполненный из полиметилметакрилата, и промежуточные слои при общей толщине материала не менее 64 мм, отличающийся тем, что промежуточные слои между силикатными стеклами выполнены из поливинилбутиральной пленки и/или из композиции, включающей 30 - 33 мас.ч. бутилакрилата, 65 - 67 мас.ч. бутилметакрилата, 2 - 3 мас.ч. акриловой кислоты, на 100 мас.ч. смеси бутилакрилата, бутилметакрилата и акриловой кислоты 0,1 - 0,2 мас.ч. диметакрилового эфира этиленгликоля, 0,1 - 0,5 мас.ч. метакрилатметилметилдиэтоксисилана и 0,05 - 0,08 мас.ч. дициклогексилпероксидикарбоната, а промежуточный слой между внешним и внутренним элементами выполнен из композиции, включающей 50 - 53 мас.ч. бутилакрилата, 45 - 47 мас. ч. бутилметакрилата, 2 - 3 мас.ч. акриловой кислоты, на 100 мас.ч. смеси бутилакрилата, бутилметакрилата и акриловой кислоты 0,5 - 1,0 мас.ч. триаллил(изо)цианурата, 0,05 - 0,1 мас.ч. метакрилатметилметилдиэтоксисилана и 0,1 - 0,15 мас. ч. дициклогексилпероксидикарбоната или смесь его с 0,15 - 0,2 мас. ч. бензоина, при этом толщина каждого силикатного стекла внутреннего элемента, каждого промежуточного слоя между силикатными стеклами и промежуточного слоя между внешним и внутренним элементами равна соответственно 3 - 6; 10 - 25; 0,76 - 2,0 и 3 - 4 мм.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к многослойным ударопрочным композиционным материалам на основе силикатного и органического стекол, предназначенных, в частности, для остекления пулестойких бронированных инкассаторских машин.

Согласно требованиям многослойный композиционный материал должен обеспечивать защиту экипажа от поражения пулей из автомата Калашникова (калибра 7,62 мм) с энергией удара не менее 2000 Дж очередью в три выстрела без образования осколков от внутреннего элемента остекления.

Известны стойкие к пробиванию материалы, имеющие четырехслойную структуру и состоящие из наружного (по отношению к направлению действия ударной нагрузки) термопластичного полимерного слоя толщиной 2,5-6,35 мм, тыльного слоя из поликарбоната толщиной 0,7-5,6 мм, помещенного между ними слоя стекла толщиной 2,5-6,35 мм и расположенного между слоем стекла и слоем поликарбоната термопластичного полимерного слоя. При этом отдельные слои соединены между собой с помощью клеевых прослоек [1]

Предлагаемый стойкий к пробиванию материал не выдерживает испытаний из автомата Калашникова. Многослойное изделие разрушается при первом выстреле.

Известно пуленепробиваемое многослойное изделие, состоящее из четырех листов силикатного стекла толщиной 5 мм каждый, скрепленных между собой прозрачной поливинилбутиральной пленкой толщиной 0,3 мм, и прозрачного конструкционного полимера, например поликарбоната. Общая толщина изделия 33 мм, вес 1 м² 70 кг. Изделие выдерживает удар пулей, летящей со скоростью 1000 м/с с расстояния 10 см [2]

Однако оно не выдерживает испытания пулей из автомата Калашникова, при первом выстреле изделие разрушается.

Известно также пуленепробиваемое многослойное изделие с применением слоев из иономера на основе водонерастворимого сшитого сополимера этилена и метакриловой кислоты или ее солей металлов (Zn, Na) в отношении 95:5, частично нейтрализованного ди- или триамином. Согласно примеру изделие состоит из четырех слоев химически упрочненного стекла и трех слоев иономера. Наружные слои стекла имеют толщину 2,5 мм и 1 мм внутренние 12 мм каждое, толщина каждого иономерного слоя 5 мм. Поверхности всех слоев соединены силановым аппретом. Изделие характеризуется повышенной прозрачностью, увеличенным сроком службы в широком диапазоне температур, низкой стоимостью. Общая толщина изделия 42,5 мм [3]

Изделие выдерживает испытание пулей из автомата Калашникова в два выстрела, при третьем выстреле происходит его разрушение.

Наиболее близким к предлагаемому является многослойный композиционный материал для пулестойкого остекления, включающий внешний элемент, выполненный по меньшей мере из пяти слоев силикатных стекол, один слой внутреннего элемента, выполненный из полиметилетакрилата, и промежуточные слои, при общей толщине материала не менее 64 мм.

Внешний элемент состоит по крайней мере из трех слоев стекла, причем толщина центрального слоя (5,6-25,4 мм) должна быть больше толщины крайних слоев (0,76-5,59 мм), и центральный слой может состоять из нескольких стекол. Составные элементы внешнего и внутреннего слоев склеены пленкой толщиной 0,86 мм из блочного сополимера силоксана и карбоната (ZR 33-20), а между собой разделены воздушной прослойкой толщиной 6,35 мм. В состав внутреннего элемента входят дополнительные слои из поликарбоната, стекла и отвержденной смолы. Общая толщина изделия достигает до 71 мм. Такая конструкция выдерживает удар винтовочной пули калибра 7,62 мм [4]

Материал выдерживает без разрушения испытания очередью в три выстрела из автомата калибра 5,45 мм с энергией удара 1316 Дж и только один выстрел из автомата Калашникова калибра 7,62 мм с энергией удара 2010 Дж.

Цель изобретения создание многослойного изделия, применяемого в качестве бронированных стекол спецавтомобилей и выдерживающего не менее трех выстрелов из автомата Калашникова пулей калибра 7,62 мм с энергией удара не менее 2000 Дж.

Цель достигается тем, что в многослойном композиционном материале для пулестойкого остекления, включающем внешний элемент, выполненный по меньшей мере из пяти силикатных стекол, один слой внутреннего элемента, выполненный из полиметилметакрилата, и промежуточные слои, при общей толщине материала не менее 64 мм, промежуточные слои между силикатными стеклами выполнены из поливинилбутиральной пленки (или) из композиции, включающей, мас.ч. бутилакрилат (БА) 30-33; бутилметакрилат (БМА) 65-67; акриловая кислота (АК) 2-3; на 100 смеси бутилакрилата, бутилметакрилата и акриловой кислоты диметакрилового эфира этиленгликоля (ДМЭГ) 0,1-0,2; метакрилатметилметилдиэтоксисилан (К-2) 0,1-0,5 и дициклогексилпероксидикарбонат (Новинит) (МС₁) 0,05-0,08, а промежуточный слой между внешним и внутренним элементами остекления выполнен из композиции, включающей, мас.ч. бутилакрилат 50-53; бутилметакрилат 45-47; акриловая кислота 2-3; на 100 смеси бутилакрилата, бутилметакрилата и акриловой кислоты 0,5-1,0, триаллил(изо)цианурат (ТАИЦ); метакрилатметилметилдиэтоксисилан 0,05-0,1 и дициклогексилпероксидикарбонат или смесь его с 0,15-0,2 бензоина (МС₂) 0,1-0,15, при этом толщина каждого силикатного стекла, внутреннего элемента, каждого промежуточного слоя между силикатными стеклами и промежуточного слоя между внешним и внутренним элементами равна соответственно 3-6, 10-25, 0,76-2,0, 3-4 мм.

Использование новых композиций МС₁ и МС₂ позволяет получить многослойный композиционный материал, который при той же толщине, что и материал по прототипу, выдерживает не менее трех выстрелов из автомата Калашникова пулей калибра 7,62 мм с энергией удара не менее 2000 Дж.

Структура многослойных композиционных материалов и рецептуры для получения промежуточных слоев между силикатными стеклами (МС₁) и между внутренним и внешним элементами остекления (МС₂) приведены в таблице (примеры 1-2).

Получение внешнего элемента остекления осуществляют следующим образом.

В форму, скомпонованную из силикатных стекол или силикатных триплексов, полученных с использованием в качестве промежуточного слоя поливинилбутиральной пленки методом прессования, или силикатного стекла и силикатного триплекса с помощью прокладочной ПВХ-трубки и струбцин, загружают предварительно приготовленную и отвакуумированную композицию МС₁. Отверждение композиции осуществляют термическим путем при 60^оС в течение 12 ч.

После окончания отверждения форма освобождается от струбцин, а ПВХ-трубка остается в качестве герметизирующего контура. Аналогичным образом склеиваются между собой остальные силикатные стекла или триплексы согласно примерам, приведенным в таблице.

Полученный таким образом внешний элемент склеивают с внутренним элементом, представляющим собой полиметилметакрилатное стекло, аналогично описанному выше способу склеивания между собой силикатных стекол (триплексов) с помощью композиции МС₂, представляющей собой предварительно заполимеризованную до 7-10% смесь состава, указанного в таблице. Отверждение композиции проводят или термически при 60^оС в течение 12 ч или с помощью УФ-отверждения в течение 4 ч.

Из описания примеров и таблицы видно, что предлагаемое изобретение позволяет получить многослойное изделие, выдерживающее не менее трех выстрелов из автомата Калашникова пулей калибра 7,62 мм с энергией удара не менее 2000 Дж, что делает возможным его использование в качестве бронированных стекол спецавтомобилей.

Указанный технический результат не достигается при изменении рецептуры промежуточных слоев МС₁ и МС₂ или замене рецептуры МС₂ на МС₁.