Многослойный композиционный материал для пулестойкого остекления

 

Использоване: в многослойных ударопрочных композиционных материалах на основе силикатного и органического стекол, предназначенных, в частности, для остекления пулестойких бронированных инкассаторских машин. Сущность: промежуточные слои между силикатными стеклами выполнены из поливинилбутиральной пленки и/или из композиции, включающей мас.ч.: бутилакрилат 30 - 33; бутилметакрилат 65 - 67; акриловая кислота 2 - 3; на 100 смеси мономеров диметакрилового эфира этиленгликоля 0,1 - 0,2; метакрилатметилметилдиэтоксисилан 0,1 - 0,5 и дициклогексилпероксидикарбонат 0,05 - 0,08. 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 мономеров триаллил-(изо)цианурата 0,5 - 1,0; метакрилатметилметилдиэтоксисилан 0,05 - 0,1 и дициклогексилпероксидикарбонат или его смеси с 0,15 - 0,2 бензоина 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. 1 табл.

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.

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.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3