为PVB中间膜，3为中间层玻璃，4为最外层玻璃。
[0034]本发明的10层玻璃采用强度不等的有机玻璃，从内层到外层依次递减，弹性模量分别为 E1= 90GPa, E 2= 87.5GPa，E 3= 85GPa，E 4= 82.5GPa，E 5= 80GPa，E 6= 77.5GPa，E7= 75GPa，E8= 72.5GPa，E9= 70GPa，E10= 67.5GPa，密度均为 P = 2500kg/m3，塑性失效应变为EFG = 0.0015，厚度t = 0.42mm，泊松比u = 0.227。作为撞击直接接触区域，外层玻璃强度较低，塑性失效应变较大，从而防止撞击后加速度急剧上升，起到一定的保护作用。内层玻璃强度较高，有利于保证夹层玻璃的强度性能，有效抵抗撞击。而有机玻璃又具有比重小，耐腐蚀，隔音效果好，绝缘性好等优点，使得该夹层玻璃的性能更加优异。
[0035]本发明的各玻璃层纤维分布为各向异性，自然界中的蚕茧为了保护其内部的蚕蛹不受伤害，其蚕丝纤维方向分布为各向异性，从而能够有效抵抗来自各个方向的冲击及其他可能的伤害。利用这一特点，本发明采用玻璃纤维沿横向、纵向及45°方向各向异性分布的玻璃板，玻璃纤维沿横向、45°方向及纵向分布比例约为1.2:1.1:1.0，从而得到优异的不同方向抗冲击性能。图2中定性地展示了本发明中的薄玻璃板(厚度为0.4-0.6mm)上玻璃纤维各向异性分布的特征，其中5为玻璃纤维，6为薄玻璃板，7为纵向，8为45°方向，9为横向，由于玻璃纤维沿不同方向分布不同，从而使得整块薄玻璃板具有优异的冲击防护性能。
[0036]本发明实施例中各层中间膜均采用PVB (聚乙烯醇缩丁醛)，还可采用EVA及PU材料作为中间膜。选用的主要参数如下:弹性模量E = 0.26GPa,密度P = 1100kg/m3，泊松比u = 0.435，厚度t = 0.76mm。PVB树脂不仅具有良好的透光性和绝缘性，还具有耐磨、耐水以及耐老化的作用，同时对无机和有机玻璃具有粘结性和透光性，因此是应用于夹层玻璃的极佳中间膜材料。中间膜的应用使得夹层玻璃能在受撞击后仍然保持完整性，提高了其安全防护性能。
[0037]图3中定性地展示了传统夹层玻璃与基于蚕茧纤维分布及梯度层状结构的多层防冲击夹层玻璃在受到冲击后加速度绝对值随时间的变化情况，其中，纵坐标为加速度a的绝对值大小，横坐标为时间T，10代表传统夹层玻璃，11代表基于蚕茧纤维分布及梯度层状结构的多层防冲击夹层玻璃。从图3中可以看出，与传统夹层玻璃相比，本发明中的新型夹层玻璃在受到冲击后，加速度绝对值的波峰到来时刻延迟，并且波峰峰值较小，从而进一步提升了冲击防护性能。
[0038]提供以上实施例仅仅是为了描述本发明的目的，而并非要限制本发明的范围。本发明的范围由所附权利要求限定。不脱离本发明的精神和原理而做出的各种等同替换和修改，均应涵盖在本发明的范围之内。
【主权项】
1.一种基于蚕茧纤维分布及梯度层状结构的多层防冲击夹层玻璃，其特征在于:由强度不等的多层玻璃构成，且各层玻璃的纤维分布方向为各向异性，各层玻璃间为中间膜。2.根据权利要求1所述的一种基于蚕茧纤维分布及梯度层状结构的多层防冲击夹层玻璃，其特征在于:所述强度不等的多层玻璃是从内而外强度递减。3.根据权利要求2所述的一种基于蚕茧纤维分布及梯度层状结构的多层防冲击夹层玻璃，其特征在于:所述强度递减的规律为最内层至最外层弹性模量等间隔递减。4.根据权利要求1或2所述的一种基于蚕茧纤维分布及梯度层状结构的多层防冲击夹层玻璃，其特征在于:所述多层玻璃为7-10层。5.根据权利要求1或2所述的一种基于蚕茧纤维分布及梯度层状结构的多层防冲击夹层玻璃，其特征在于:所述多层玻璃中，每层玻璃的厚度范围为0.4-0.6mm。6.根据权利要求1或2所述的一种基于蚕茧纤维分布及梯度层状结构的多层防冲击夹层玻璃，其特征在于:所述各层玻璃的纤维分布方向的各向异性为横向、纵向及45度方向分布O7.根据权利要求1或2所述的一种基于蚕茧纤维分布及梯度层状结构的多层防冲击夹层玻璃，其特征在于:所述各层玻璃间的中间膜采用PVB材料、EVA材料或PU材料，各层中间膜厚度为0.4-0.8mm。8.根据权利要求1或2所述的种基于蚕茧纤维分布及梯度层状结构的多层防冲击夹层玻璃，其特征在于:所述的玻璃为有机玻璃。9.根据权利要求4所述的一种基于蚕茧纤维分布及梯度层状结构的多层防冲击夹层玻璃，其特征在于:所述10层玻璃采用强度不等的有机玻璃，从内层到外层依次递减，弹性模量分别为E1 = 90GPa, E2= 87.5GPa，E3= 85GPa，E4= 82.5GPa，E5= 80GPa，E6= 77.5GPa，E7= 75GPa，E8= 72.5GPa，E9= 70GPa，E10= 67.5GPa，密度均为 P = 2500kg/m3，塑性失效应变为 EFG = 0.0015，厚度 t = 0.42mm，泊松比 u = 0.227。10.一种基于蚕茧纤维分布及梯度层状结构的多层防冲击夹层玻璃制备方法，其特征在于: (1)将各层玻璃及中间膜层按要求顺序叠放于120°C-140°C环境中进行预热预压，由于各层玻璃较薄，为防止预压过程中玻璃被压坏，预压作用压强应小于0.9个大气压； (2)预热预压同时，在夹层玻璃两边采用真空管抽真空，使得各层玻璃与中间膜层形成整体。
【专利摘要】本发明公开了一种基于蚕茧纤维分布及梯度层状结构的多层防冲击夹层玻璃及制备方法，选用多层强度不等(由内而外递减)的玻璃，且各层玻璃纤维分布方向为各向异性，各层玻璃间选用的PVB等材料作为中间膜，通过高温高压或抽真空使各层玻璃粘合在一起，防止撞击后的玻璃碎片造成伤害。本发明较好的起到缓冲吸能作用，从而进一步提高现有夹层玻璃的防冲击性能，减小安全隐患。
【IPC分类】B32B5/12, B32B38/18, B32B17/10, B32B38/00, B32B37/10
【公开号】CN105172266
【申请号】
【发明人】张雯, 郭早阳, 许骏
【申请人】北京航空航天大学
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年10月16日