芳綸Ⅲ材料在防彈裝備領(lǐng)域的應(yīng)用
摘? ?要：防護(hù)材料的先進(jìn)性決定了防護(hù)裝備的先進(jìn)性，新型芳綸Ⅲ防彈材料的卓越品質(zhì)對(duì)提升個(gè)體防護(hù)裝備的高效、舒適、輕量化具有重要意義。簡(jiǎn)要介紹了國(guó)內(nèi)外常用軟質(zhì)防彈材料的優(yōu)缺點(diǎn),通過(guò)對(duì)比分析,重點(diǎn)解析了芳綸Ⅲ具有的優(yōu)異綜合性能，并以芳綸Ⅲ在防彈裝備上的應(yīng)用實(shí)例測(cè)試數(shù)據(jù)，論證了其在防彈性能及輕量化等多方面具有突出優(yōu)勢(shì)，展望了芳綸Ⅲ材料有望占領(lǐng)高端軟質(zhì)防彈裝備領(lǐng)域的至高點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：芳綸Ⅱ? ?芳綸Ⅲ? ?雜環(huán)芳綸? ?超高分子量聚乙烯? ?軟質(zhì)防彈材料

一、引言
“工欲善其事，必先利其器”，個(gè)體防護(hù)裝備的發(fā)展緊跟武器發(fā)展的步伐，并在很大程度上依賴(lài)于防護(hù)材料的發(fā)展。從金屬材料，到陶瓷材料、復(fù)合材料、高性能纖維材料、剪切增稠材料和納米材料，防護(hù)裝備材料一直向著高效、舒適、輕量化的方向發(fā)展，這對(duì)不斷提高作戰(zhàn)人員的機(jī)動(dòng)性、戰(zhàn)斗力、生存力至關(guān)重要。

據(jù)調(diào)查，我國(guó)軍警普遍配發(fā)的防護(hù)裝備還存在厚重、舒適性差等問(wèn)題，造成穿著率較低，而沒(méi)有穿著就等于沒(méi)有防護(hù)。戰(zhàn)場(chǎng)減傷模型的模擬結(jié)果顯示，身著防護(hù)裝備的重量、厚度、柔軟度等指標(biāo)直接影響軍警的機(jī)動(dòng)性，而防護(hù)裝備性能的提升受制于防護(hù)材料的性能水平。在我國(guó)只有實(shí)現(xiàn)高性能防護(hù)材料的國(guó)產(chǎn)化，才能從真正意義上提升我國(guó)軍警防護(hù)裝備的品質(zhì)。
二、目前常用防彈纖維介紹
警用防彈衣在公安部標(biāo)準(zhǔn)《GA141-2010警用防彈衣》中的解釋是，能吸收和耗散彈頭的能量、阻止穿透、減輕鈍傷并有效保護(hù)人體防護(hù)部位的一種服裝[1]。軟質(zhì)防彈衣采用高性能纖維為主要防彈材料，具有相當(dāng)?shù)娜彳浶?，其防彈機(jī)理是通過(guò)纖維應(yīng)變斷裂及緩釋沖擊波、彈頭變形等方式將能量傳播或耗散，后織物將子彈“抓住”起到防彈作用。符合《GA141-2010警用防彈衣》標(biāo)準(zhǔn)的軟質(zhì)防彈衣的防護(hù)等級(jí)分為1～3級(jí)，如需要將防彈等級(jí)提升到4～6級(jí)，一般采用在軟質(zhì)防彈層外側(cè)加裝高防護(hù)等級(jí)的防彈插板，或單獨(dú)使用防彈插板，用于增強(qiáng)防彈衣在特定區(qū)域的防彈性能。防彈插板一般采用高性能纖維層壓板、金屬板、高性能纖維與陶瓷材料復(fù)合等方式，比較厚重。因此軟質(zhì)防彈衣是軍警個(gè)體防護(hù)的重要基礎(chǔ)性裝備，而防彈材料對(duì)防彈衣的性能起著決定性影響。
目前國(guó)內(nèi)外普遍采用的高性能防彈纖維主要有芳綸和超高分子量聚乙烯。

（一）芳綸系列
芳綸是由芳香族聚酰胺樹(shù)脂紡成的纖維，1972年首先由美國(guó)杜邦公司研制成功，隨后俄羅斯、荷蘭、日本及我國(guó)都研制出具有抗彈性能的高性能芳綸纖維。
我國(guó)將芳綸纖維劃分為[2]：
·芳綸Ⅰ，也稱(chēng)芳綸14，指聚對(duì)苯甲酰胺（PBA）纖維；
·芳綸Ⅱ，也稱(chēng)芳綸1414，指聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺（PPTA）纖維；
·芳綸Ⅲ，也稱(chēng)雜環(huán)芳綸，指雜環(huán)芳香族聚酰胺纖維。
芳綸復(fù)合防彈材料是由芳綸或織物增強(qiáng)樹(shù)脂基體制成的一類(lèi)抗彈復(fù)合材料，其中應(yīng)用普遍的是采用高速干濕法紡絲工藝生產(chǎn)的芳綸Ⅱ，主要品牌產(chǎn)品有：
·美國(guó)杜邦公司的Kevlar○R系列；
·日本帝人公司的Twaron○R系列（2000年之前為荷蘭阿克蘇公司所有）；
·俄羅斯的Terlon○R系列；
·中國(guó)的Taparan○R、Staramid F-2等。
芳綸Ⅱ纖維的顏色為淺金黃色，如圖1所示。
芳綸Ⅱ的主要缺點(diǎn)是：耐光性差，曝露于可見(jiàn)光和紫外線時(shí)會(huì)產(chǎn)生光致降解，導(dǎo)致力學(xué)性能下降和顏色變化，而且其抗壓強(qiáng)度低、吸濕性強(qiáng)，吸濕后纖維降強(qiáng)大，需密封保存。
芳綸Ⅲ，也稱(chēng)為雜環(huán)芳綸，其卓越品質(zhì)將高性能纖維復(fù)合防彈材料的性能大幅提升，隨著近年來(lái)國(guó)產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)的突破和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，我國(guó)于2015年開(kāi)始已經(jīng)將芳綸Ⅲ應(yīng)用于軍警防護(hù)裝備之中。
（二）超高分子量聚乙烯纖維
超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纖維是繼碳纖維、芳綸之后第三個(gè)取得大批量市場(chǎng)應(yīng)用的高性能纖維[3]。該材料首先由荷蘭DSM公司開(kāi)發(fā)，1979年獲得專(zhuān)利。UHMWPE纖維力學(xué)性能優(yōu)異，其強(qiáng)度和模量都很高，且密度是高性能纖維中低的,使其具有極高的比強(qiáng)度和比模量,在高速?gòu)椡铔_擊下，其能量吸收率約是芳綸Ⅱ的兩倍；同時(shí)，其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，耐光性比芳優(yōu)異，對(duì)水、酸、堿等介質(zhì)均極穩(wěn)定，抗老化性能強(qiáng)，吸濕性小,不受環(huán)境影響，抗彈性能優(yōu)異。UHMWPE纖維顏色為白色。

UHMWPE纖維的缺點(diǎn)是：耐熱性較差，熔點(diǎn)為140℃，且易蠕變，與聚合物基體粘結(jié)性差。蠕變是材料在恒定壓力作用下，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，材料產(chǎn)生持續(xù)形變的過(guò)程。在80℃左右，UHMWPE纖維的強(qiáng)度和模量與室溫時(shí)相比下降約30%，并且會(huì)發(fā)生蠕變；到140℃以上，纖維會(huì)直接熔化。UHMWPE纖維的蠕變現(xiàn)象比較明顯，影響了其在高溫條件下的使用。
三、芳綸Ⅲ材料的發(fā)展現(xiàn)狀
對(duì)于防彈用芳綸材料，美國(guó)及歐洲應(yīng)用的主要是芳綸Ⅱ（如kevlar、Twaron），而俄羅斯應(yīng)用的是芳綸Ⅲ系列（如Armos、Rusar），其綜合性能遠(yuǎn)超芳綸Ⅱ，在芳香族聚酰胺系列中排名，而且不存在UHMWPE纖維的耐熱性差與易蠕變等問(wèn)題，用芳綸Ⅲ制造的防彈裝備更輕、更薄。同時(shí)，芳綸Ⅲ作為非常重要的戰(zhàn)略物資，在國(guó)防、航空航天領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價(jià)值，目前只有俄羅斯和中國(guó)能工業(yè)化生產(chǎn)。
回顧芳綸Ⅲ的發(fā)展史，盡管俄羅斯率先開(kāi)發(fā)的芳綸Ⅲ與Kevlar（屬芳綸Ⅱ）基本同期（均在1970年代）起步,且性能占有優(yōu)勢(shì)，但由于受體制、資金和技術(shù)等方面的限制，導(dǎo)致俄羅斯芳綸Ⅲ生產(chǎn)成本高，產(chǎn)業(yè)化水平低、規(guī)模小。當(dāng)Kevlar大舉進(jìn)軍國(guó)際市場(chǎng)并廣泛應(yīng)用于民用領(lǐng)域，產(chǎn)量達(dá)到數(shù)萬(wàn)噸時(shí),芳綸Ⅲ卻仍集中應(yīng)用于航天、導(dǎo)彈和宇航設(shè)備等高尖端領(lǐng)域。
俄羅斯芳綸Ⅲ品種有Armos、Rusar等，其中Rusar在防彈方面處于領(lǐng)先地位，是世界公認(rèn)的好的防護(hù)材料之一，但其對(duì)中國(guó)禁運(yùn)和技術(shù)封鎖。我國(guó)在1998年根據(jù)國(guó)家軍工需要開(kāi)始進(jìn)行芳綸Ⅲ的研發(fā)，并于2005年由中藍(lán)晨光化工研究設(shè)計(jì)院率先研制成功，其商品名為STARAMID F-3。經(jīng)過(guò)幾年的技術(shù)攻堅(jiān)，目前國(guó)產(chǎn)芳綸Ⅲ拉伸強(qiáng)度達(dá)到5.0GPa，彈性模量達(dá)130GPa～160GPa，性能居國(guó)內(nèi)批產(chǎn)有機(jī)纖維之首，達(dá)到俄羅斯Rusar批產(chǎn)產(chǎn)品水平。圖3所示是俄羅斯芳綸Ⅲ長(zhǎng)絲，圖4所示是國(guó)產(chǎn)芳綸Ⅲ長(zhǎng)絲（STARAMID F-3），兩者在顏色上具有差異，俄羅斯芳綸Ⅲ呈棕色而國(guó)產(chǎn)芳綸Ⅲ（STARAMIDF-3）呈金黃色，如
一直以來(lái)，芳綸Ⅲ的獨(dú)特性都被各國(guó)防彈專(zhuān)家所認(rèn)可[4]，美國(guó)學(xué)者報(bào)道了對(duì)俄羅斯Rusar材料的研究結(jié)果，指出其纖維的動(dòng)態(tài)強(qiáng)度超過(guò)了著名的PBO材料。Rusar防彈纖維也被英國(guó)、德國(guó)等檢測(cè)機(jī)構(gòu)反復(fù)測(cè)試，結(jié)果顯示其性能在同類(lèi)產(chǎn)品中優(yōu)。同時(shí)，國(guó)際防彈市場(chǎng)調(diào)研報(bào)告指出，來(lái)自Rusar的防彈制品處于世界頂尖地位。英國(guó)利茲大學(xué)的科學(xué)家經(jīng)過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論：Rusar纖維的穩(wěn)定性是杜邦公司kevlar和帝人公司Twaron的2～2.5倍。圖6所示為Rusar應(yīng)用于防彈頭盔和防彈衣等裝備。
國(guó)產(chǎn)芳綸Ⅲ的研制成功，使我國(guó)成為繼俄羅斯之后第二個(gè)擁有該技術(shù)的國(guó)家。目前國(guó)產(chǎn)芳綸Ⅲ正通過(guò)改進(jìn)工藝流程，采取節(jié)能、降耗，減排等措施提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本并擴(kuò)大產(chǎn)能，使芳綸Ⅲ成為高性?xún)r(jià)比的防護(hù)材料，能夠在防彈領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用，這也將大力提升我國(guó)防護(hù)裝備的水平。
四、芳綸Ⅲ材料特性解析
與芳綸Ⅱ相比，芳綸Ⅲ的分子結(jié)構(gòu)更復(fù)雜、力學(xué)性能更優(yōu)異。芳綸Ⅱ與芳綸Ⅲ在化學(xué)結(jié)構(gòu)上的區(qū)別如圖7所示。芳綸Ⅲ是一種具有雜環(huán)結(jié)構(gòu)的三元共聚對(duì)位芳香族聚酰胺纖維,由對(duì)苯二胺、對(duì)苯二甲酰氯、含有雜環(huán)結(jié)構(gòu)的二胺等三種單體共縮聚而成，故稱(chēng)芳綸Ⅲ，也稱(chēng)雜環(huán)芳綸[5]。芳綸Ⅲ的雜環(huán)結(jié)構(gòu)使其具有超高強(qiáng)度和超高模量，并且在耐高溫、耐沖擊、耐磨損、透波等方面均具有優(yōu)異性能，而且也更有利于纖維與樹(shù)脂的復(fù)合，從而綜合抗彈性能更優(yōu)異。另外，芳綸Ⅲ還克服了芳綸Ⅱ、PBO纖維的耐紫外性能較差等缺點(diǎn)，可以說(shuō)芳綸Ⅲ是當(dāng)今世界上已批產(chǎn)的綜合性能好的有機(jī)纖維。
（一）力學(xué)性能
芳綸Ⅲ超高的拉伸斷裂強(qiáng)度是其防彈性能優(yōu)異的根本原因。防彈纖維的斷裂強(qiáng)度越高，纖維的斷裂能量吸收率越大，則纖維的防彈性能越好。圖8是國(guó)產(chǎn)芳綸Ⅲ（StaramidF-358）與帝人公司芳綸Ⅱ（Twaron 2000）的力學(xué)性能比較。從圖中可以看出兩種纖維的斷裂伸長(zhǎng)率相差不大，均小于3.5%，但國(guó)產(chǎn)芳綸Ⅲ（StaramidF-358）的拉伸強(qiáng)度比帝人公司芳綸Ⅱ（Twaron 2000）高出了約40%[6]。
此外，苯并咪唑雜環(huán)結(jié)構(gòu)的引入還有利于提升芳綸Ⅲ纖維與樹(shù)脂的復(fù)合性能。相較于芳綸Ⅱ，芳綸Ⅲ纖維與樹(shù)脂間能形成更高的機(jī)械式結(jié)合力和更強(qiáng)的范德華力物理吸附作用，有利于增強(qiáng)纖維與樹(shù)脂間的界面結(jié)合力。圖9所示是幾種不同芳綸材料的力學(xué)性能比較，芳綸Ⅲ拉伸強(qiáng)度范圍為4.7GPa～5.5GPa，比芳綸Ⅱ纖維高出30％～50％，芳綸Ⅲ彈性模量的范圍是120GPa～150GPa，僅次于鋼絲和碳纖維，且芳綸Ⅲ的密度僅為1.43g/cm3～1.45g/cm3，屬于真正的輕質(zhì)高強(qiáng)材料。
（二）耐熱性能
芳綸Ⅲ具有良好的耐熱性，其典型熱失重曲線如圖10所示?？梢钥闯觯季]Ⅲ在200℃環(huán)境下仍能保持較好的力學(xué)性能，在氮?dú)猸h(huán)境中溫度達(dá)到538℃時(shí)或在空氣環(huán)境中溫度達(dá)到520℃時(shí)才會(huì)分解，具有非常好的熱穩(wěn)定性[7]。
同時(shí)，芳綸Ⅲ比芳綸Ⅱ具有更優(yōu)異的耐熱老化性能。圖11所示為芳綸Ⅲ與芳綸Ⅱ熱老化曲線的比較，顯示了芳綸Ⅲ與芳綸Ⅱ在220℃條件下放置800小時(shí)后拉伸強(qiáng)度的變化情況。結(jié)果表明，在高溫條件下芳綸Ⅲ較芳綸Ⅱ（Kevlar）的強(qiáng)度保持率高，強(qiáng)度下降趨勢(shì)更平緩。同時(shí)，測(cè)試兩種材料在240℃空氣中放置3小時(shí)后的纖維強(qiáng)度保持率，結(jié)果表明芳綸Ⅲ強(qiáng)度保持率達(dá)92%，而芳綸Ⅱ（Kevlar）僅為82%。
此外，芳綸Ⅲ除具有突出的耐熱性能外，還具有優(yōu)異的耐低溫性能。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，芳綸Ⅲ在－40℃條件下放置4小時(shí)后，測(cè)試其纖維的斷裂強(qiáng)度與室溫時(shí)相比幾乎無(wú)變化（如表1所示）。
（三）耐紫外線性能
紫外線對(duì)芳綸Ⅲ有一定影響。芳綸Ⅲ長(zhǎng)時(shí)間暴露于紫外線下，力學(xué)性能會(huì)降低，但相較于芳綸Ⅱ，芳綸Ⅲ強(qiáng)度下降趨緩。將國(guó)產(chǎn)芳綸Ⅲ（StaramidF-358）與帝人公司芳綸Ⅱ（Twaron 2000）在紫外線下進(jìn)行穩(wěn)定性比較，采用340nm紫外線不噴水照射360小時(shí)（紫外老化測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)：GB/T16585-1996），結(jié)果表明芳綸Ⅲ的拉伸強(qiáng)度僅下降7%，而芳綸Ⅱ強(qiáng)度下降15%，如圖12所示。對(duì)于防彈芯片來(lái)說(shuō)，若將其密封于抽真空的黑色不透光、不透水、強(qiáng)度較高的防水布套中后，更是極大降低了光照對(duì)防彈芯片的影響。
（四）其它性能
芳綸Ⅲ具有優(yōu)異的阻燃特性，其極限氧指數(shù)高達(dá)42，且離開(kāi)火焰不燃燒。另外，芳綸Ⅲ具有良好的耐濕性，可以長(zhǎng)時(shí)間使用而不改變屬性。如表2所示，中藍(lán)晨光的高模芳綸Ⅲ（F-358）的回潮率僅為1.8%，而芳綸Ⅱ的回潮率較高，耐濕性較差，濕態(tài)下芳綸Ⅱ的性能會(huì)迅速降低。
五、芳綸Ⅲ防彈材料性能分析
（一）防彈性能優(yōu)勢(shì)
高性能芳綸材料應(yīng)用于防彈裝備，通常采用兩種形式：一是將芳綸長(zhǎng)絲單向平行排列并用特殊熱塑性樹(shù)脂黏結(jié)，再經(jīng)0°/90°正交，復(fù)合層壓制成UD無(wú)緯布，再用UD無(wú)緯布經(jīng)疊層制成軟體防彈芯片；二是將芳綸長(zhǎng)絲織成的機(jī)織布或制成UD無(wú)緯布，再疊層用樹(shù)脂固化，制成防彈頭盔或防彈插板。因此，芳綸機(jī)織布或UD無(wú)緯布性能的優(yōu)劣是決定防彈裝備性能的直接因素。
由芳綸Ⅲ制成的機(jī)織布力學(xué)性能優(yōu)異，如表3所示。該平紋機(jī)織物采用多尼爾（DORNIER）劍桿織機(jī)織造而成，對(duì)比測(cè)試結(jié)果表明：在相同面密度條件下，芳綸Ⅲ機(jī)織布的經(jīng)緯向斷裂強(qiáng)度較芳綸Ⅱ機(jī)織布高20～30%。
另外，不同材料的防彈性能可以用比吸能值SEA來(lái)表征[8]。SEA值越高就表示該防彈材料吸收這種彈的動(dòng)能高，則此材料的防彈性能更好。與芳綸Ⅱ和UHMWPE材料相比，芳綸Ⅲ防彈材料具有更高的比吸能值，因此具有更優(yōu)異的耐沖擊性和防彈性能[9]。
（二）輕量化優(yōu)勢(shì)
芳綸Ⅲ材料良好的綜合性能不僅體現(xiàn)在其優(yōu)異的抗彈性能上，在輕量化方面也有出色的表現(xiàn)。芳綸Ⅲ防彈材料具有高強(qiáng)度、高韌性、抗沖擊等優(yōu)異性能，可為防彈衣、防彈頭盔、防彈盾牌、復(fù)合裝甲等提供更輕、更強(qiáng)、更安全的保護(hù)[10]。
有研究表明：相比其它防彈材料，芳綸Ⅲ減重效果明顯。2007年12月美國(guó)堪薩斯州威奇托測(cè)試實(shí)驗(yàn)室的研究結(jié)果表明，由芳綸Ⅲ制備的盔甲板的面密度比kevlar板低27%，但其防彈性能卻比kevlar板高出了12%[4]。許多國(guó)際專(zhuān)家也將芳綸Ⅲ和芳綸Ⅱ（Kevlar, Twaron)以及UHMWPE材料（Spectra, Dyneema）進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)芳綸Ⅲ防彈材料在防護(hù)領(lǐng)域具有更顯著的減重空間，其防彈性能在同類(lèi)產(chǎn)品中屬優(yōu)，處于國(guó)際防彈制品的頂尖地位。
總之，用芳綸Ⅲ制造的防彈裝備不僅抗沖擊性能更好，更輕薄，且耐熱性?xún)?yōu)異，在高溫條件下拉伸強(qiáng)度度幾乎不受影響，不存在UHMWPE材料高溫蠕變導(dǎo)致的性能下降，是作為軍事防彈裝備的理想材料。
六、芳綸Ⅲ材料在防彈裝備中的應(yīng)用
芳綸Ⅲ防護(hù)材料在防彈性能及輕量化方面具有的突出優(yōu)勢(shì)，對(duì)提升軍警防護(hù)裝備的品質(zhì)具有重要而深遠(yuǎn)的意義。鑒于此，軍委后勤保障部軍需裝備研究所率先開(kāi)展了芳綸Ⅲ的應(yīng)用研發(fā)工作，積累了大量的對(duì)比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，為芳綸Ⅲ在防護(hù)裝備領(lǐng)域的應(yīng)用做出了突出的貢獻(xiàn)，奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，并成功應(yīng)用于武警防護(hù)裝備中。緊隨其后，公安部研究所也開(kāi)展了芳綸Ⅲ在警用防護(hù)裝備領(lǐng)域的應(yīng)用開(kāi)發(fā)工作，并于2016年推出芳綸Ⅲ系列防彈裝備，注冊(cè)商標(biāo)為“金蟬甲”，為國(guó)產(chǎn)芳綸Ⅲ材料在警用防護(hù)裝備領(lǐng)域的應(yīng)用開(kāi)創(chuàng)了先河。
（一）芳綸Ⅲ軟質(zhì)防彈衣
設(shè)計(jì)高性能防彈衣時(shí)，必須綜合考慮防穿透和防鈍傷兩方面的功能，而防彈材料是決定防彈衣性能的關(guān)鍵因素，防彈材料的性能與纖維本身性能、織物結(jié)構(gòu)、樹(shù)脂基體種類(lèi)以及產(chǎn)品的成型工藝都有很大的關(guān)系。
公安部研究所研制的芳綸Ⅲ“金蟬甲”防彈衣的防彈芯片采用國(guó)產(chǎn)芳綸Ⅲ（中藍(lán)晨光STARAMID F-3）材料，通過(guò)特定樹(shù)脂體系和獨(dú)特加工工藝制成UD無(wú)緯布疊合而成。圖13是芳綸Ⅲ“金蟬甲”防彈衣的打靶測(cè)試結(jié)果局部圖，子彈變形后留在防彈層中，被防彈芯片牢牢“抓住”。經(jīng)公安部特種警用裝備質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心全項(xiàng)檢測(cè)，產(chǎn)品達(dá)到《GA 141-2010 警用防彈衣》標(biāo)準(zhǔn)。
芳綸Ⅲ“金蟬甲”防彈衣與防護(hù)等級(jí)相同的UHMWPE、芳綸Ⅱ防彈衣相比，在減重效果和輕薄程度等方面都具有明顯的優(yōu)勢(shì)。以滿(mǎn)足《GA141-2010警用防彈衣》標(biāo)準(zhǔn)的2級(jí)防彈衣為例，在減重方面，“金蟬甲”防彈衣芯片重量約１kg，比采用帝人公司TAWARON2000纖維制備的芳綸Ⅱ防彈衣輕33%，比采用各種不同品牌的UHMWPE纖維制得的防彈衣輕11%～43%，減重效果明顯；在輕薄程度方面，“金蟬甲”防彈衣2級(jí)防彈芯片厚度不足５mm，整體結(jié)構(gòu)輕薄隱蔽，是目前國(guó)內(nèi)同等級(jí)防彈衣中薄的。
總之，國(guó)產(chǎn)芳綸Ⅲ軟質(zhì)防彈衣的研制成功對(duì)有效減輕了作戰(zhàn)人員的負(fù)擔(dān),提高機(jī)動(dòng)性、提高穿著率和戰(zhàn)斗力具有重要意義。
（二）芳綸Ⅲ防彈頭盔
防彈頭盔是指能夠吸收和耗散彈頭能量，阻止穿透、減輕鈍傷并有效保護(hù)人體頭部的裝備[11]。受限于防彈材料的防彈性能和頭盔重量，目前國(guó)產(chǎn)防彈頭盔的防彈等級(jí)普遍只能達(dá)到防彈衣的2級(jí)水平。由于UHMWPE纖維復(fù)合黏結(jié)技術(shù)難度大，且在耐熱性、剛性等方面比芳綸頭盔稍遜一籌，目前在非金屬防彈頭盔市場(chǎng)上還無(wú)法取代芳綸頭盔的主導(dǎo)地位。芳綸Ⅲ防彈材料的研發(fā)成功，為提升防彈頭盔的防彈等級(jí)提供了契機(jī)。目前更高防彈等級(jí)的芳綸Ⅲ防彈頭盔已經(jīng)研發(fā)成功，其防彈性能好、重量輕、綜合防護(hù)性能高，較相同防彈性能的芳綸Ⅱ防彈頭盔減重20～30%。圖14所示為我國(guó)2015年9.3閱兵中武警特戰(zhàn)分隊(duì)使用了國(guó)產(chǎn)新型芳綸Ⅲ防彈頭盔。
隨著高性能纖維材料技術(shù)的不斷發(fā)展，防彈頭盔的性能也得到了不斷提升，防彈頭盔不僅要求有優(yōu)異的防彈性能和良好的佩戴舒適性，同時(shí)較小的變形可以避免對(duì)頭部形成非貫穿性鈍傷，輕型化更能夠有效提高戰(zhàn)爭(zhēng)中軍隊(duì)的快速反應(yīng)能力、戰(zhàn)斗力和防護(hù)能力，芳綸Ⅲ防彈頭盔的成功研制具有非常重要的意義。
（三）芳綸Ⅲ防彈裝甲
近十幾年來(lái),坦克車(chē)輛防護(hù)系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)是輕量化和材料的多功能化。芳綸Ⅲ防彈裝甲滿(mǎn)足裝甲輕量化的需求，能廣泛應(yīng)用于武裝直升機(jī)、武裝運(yùn)輸機(jī)、坦克、戰(zhàn)略導(dǎo)彈、步兵武器、艦艇的彈道倉(cāng)、指揮倉(cāng)等裝甲兵器，能有效提高車(chē)輛的機(jī)動(dòng)性能。例如，新設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的三明治結(jié)構(gòu)裝甲披掛用防彈材料（如圖15所示），采用芳綸Ⅲ與UHMWPE纖維的復(fù)合材料，在相同防護(hù)性能下相較于5mm厚的瑞典SWEBOR PRO500鋼板結(jié)構(gòu)減重達(dá)65%以上，能有效提高坦克車(chē)輛的戰(zhàn)場(chǎng)生存能力及機(jī)動(dòng)性能。同時(shí)，裝甲外側(cè)的芳綸Ⅲ材料能有效防火阻燃，抵擋150℃以上的高溫沖擊和有效抵抗裝甲變形，具有防輻射、透波能力好、耐高低溫、阻燃等要求，滿(mǎn)足《GJB6109-2007防彈板軍用方艙通用規(guī)范》[12]要求。
此外，采用芳綸Ⅲ與UHMWPE纖維相結(jié)合的新裝甲防彈披掛結(jié)構(gòu)，在提高防護(hù)性能和裝甲環(huán)境適應(yīng)性的同時(shí)，制造成本低，滿(mǎn)足批量型號(hào)列裝需求。由于芳綸Ⅲ優(yōu)異的綜合性能，我國(guó)已將其廣泛運(yùn)用在國(guó)防航天航空工業(yè)中。
七、總結(jié)
“誰(shuí)掌握了新材料，誰(shuí)就掌握了未來(lái)”，針對(duì)日益嚴(yán)峻的反恐形勢(shì)，我國(guó)對(duì)個(gè)體防護(hù)裝備的保障工作提出了更高的要求。2016年全國(guó)公安機(jī)關(guān)警務(wù)保障工作會(huì)議上明確指出公安裝備必須服務(wù)實(shí)戰(zhàn)需求，這直接關(guān)系到公安機(jī)關(guān)戰(zhàn)斗力的生成，要大力推動(dòng)警用裝備從“量”的增長(zhǎng)向“質(zhì)”的躍升轉(zhuǎn)型，使配備的裝備“活起來(lái)、動(dòng)起來(lái)、用起來(lái)”，推動(dòng)裝備轉(zhuǎn)化為實(shí)際戰(zhàn)斗力。會(huì)議要求警用裝備建設(shè)要貫徹質(zhì)量就是生命的理念，推動(dòng)警用裝備產(chǎn)業(yè)供給結(jié)構(gòu)向中高端升級(jí)；提升警用裝備國(guó)產(chǎn)化水平，打造具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、良好市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的警用裝備名牌產(chǎn)品。
國(guó)產(chǎn)芳綸Ⅲ防彈裝備在防彈性能、輕量化等方面具有的突出優(yōu)勢(shì)，對(duì)從真正意義上提高我國(guó)軍警防彈裝備的性能具有重大價(jià)值。隨著芳綸Ⅲ材料應(yīng)用潛力不斷提升，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，國(guó)產(chǎn)芳綸Ⅲ有望占領(lǐng)高端軟質(zhì)防彈裝備領(lǐng)域的至高點(diǎn)。