[发明专利]具有应变响应的粘性液体聚合物的织物

说明书

发明背景

1.发明领域

本发明涉及织物，该织物具有在其上施加低玻璃转化温度的粘性聚合物粘合剂的纤维结构。

2.相关技术描述

现有的由纺机织织物制成的软质防弹衣体系需要高单位面积的重量密度，部分是为了达到NIJ标准0101.04 Rev.A要求的低于44mm的背面变形(BFD)。BFD是钝伤的指示标志，BFD越低，免受钝伤的保护性越好。尽管很多软质防弹衣结构可充分地阻止弹道发射体，但与钝伤有关的冲击仍可导致重大伤害或死亡。因此，高端轻质防护衣通常使用带有大量无纺层压结构的机织织物的混合体，如Honeywell的Goldflex^或Spectrashield^。

美国专利5776839公开了将膨胀性干粉与由炭黑、热解法二氧化硅(纳米二氧化硅)和少量粘合剂“胶水”组成的典型组合物一起施用到防弹纤维和织物上。

美国专利5229199考察了涂有粘合改性剂并且嵌入基质树脂的机织芳族聚酰胺织物的刚性复合材料。降低的摩擦和弱化的界面产生改善的弹道性能。如果在织物中的摩擦太大或如果基质太硬，则会严重损伤防弹性。

Lee，Y.S.等(N.J.Advanced Body Armor Utilizing Shear Thickening Fluids，23^rdArmy Science Conference，2002)考察了在弹道纤维上粘连的粒子的剪切增稠悬浮液。

美国专利4678702公开了一种在加热和加压条件下使Surlyn流入并包裹住Kevlar织物的纱线，从而由Kevlar织物层和Surlyn层粘合在一起形成的保护性层压材料。

由于高劲度、浸渍所需的加工条件的结合以及缺乏某种弹道效果显著的材料，如Kevlar，在整个体系中浸有固体粘合剂，如聚乙烯膜的织物可导致显著的抗穿透性损失，所述Kevlar是一种芳族聚酰胺，可从E.I.du Pont de Nemoursand Co，Wilmington，DE(DuPont)获得。

基于机织织物的软质防弹衣通常表现出大的BFD，因此需要较高的基重以符合NIJ标准0101.04 Rev.A。例如，现有的由100％机织Kevlar^制成的防弹衣重量可超过1.0psf来达到NIJ标准下的II级保护水平。一些膜浸渍的织物(如那些浸渍了聚乙烯膜的织物)通常与未处理的织物层一起使用，其中浸渍层置于更接近身体处来控制BFD。需要这样的混合体系以便于补偿由膜层压带来的重量增加，并使组件的整体劲度最小。尽管如此，这样的解决方法经常显著地损害防弹性能。

发明概述

本发明涉及由多个织物层制成的抗穿透性制品，所述织物层包括纤维和一种聚合物，该聚合物的玻璃化转变温度在-40℃到约0℃范围内，并且20℃时的零剪切熔融粘度为约2×10⁶到约10¹³泊，所述制品的表面密度小于1.5lb/ft²(90.5g/m²)，并且所述聚合物占织物的约1wt％到约8wt％。

发明详述

本发明提供通过掺入应变响应的粘性液体聚合物来显著降低用于软质防弹衣体系的机织织物体系的表面密度，如在共同未决的美国专利申请中描述的，该申请受让给杜邦公司，在本国指定为KB-4800。这种体系在V₅₀和BFD之间具有出色的平衡。

已证明采用本发明可使基重从约1磅每平方英尺(psf)(60.3g/m²)降到约0.84psf(50.7g/m²)，降低了约20％。除了BFD降低到远低于44mm外，V₅₀保持相对不受影响，尽管使用较少的弹道效果显著的Kevlar^层，由此允许基重降低。V₅₀是子弹的一半完全被板阻止，另一半穿透该板时的临界速度，单位为米每秒(m/s)。