[发明专利]耐冲击复合制品

说明书

发明领域

本发明涉及包含酸共聚物和织物的轻型装甲复合结构，其中所述织物包含耐冲击纤维。

发明背景

已知的防弹制品包括例如防弹背心、头盔、直升机和其它军事装备的结构件、车辆面板、公文包、包含高强度纤维的雨衣和雨伞。常规使用的纤维包括芳族聚酰胺纤维(如聚(苯二胺对苯二甲酰胺))、石墨纤维、尼龙纤维、陶瓷纤维、玻璃纤维等。对于许多应用如防弹背心或背心部件，纤维用于被织造的或被针织的织物中。可以将纤维包封在或嵌入基质材料中。

也可将酚醛树脂或改性聚酯加入到这些高应变防弹织物中以便形成其中树脂只能防水的复合物。通常加入可增强与高应变、高韧度纤维(如Kevlar)的非键作用的非键橡胶胶乳，以便使高应变纤维在受到冲击时立即脱离复合基质并且沿其长度张紧，从而在尽可能大的区域上承载冲击载荷。因此提高了防弹织物叠堆的阻止能力。

离聚物已用于形成具有防弹纤维的复合物。US 4,879,165中公开了一种包含多个区的装甲结构或高冲击结构，其中至少一个区包含挤出的离聚物树脂。例如，通过将乙烯-甲基丙烯酸或乙烯-丙烯酸的共聚物与包含至少一个R--CH₂--NH₂基的聚胺混合得到‘165发明的一种离聚物或离聚物树脂，其中R可包含：(--CH₂ NH₂)_x；(--NH₂)_x；或(R′R″NH)_y，其中x＝1或更大，y＝0或更大。R′和R″可为任何有机基团。

本发明人公开了防弹性能显著优于本领域现有技术的组合物。

发明概述

本发明涉及耐冲击复合制品，包括层叠在一起的一个或多个叠堆，每个叠堆包括两个或更多个纤维层，并且在至少两个纤维层之间设置有不可熔融加工的离聚物，其中不可熔融加工的离聚物为至少85％被中和的并且在ASTM D1238的190℃熔流测试中具有＜0.05g/10min的熔流指数。

在另一个实施方案中，本发明涉及制备防弹复合制品的方法，包括以下步骤：

(i)通过将含水离聚物分散体涂层涂覆到防弹纤维层的一面或两面上来制备第一涂覆的纤维层；

(ii)在20℃和200℃之间的温度下使所形成的第一涂覆的纤维层基本上干燥；

(iii)通过以使得离聚物涂层至少设置在第一纤维层与第二纤维层之间的方式铺放用步骤(i)和(ii)的方法制备的第二涂覆的纤维层来形成复合织物；

(iv)用步骤(iii)的方式将后续的涂覆纤维层铺放到复合纤维层上，直到形成具有所需层数的涂覆纤维层的多层复合制品，其中多层复合制品中固体离聚物的重量分数介于5和16％之间；以及

(v)任选地，但优选地，在约120℃和200℃之间的温度下以约200-8000磅/平方英寸的压力将上述步骤(iv)中形成的复合制品挤压约5至30分钟。

该方法还可包括对在步骤(i)中形成的涂覆纤维层施加压力的步骤。

该方法还可包括重复上述步骤(iv)，直到复合制品包括介于15个和200个之间，或优选地40个至80个涂覆织物层的步骤。

发明详述

本发明涉及包括两个或更多个纤维织物层叠堆和一个离聚物层的耐冲击复合制品，所述纤维织物层可以在纤维上进行防护处理，离聚物层设置在至少一些织物层之间。离聚物优选地包含烯烃酸乙烯共聚物。离聚物为至少85％被中和的，优选地至少95％被中和的，更优选地至少100％被中和的。中和是指离聚物或烯烃酸共聚物中存在的无机阳离子的含量，高中和度会产生具有在190℃或甚至200℃下测得的非常低的熔流指数(MFI)的熔融聚合物。通常已知的是，MFI小于0.1g/10min的聚合物太粘稠，在常见方法中是不可熔融加工的，如熔融挤塑、挤出、注射成型等。与基本上100％被中和的不可熔融加工的离聚物的极高或无限熔融粘度对应的低熔体流动可提供新型层合物。由于复合制品热固结期间的低熔体流动，即使织物被树脂浸渍的程度非常低，仍可提供极其良好的防弹性能。

所谓“复合制品”是指任何类型的构造，例如面板，不论是平的还是本发明所述的其它构造。复合制品还可包括用本发明形成或模制的产品，例如头盔。本发明的复合制品可包含离聚物，所述离聚物继而包含介于5摩尔％和15摩尔％之间的酸，优选地介于8摩尔％和12摩尔％之间的酸。