[发明专利]防弹材料

说明书

抗背衬变形和弹道贯穿的防弹复合材料制品。多个复合材料彼此连接以使得各相邻复合材料中的纤维在不同角度下取向。各复合材料具有至少大约100 g/m²的面密度，其中弹击面复合材料的面密度大于整个多复合材料制品的总面密度的一半。

发明背景。

技术领域

本技术涉及具有改善的抗背衬变形性以及优异的弹道贯穿阻力的防弹复合材料制品。

现有技术描述

防弹制品如防弹背心、头盔、汽车面板和军事装备的结构元件通常由包含高强度纤维的复合装甲制成。通常用于制造复合装甲的高强度纤维包括聚乙烯纤维、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、玻璃纤维等等。对于某些应用，该纤维成型为机织或针织织物。对于其它应用，该纤维涂有聚合粘合剂材料并成型为非织造织物。

各种防弹构造是已知的，可用于形成硬质或软质装甲制品如头盔、面板和背心。例如，美国专利4,403,012、4,457,985、4,613,535、4,623,574、4,650,710、4,737,402、4,748,064、5,552,208、5,587,230、6,642,159、6,841,492、6,846,758（其均经此引用并入本文）描述了包含由诸如伸展链超高分子量聚乙烯的材料制成的高强度纤维的防弹复合材料。这些复合材料表现出不同程度的对高速射弹如子弹、炮弹、弹片等等的防弹性。

复合装甲的防弹性能的两种主要措施是弹道贯穿阻力和钝性创伤（“创伤”）阻力。弹道贯穿阻力的通用表征方法是V₅₀速度，这是实验得出的、统计计算的冲击速度，在该速度下射弹预期有50%的概率完全穿透装甲和有50%的概率完全被装甲阻止。对于相等面密度（即复合装甲的重量除以表面积）的复合材料，该V₅₀越高，该复合材料的穿透阻力越好。

无论高速射弹是否穿透装甲，当该射弹接触该装甲时，该冲击也会在冲击区域处令该防弹衣挠曲，可能导致严重的非穿透性钝性创伤伤害。子弹冲击造成的防弹衣挠曲深度的量度称为背衬凹陷度（backface signature，“BFS”），在本领域中也称为背衬变形或创伤凹陷度（trauma signature）。可能造成的钝性创伤伤害有可能像子弹完全穿透装甲并进入身体时那样对个体是致命的。这尤其发生在头盔装甲领域，其中被阻止的子弹造成的瞬时凸出仍可以穿过头盔下方的颅骨平面并造成使人衰弱或致命的脑损伤。因此，在本领域需要同时具有优异的V₅₀防弹性能以及低背衬凹陷度的防弹复合材料。

已知的是，纤维复合装甲的V₅₀防弹性能与该复合材料的构成纤维的强度直接相关。提高纤维强度性质如韧度和拉伸模量已知与提高V₅₀速度相关。但是，随着提高的纤维强度性质在背衬凹陷度降低方面的相应改善还没有类似的认识。通常，通过结合高V₅₀织物复合材料与吸收冲击能量而不是将其传递给使用者的吸能背衬材料如减能泡沫或蜂窝材料来实现背衬变形降低。但是，此类背衬材料通常向装甲制品增加过度的体积和/或重量并由此不是非常适用于防弹衣应用。

考虑到这些问题，在本领域始终需要具有优异的弹道贯穿阻力以及低背衬凹陷度性能的改善的装甲解决方案。本发明对此需要提供解决方案。

发明概述

所提供的是一种防弹材料，包含：

包含多个非织造纤维层片的第一复合材料，所述多个纤维层片是固结的；该纤维层片各自包含多个单向取向纤维，所述纤维具有7克/旦或更大的韧度和150克/旦或更大的拉伸模量；其中该第一复合材料的各纤维层片中的单向取向纤维在相对于所述第一复合材料的各相邻层片的纵向纤维方向的非平行纵向纤维方向上取向；和