反向凝固组合物及其应用制造技术

复合材料，其由下列组成：(i)至少一种反向凝固材料，和(ii)至少一种固体颗粒形式的添加剂。还公开了由复合材料制成的制品、和复合材料或掺入其的制品的应用，特别是用于减小入射冲击波。

Reverse solidification composition and its application

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】反向凝固组合物及其应用相关申请的交叉引用本申请要求2017年6月4日提交的以色列专利申请号252660和2018年1月29日提交的以色列专利申请号257226(名称均为：“INVERSE-FREEZINGCOMPOSITIONSANDUSETHEREOF”)的优先权权益。以上文件的内容以其整体通过引用并入，如同在本文完整阐述一样。
在本专利技术的一些实施方式中，本专利技术涉及反向凝固材料(inverse-freezingmaterials)、包含其的组合物及其应用。
技术介绍
反向凝固材料是随施加热量和/或温度升高(在某些温度范围内)而增加其粘度，而无明显溶剂损失的材料。粘度的增加可以是百分之几、或百分之几十或几百。反向凝固材料也可在文献中以“反向熔融(inverse-melting)”、“热凝胶化(thermo-gelating)”、“热固化(thermo-solidifying)”等名称找到。反向凝固材料的广泛应用领域是生物学和医学，并且应用的实例包括可注射和受控的药物递送系统、眼科用溶液和施药器、和原位产生的植入物或活塞。尽管热量降低了装甲保护穿戴者/装甲目标的能力，但由于目前用于装甲的所有材料在加热时会变软，此外，这种热量本身可损坏穿戴者/装甲目标，因此目前的装甲没有专门解决此威胁的构件。此外，振动、机械、弹道(ballistic)或爆炸引起的冲击的衰减仍然是主要挑战。
技术实现思路
在本专利技术的一些实施方式中，本专利技术涉及包含反向凝固材料的组合物、包含其的制品及其在撞击保护或冲击波缓解中应用。在一些实施方式中，组合物进一步包含性能增强添加剂。根据一个方面，提供了包含反向凝固材料和例如固体颗粒形式的添加剂的复合材料。在一些实施方式中，添加剂以按总重量计0.02％至55％范围的浓度存在。根据一个方面，提供了包含复合材料的组合物，该复合材料包含(i)至少一种反向凝固材料，和(ii)至少一种固体颗粒形式的添加剂。在一些实施方式中，添加剂以按重量计0.5至65％的浓度存在。在一些实施方式中，组合物包含至少两种反向凝固材料。在一些实施方式中，反向凝固材料以按重量计40至99.9％的浓度存在。在一些实施方式中，组合物进一步包含溶剂、基质(matrix)或其组合。在一些实施方式中，溶剂包含水溶剂。在一些实施方式中，基质包含织物。在一些实施方式中，复合材料的特征在于在加热时或在向复合材料中引入冲击时经历下列一项或多项：固化、结晶、相分离、凝胶化或增加粘度。在一些实施方式中，复合材料为水凝胶的形式。在一些实施方式中，反向凝固材料包含选自下列的聚合组分：纤维素衍生物、两亲性聚合物、聚琥珀酰亚胺、N-烷基取代的丙烯酰胺、聚-4-甲基戊烯-1(P4MP1)、聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷(PEO-PPO-PEO)、聚(2-乙基-2-唑啉、聚(环氧乙烯)-聚乳酸嵌段共聚物及其任何组合。在一些实施方式中，反向凝固材料包含选自下列的小分子：4-氰基-4’-辛氧基联苯液晶、具有α环糊精的4-甲基吡啶(4MP)、尼古丁、水混合物及其任何组合。在一些实施方式中，纤维素衍生物选自：羟丙基纤维素、甲基纤维素及其组合。在一些实施方式中，添加剂选自：橡胶、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯基、石墨、多糖、聚乙烯醇(PVA)、海藻酸、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚乙烯吡咯烷酮、聚噻吩、聚乳酸、聚琥珀酰亚胺、丙烯酸聚合物、甲基丙烯酸聚合物、聚胺、聚酰胺、肽、聚酯、聚氨酯、生物分子或生物来源材料、玉米粉(淀粉)、淀粉衍生物、聚胺交联剂、Flubber或其衍生物、及其任何组合。在一些实施方式中，添加剂处于一种或多种类型的颗粒的形式，一种或多种类型的颗粒为微米或纳米尺寸。在一些实施方式中，添加剂包含选自下列的材料：金刚石、石墨烯、陶瓷、金属、准金属及其任何组合。在一些实施方式中，添加剂选自：碳化硼(B4C)、氮化硼、碳化硅、碳化钨、铝、氧化铝、硅、二氧化硅和无机硅酸盐、碱和碱土氢氧化物和氧化物、及其任何组合或混合物。在一些实施方式中，组合物或复合材料的特征在于与不含添加剂的原始反向凝固材料的相应流动应力相比，在高于2％的应变、12001/sec至18001/sec的应变速率、和凝胶化或固化点(solidificationpoint)以上的温度下测量的流动应力增加至少10％。在一些实施方式中，组合物或复合材料分别是剪切增稠组合物或复合材料，其特征在于与不含添加剂的原始反向凝固材料的相应粘度相比，在11/sec和1,000,0001/sec之间的剪切速率范围内粘度增加至少20％。在一些实施方式中，组合物或复合材料是冲击衰减剂(shockattenuator)，能够使穿过1cm厚组合物层的力的最大振幅减小至少10％。在一些实施方式中，组合物或复合材料是冲击衰减剂，能够使穿过1cm厚组合物或复合材料层的力的脉冲减小至少5％。在一些实施方式中，与水相比，组合物或复合材料能够使进入组合物中的入射冲击波减小至少10％的值。在一些实施方式中，组合物或复合材料能够使以0Hz至50,000Hz的频率穿过其中的冲击波强度的减小至少10％。在一些实施方式中，凝胶化或固化点为45至70℃。在一些实施方式中，与不含PVA添加剂的原始反向凝固材料的流动应力相比，流动应力变化至少│±5％│。在一些实施方式中，组合物或复合材料包含浓度为40％至65％重量的多个颗粒，其中复合材料的特征在于在至少11/sec至10001/sec的剪切速率下的至少10％剪切增稠。根据另一方面，在本文的实施方式中提供了包含本文公开的组合物或复合材料的制品，其中制品选自：防护屏、装甲或其构件、柔性装甲和柔性装甲构件、能量缓解器、抵抗撞击和冲击的个人防护装备、减震器、隔音器、声音衰减装置、温控相变构件、致动器、和组织模拟构件。根据另一方面，提供了包含反向凝固材料的制品，其中制品选自防护屏、装甲或其构件、柔性装甲和柔性装甲构件、能量缓解器、抵抗撞击和冲击的个人防护装备、减震器、隔音器、声音衰减装置、温控相变构件、致动器、和组织模拟构件。在一些实施方式中，反向凝固材料包含水性甲基纤维素。在一些实施方式中，制品的特征在于在温度从凝胶化点升高至100℃时，在高于10％的应变下流动应力增加至少10％。在一些实施方式中，甲基纤维素处于选自液体和固体的形式，并且其特征在于在400KHz至1MHz的频率下在0.4-0.55Np/Cm范围内的衰减系数。在一些实施方式中，制品包含第一层和第二层，其中：(i)第一层和第二层被保持在一起，(ii)第二层包含硬质材料，和其中(iii)第一层包含反向凝固材料或复合材料。在一些实施方式中，硬质材料包含选自下列的至少一种材料：金属、陶瓷材料、无机氧化物、凯夫拉(Kevlar)、或超高分子量聚乙烯。在一些实施方式中，第一层是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.包含复合材料的组合物，所述复合材料包含(i)至少一种反向凝固材料，和(ii)至少一种固体颗粒形式的添加剂。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170604 IL 252660;20180129 IL 2572261.包含复合材料的组合物，所述复合材料包含(i)至少一种反向凝固材料，和(ii)至少一种固体颗粒形式的添加剂。


2.权利要求1所述的组合物，其中所述添加剂以按重量计0.5至65％的浓度存在。


3.权利要求1或2中任一项所述的组合物，包含至少两种反向凝固材料。


4.权利要求1至3中任一项所述的组合物，其中所述反向凝固材料以按重量计40至99.9％的浓度存在。


5.权利要求1至4中任一项所述的组合物，进一步包含溶剂、基质或其组合。


6.权利要求5所述的组合物，其中所述溶剂包含水溶剂。


7.权利要求5所述的组合物，其中所述基质包含织物。


8.权利要求1至7中任一项所述的组合物，其中所述复合材料的特征在于在加热时或在向所述复合材料中引入冲击时经历下列一项或多项：固化、结晶、相分离、凝胶化或增加粘度。


9.权利要求1至8中任一项所述的组合物，其中所述复合材料为水凝胶形式。


10.权利要求1至9中任一项所述的组合物，其中所述反向凝固材料包含选自下列的聚合组分：纤维素衍生物、两亲性聚合物、聚琥珀酰亚胺、N-烷基取代的丙烯酰胺、聚-4-甲基戊烯-1(P4MP1)、聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷(PEO-PPO-PEO)、聚(2-乙基-2-唑啉、聚(环氧乙烯)-聚乳酸嵌段共聚物及其任何组合。


11.权利要求1至10中任一项所述的组合物，其中所述反向凝固材料包含选自下列的小分子：4-氰基-4’-辛氧基联苯液晶、具有α环糊精的4-甲基吡啶(4MP)、尼古丁、水混合物及其任何组合。


12.权利要求10所述的组合物，其中所述纤维素衍生物选自羟丙基纤维素、甲基纤维素、及其组合。


13.权利要求1至12中任一项所述的组合物，其中所述添加剂选自：橡胶、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯基、石墨、多糖、聚乙烯醇(PVA)、海藻酸、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚乙烯基吡咯烷酮、聚噻吩、聚乳酸、聚琥珀酰亚胺、丙烯酸聚合物、甲基丙烯酸聚合物、聚胺、聚酰胺、肽、聚酯、聚氨酯、生物分子或生物来源材料、玉米粉(淀粉)、淀粉衍生物、聚胺交联剂、Flubber或其衍生物及其任何组合。


14.权利要求1至13中任一项所述的组合物，其中所述添加剂为一种或多种类型的颗粒的形式，所述一种或多种类型的颗粒为微米尺寸或纳米尺寸的。


15.权利要求1至14中任一项所述的组合物，其中所述添加剂包含选自下列的材料：金刚石、石墨烯、陶瓷、金属、准金属及其任何组合物。


16.权利要求1至15中任一项所述的组合物，其中所述添加剂选自：碳化硼(B4C)、氮化硼、碳化硅、碳化钨、铝、氧化铝、硅、二氧化硅和无机硅酸盐、碱和碱土氢氧化物和氧化物、及其任何组合或混合物。


17.权利要求1至16中任一项所述的组合物，特征在于与不含所述添加剂的原始反向凝固材料的相应流动应力相...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·帕瓦利埃，D·里特尔，Y·罗巴姆，
申请(专利权)人：泰克年研究发展基金会公司，
类型：发明
国别省市：以色列;IL