公开了一种表面密度小于１．５ｌｂ／ｆｔ↑［２］（７３２３．６ｇ／ｍ↑［２］）的抗穿透性制品，该制品由在其上施加约１－８ｗｔ％的聚合物的多个纤维织物层制成，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２×１０↑［６］到约１０↑［１３］泊。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有应变响应的粘性液体聚合物的织物
技术介绍
1. 专利
本专利技术涉及织物，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N1J标准0101.04 Rev.A要求的低于44mm的背面变，FD)。 BFD是钝伤的指示标志，BFTD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Goldflex⑧或Spectrashielcf。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^AS质树脂的机织芳族聚 翻安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.^(N.J. Advanced Body Armor Utilizing Shear Thickening Fluids, 23rd Army 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公幵了一种在加热和加压割牛下使Surlyn⑧流入并包裹 住Kevlai^织物的纱线，从而由KevlaKE)织物层和Surlyn⑧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Kevlai傲，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Kevlai⑧是一种芳族聚酰胺，可从E.I.duPontde Nemoursand Co， Wilmington, DE (DuPont)获得。基于机织织物的软质防^ffi常表现出大的BFD,因此需要较高的基重以 符合NU标准0101.04Rev.A。例如，现有的由100X机织Kevla^制成的防弹衣 重量可超过1 .Opsf来达到NIJ标准下的n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。专利技术概述本专利技术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2(TC时的 零剪切熔融粘度为约2X1()S到约1013泊，所述制品的表面密度小于 1.51b/ft2(90.5g/m2)，并且所述聚合物占织物的约lwt^到约8wt%。专利技术详述本专利技术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Vso和BFD之间具有出色的平衡。已证明采用本专利技术可使基重从约1磅每平方英尺(psfX60.3g/m勺降到约0.84 psf (50.7 g/m2),降低了约20%。除了 BFD陶氏到远低于44mm夕卜，Vso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。 Vso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)。而且，由于涂覆的织物的应变响应性质，保护体系如防弹衣，在正常使用 期间保持柔软和舒适，仅在以弹道应变速率受到冲击时局部才呈现刚性。不受 任何特定理论约束，据信，在纱线交叉中存在的粘性聚合物"纽带"发生断裂 并重组，因为粘性聚合物肖滩流动并重新形成这种"纽带"。然而，固体粘合剂 如Kmton⑧不表现出自修复性，很可能因为它们不象本专利技术的聚合物那样表现出 应变硬化性。在表1中的对角拉伸数据证明了这种差别。这可进一步通过弹道 测试的回复发射分析来证明，该测试中，涂有所研究的应变响应聚合物，如乙烯/丙烯酸甲酯共聚物、戮丙酸乙烯酯)和聚(甲基丙烯酸己酯)的织物在弹道冲击 时显著变硬。而且，捕获的发射物的横截面图像表明使用本专利技术的体系，发射物钝伤和损坏程度显著更高，皿一步证明了 BFD性能更好。本专利技术利用了少量的如在KB4800中所述的具有合适的分子量和Tg的应 变响应粘性液体聚合物。当按照本专利技术使用少量这种聚合物时，可提供一个柔 软的体系，该体系比现有可能的情况在更低的基重下具有优异的BFD和Vso之 间的平衡。如上所述，这些体系产生通常作为非织造体系如Goldflex^或 Spectrashielcf特性的显著更高的弹道损坏和钝伤程度，但却提高了舒适度。由于极多^S的相互作用和极短的发生时间(约100微秒)，致使纤维织物 的防弹性能是一个极为复杂的问题。选择一种合适的能满足大量标准的应变响 应聚合物非常困难，尤其是因为在如此高的应变速率下通常无法获得这种材料 性能。另外的困难在浸渍织物以及最终设计具有抗穿透性和防钝伤保护性所需 平衡的低基重防弹衣时出现。实施例在如下的实施例中进一步举例说明本专利技术的优点。840旦(930 ，)的聚(对 亚苯基对苯二甲 )纱线的平织织物机织成每英寸26X26根(每平方厘米10.2 X10.2根)用作基底织物，该纱线可从杜邦获得，商品名是KEVLAR气具有约100000g/mol的高MW和在2(TCilil毛细管测粘法测得的零剪切速 率熔融粘度为lXl(^泊(Po)的共聚物称为"E/MA-高"。它可从杜邦获得，商品 名是Vamac VCD6200。玻璃化转变,为-32'C，具有约40000g/mol的中Mw 和在2CTC的零剪切速率熔融粘度为6X 106 Po的乙烯/丙烯酸甲酉^(38/62wAvX) 称作"E/MA-中"。这是由杜邦生产的实验等级的产品。基于如在NU标准-0101.04中描述的题目为"个人防弹衣的防弹性能 (Ballistic Resistance of Personal Body Aimor)"的对NIJ n级防护水平的测试协议， 弹道测试由.357麦^(magnum)子弹进行。需要不大于44mm的背面变形来满足 性能需要。包括Vso和背面变形的弹道测试结果如表l所示。实施例M用于实施例l"4的下文中#织物层的二十层制成各种复合结构，该结构 为约15"X 15"(38cmx38cm)大小的板，表面密度为约4.1kg/sq m。实施例1 ilil以下步骤制备冲洗，即多次用水冲洗来除去漆面油(如在共同未决的专利申请公幵的，该申请也受让给杜邦，在本国指定为KB4805)，然 后使用约4.7wt%的E/MA-中在甲苯中的7%溶液涂覆基底织物。实施例2通过冲洗和随后使用约4.9wt%的E/MA-中在甲苯中的20%溶液 涂覆基底织物来制备。实施例3通过冲洗和随后使用约4.7wt%的E/MA-高在甲苯中的20%溶液 涂覆基底织物来制备。实施例4通过冲洗和随后使本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种抗穿透制品，包含多个织物层，至少一层包含： 纤维和聚合物，该聚合物具有： 在－４０到０℃范围内的玻璃化转变温度，和 在２０℃时２×１０↑［６］到１０↑［１３］泊的零剪切熔融粘度， 其中该制品具有小于１．５ｌｂ／ｆｔ↑［２］（９０．５ｇ／ｍ↑［２］）的表面密度，并且该聚合物占织物的１－８ｗｔ％。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：KR萨曼特，BB绍尔，MJ仇，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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