制造耐环境的软盔甲复合材料的方法技术

纤维基材和制品，它们在接触到液体如海水和有机溶剂如汽油和其它石油基的产品之后仍然保持它们优异的防弹性能。纤维基材涂有包括至少两种不同聚合物层的多层聚合物涂层，其中这些涂层中的至少一种是从含氟聚合物形成的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】第l/25页制造耐环境的软盔曱复合材料的方法 本专利技术的背景本专利技术的领域防弹制品。更具体地说，本专利技术涉及防弹织物和制品，它们在接触到 液体例如海水和有机溶剂如汽油和其它石油基的产品之后仍然保持它 们优异的防弹性能。相关技术的描述具有优异的防射弹的性能的含有高强度纤维的防弹制品是大家所 熟知的。制品如防弹背心、防护帽、车辆防护板和军事装备的结构单 元典型地是从包括高强度纤维的织物制造的。通常使用的高强度纤维 包括聚乙烯纤维，聚芳酰胺纤维如聚(对苯二甲酰苯二胺)，石墨纤维， 尼龙纤维，玻璃纤维等等。对于许多应用如背心或背心的部件，该纤 维可以用于编织或^织的织物中。对于其它应用，该纤维可以包封或 嵌入聚合物基质材料中形成编织或无纺的刚性或柔性织物。各种防弹结构体是已知的，它们可用于硬或柔盔甲制品如防护帽、防护板和背心的形成。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(它们全部被引入这里供参考)描述了防 弹复合材料，它包括从诸如伸直链超高分子量聚乙烯之类的材料制造 的高强度纤维。这些复合材料显示出不同程度的抵抗来自射弹如子弹、 炮弹、榴霰弹等等的高速度沖击穿透的能力。例如，美国专利4,623,574和4,748,064公开包括嵌入在弹性体基 质中的高强度纤维的简单复合结构。美国专利4,650,710公开了包括多 个由高强度、伸直链(extended chain)聚烯烃(ECP)纤维组成的柔性层的 柔性制品。该网络的纤维涂有低模量的弹性体材料。美国专利5，552,208 和5,587,230公开制品和制造制品的方法，该制品包括高强度纤维的至 少一种网络和基质组合物(它包括乙烯基酯和邻苯二甲酸二烯丙酯)。美 国专利6,642,159公开了具有多个纤维层的抗冲击的刚性复合材料，该纤维层包括布置在基质中的长丝的网络，其中弹性体层在纤维层之间。 该复合材料粘结于硬板上提高抵抗穿曱弹的能力。硬质或刚性体盔曱提供良好的防弹作用，但却是非常刚性的和笨 重的。因此，防弹服如防弹背心优选是从柔性或柔软盔曱材料形成的。 然而，尽管此类柔性或柔软材料显示出优异的防弹性能，但它们也一 般显示出弱的耐受液体的性能，该液体包括新鲜水、海水和有机溶剂 如石油、汽油、枪润滑油和从石油派生的其它溶剂。这是有问题的， 因为此类材料的防弹性能当接触到液体或淹没在液体之中时 一般已知 会变劣。此外，尽管已知在织物表面上施涂保护膜来增强织物耐久性 和耐磨性，以及耐水性或耐化学品性，但是这些膜使该织物增加重量。 因此，在现有技术中希望提供柔软、挠性的防弹材料，它在接触到各 种液体或淹没在各种液体中之后在可接受的防弹标准上发挥功能，以 及除了粘结剂聚合物涂层之外无需使用保护性表面膜的情况下具有优 异的耐久性。在现有技术中通常提及为聚合物基质，，材料的少数几种普通粘 结剂材料能够提供在这里讨论的全部所需性能。含氟聚合物在其它领 域中是所需求的，这归因于它们耐海水的溶解、穿透和/或蒸腾的性能 以及耐一种或多种有机溶剂如柴油级汽油、非柴油级汽油、枪润滑油、 石油和从石油派生的有机溶剂的性能。在防弹材料的领域中已经发现， 含氟涂层理想地有助于在长时间接触到潜在性有害的液体之后防弹织 物的防弹性能的保持，使得不需要保护性表面膜来实现该益处。更具 体地说，已经发现当在防弹纤维状材料上涂覆普通聚合物基体材料的 涂层和含氟聚合物的涂层时实现了优异的防弹和耐环境的性能。因此，本专利技术提供防弹织物，它涂有多层的聚合物粘结剂材料。 这些层中的至少 一种包括含氟聚合物，它提供所需的针对液体的防护 作用，以及耐热性和抗冷性，耐磨性和耐磨损性，同时维持良好的柔 性和优异的防弹性能。这些聚合物层优选象液体一样彼此接触，以便 促进它们的溶混性和在它们的接触界面上的粘合性。本专利技术的概述本专利技术提供包括在表面上有多层涂层的至少一种纤维基材的纤维复合材料，其中该纤维基材包括具有约7g/旦尼尔或更高的韧性和约150 g/旦尼尔或更高的拉伸模量的 一种或多种纤维；该多层涂层包括在 该一种或多种纤维的表面上的第一聚合物层(第一聚合物层包括第一种 聚合物)和在该第一聚合物层上的第二聚合物层(第二聚合物层包括第 二种聚合物)，其中第一种聚合物和第二种聚合物是不同的，和其中第 一种聚合物和第二种聚合物中的至少一种包括氟。本专利技术还提供形成纤维复合材料的方法，该方法包括a) 提供具有表面的至少一种纤维基材；其中所述至少一种纤维基 材包括具有约7g/旦尼尔或更高的韧性和约150 g/旦尼尔或更高的拉伸 模量的一种或多种纤维；b) 将第一聚合物层施涂到至少一种纤维基材的表面上，该第一聚 合物层包括第一种聚合物；c) 其后，施涂第二聚合物层到第一聚合物层上，该第二聚合物层 包括第二种聚合物；和其中第一种聚合物和第二种聚合物是不同的；和其中第一种聚合 物和第二种聚合物中的至少一种包括氟。还提供的是从本专利技术的纤维复合材料形成的制品。附图的简述图1是举例说明采用混杂涂布技术(hybrid coating technique)将多层涂层施涂到纤维基材上的方法的略图。本专利技术的详细说明 本专利技术涉及纤维复合材料和制品，它在接触到水，特别是海水， 和有机溶剂，特别是从石油派生的溶剂如汽油之后保留优异的抗射弹 穿透的性能。特别地，本专利技术提供了通过将多层涂层施涂到至少一种 纤维基材上所形成的纤维复合材料。在大部分的实施方案中纤维基材 被认为是单根纤维，但是当在多层涂层的施涂之前多根纤维联合成单 块整体结构如包括许多根编织纤维的编织织物时，该纤维基材另外被 认为是织物。本专利技术的方法也可以是针对作为纤维网或其它排列方式 进行排列的多根纤维进行的，它们在涂覆时在技术上不被认为是织物， 并且在这里被描述为在多个纤维基材上的涂层。本专利技术还提供从多个有涂层的纤维形成的织物和从该织物形成的制品。本专利技术的纤维基材涂有包括至少两种不同聚合物层的多层涂层， 其中这些涂层中的至少一种是从含氟聚合物形成的。在这里使用的含 氟，，聚合物粘结剂描述了从包括氟原子的至少一种聚合物形成的材料。 此类材料包括氟聚合物和/或含氟碳的材料，即氟烃树脂。氟烃树脂 泛指包括氟碳基团的聚合物。该多层涂层包括在纤维表面上的第 一 聚合物层，该第 一 聚合物层 包括第一种聚合物，和在该第一聚合物层上的第二聚合物层，该第二聚合物层包括第二种聚合物，其中第一种聚合物和第二种聚合物是不 同的和其中第 一种聚合物和第二种聚合物中的至少 一种包括含氟聚合物。对于本专利技术的目的，具有优异抗射弹穿透性能的制品描述了具有 优异的抵抗高速度射弹的性能的那些制品。该制品还具有优异的抵抗 碎片穿透(如榴霰弹)的性能。对于本专利技术的目的，纤维是细长体， 它的长度尺寸远远大于宽度和厚度的横向尺寸。用于本专利技术中的纤维 的才黄截面可以广泛地变化。它们可以是在4黄截面上圆形的，扁平的或 椭圆形的。因此，该术语纤维包括具有规则或不规则横截面的长丝， 丝带，带条等等。它们也可以具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
包括在表面上有多层涂层的至少一种纤维基材的纤维复合材料，其中该纤维基材包括具有约７ｇ／旦尼尔或更高的韧性和约１５０ｇ／旦尼尔或更高的拉伸模量的一种或多种纤维；该多层涂层包括在该一种或多种纤维的表面上的第一聚合物层，该第一聚合物层包括第一种聚合物，和在该第一聚合物层上的第二聚合物层，该第二聚合物层包括第二种聚合物，其中第一种聚合物和第二种聚合物是不同的，和其中第一种聚合物和第二种聚合物中的至少一种包括氟。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-3-28 11/729,258被解释为 覆盖所公开的实施方案，以上讨论的那些备选方案和它们的全部等同 方案。权利要求1.包括在表面上有多层涂层的至少一种纤维基材的纤维复合材料，其中该纤维基材包括具有约7g/旦尼尔或更高的韧性和约150g/旦尼尔或更高的拉伸模量的一种或多种纤维；该多层涂层包括在该一种或多种纤维的表面上的第一聚合物层，该第一聚合物层包括第一种聚合物，和在该第一聚合物层上的第二聚合物层，该第二聚合物层包括第二种聚合物，其中第一种聚合物和第二种聚合物是不同的，和其中第一种聚合物和第二种聚合物中的至少一种包括氟。2. 权利要求1的纤维复合材料，其中第一聚合物包括含氟聚合物 和第二聚合物基本上不含氟。3. 权利要求1的纤维复合材料，其中第二聚合物包括氟和第一种 聚合物基本上不含氟。4. 权利要求1的纤维复合材料，其中第一种聚合物包括氟和第二 聚合物包括氟。5. 权利要求1的纤维复合材料，其中第一种聚合物和第二种聚合 物中的至少一种包括聚氯三氟乙烯均聚物，三氟氯乙烯共聚物，乙烯-三氟氯乙烯共聚物，乙烯-四氟乙烯共聚物，氟化乙烯-丙烯共聚物，聚 全氟烷氧基乙烯，聚四氟乙烯，聚氟乙烯，聚偏二氟乙烯，氟碳改性 聚醚，氟碳改性聚酯，氟碳改性聚阴离子，氟碳改性聚丙烯酸，氟碳 改性聚丙烯酸酯，氟碳改性聚氨酯，或它们的共聚物或共混物。6. 权利要求1的纤维复合材料，其中第一聚合物或第二聚合物包 括聚氨酯聚合物，聚醚聚合物，聚酯聚合物，聚碳酸酯树脂，聚缩醛 聚合物，聚酰胺聚合物，聚丁烯聚合物，乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，乙 烯-乙烯醇共聚物，离聚物，苯乙烯-异戌二烯共聚物，苯乙烯-丁二烯 共聚物，苯乙烯-乙烯/丁烯共聚物，苯乙烯-乙烯/丙烯共聚物，聚甲基 戊烯聚合物，氬化苯乙烯-乙烯/丁烯共聚物，马来酸酐官能化苯乙烯-乙烯/丁烯共聚物，羧酸官能化苯乙烯-乙烯/丁烯共聚物，丙烯腈聚合物， 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，聚丙烯聚合物，聚丙烯共聚物，环氧树 脂，酚醛清漆树脂，酚醛树脂，乙烯基酯树脂，聚硅氧烷树脂，丁腈 橡胶聚合物，天然橡胶聚合物，乙酸丁酸纤维素聚合物，聚乙烯醇缩 丁醛聚合物，丙烯酸类聚合物，丙烯酸系共聚物，引入非丙烯酸单体 的丙烯酸系共聚物或它们的结合物。7. 权利要求1的纤维复合材料，其中该纤维基材包括一种或多种 聚烯烃纤维，聚芳酰胺纤维，聚苯并唑纤维，聚乙烯醇纤维，聚酰胺 纤维，聚对苯二曱酸乙二醇酯纤维，聚萘二甲酸乙二醇酯纤维，聚丙烯腈纤维，液晶共聚酯纤维，玻璃纤维，碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：HG阿迪夫，R克莱恩，BD阿维森，A巴特纳加，LL沃纳，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]