多层材料板及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种多层材料板，所述多层材料板包括固结的一叠由拉伸超高分子量聚乙烯制成的单向单层。所述叠层中的两个相邻单层的拉伸方向不同。而且，至少一个单层的厚度不超过５０μｍ，且至少一个单层的强度介于１．２ＧＰａ和３ＧＰａ之间。本发明专利技术还涉及一种含有所述多层材料板的防弹制品以及涉及一种用于制备所述防弹制品的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种多层材料板，其包括固结的一叠由拉伸超高分子量聚烯烃制成的单向单层，并且涉及上述多层材料板的制造方法。本专利技术还涉及含有多层材料板的防弹制品O由EP 1627719A1已知一种多层材料板，这种多层材料板包括固结的一叠由拉伸超高分子量聚乙烯制成的单向单层。这篇出版物公开的多层材料板包括多个基本上由超高分子量聚乙烯制成的单向单层，基本上没有粘结基质，其中，叠层中两个相邻单层的拉伸方向不同。对于多层材料板的单层，所公开的厚度介于30至120 μ m之间，其中优选的范围是50 至 100 μ m。EP 1627719A1中的多层材料板使用超高分子量聚乙烯，基本上没有粘结基质。为了获得所需防弹性能，上述特征是必需的。尽管根据EP1627719A1的多层材料板具有令人满意的防弹性能，但是这个性能可被进一步改进。本专利技术的目的是提供一种多层材料板，该多层材料板当与已知材料相比时具有改善的防弹性能。根据本专利技术的目的通过提供如下多层材料板来实现，所述多层材料板包括固结的一叠由拉伸超高分子量聚烯烃制成的单向单层，其中，所述叠层中两个相邻单层的拉伸方向不同，其中至少一个单层的厚度不超过50 μ m,并且至少一个单层的强度为至少1.2GPa、2.5GPa或3.0GPa0优选地，至少一个单层的强度介于1.2GPa和2.4GPa之间，更优选介于1.5和2.6GPa之间，最优选介于1.8和2.4GPa之间。令人惊讶地发现，这种特定的组合特征导致防弹性能优于已知多层材料板。更具体地，当EP1627719A1的多层材料板的防弹性能被定级为100%时，采用本专利技术的多层材料板获得了大于130%的防弹性能。根据本专利技术的材料板的另一个优点在于，为了获得所需水平的防弹性质，不再需要使用超高分子量聚乙稀，并且基本上没有粘结基质。根据本专利技术的优选多层材料板具有如下特征:对于至少1.2GPa、2.5GPa或3.0GPa的单层强度，优选对于1.2GPa-3.0GPa的单层强度，更优选对于1.5-2.6GPa的单层强度，最优选对于1.8-2.4GPa的单层强度，至少一个单层的厚度不超过25 μ m或29 μ m。根据本专利技术的进一步优选多层材料板具有如下特征:对于至少1.2GPa、2.5GPa或3.0GPa的单层强度，优选对于1.2GPa-3.0GPa的单层强度，更优选对于1.5-2.6GPa的单层强度，最优选对于1.8-2.4GPa的单层强度，至少一个单层的厚度介于3_29 μ m之间，更优选介于3_25 μ m之间。根据本专利技术的另一优选多层材料板具有如下特征:对于至少1.2GPa、2.5GPa或3.0GPa的单层强度，至少一个单层的厚度大于5 μ m,优选7 μ m,更优选10 μ m,但不超过50 μ m。更优选地，单层强度介于1.2GPa至3GPa之间，更优选介于1.5至2.6GPa之间，最优选介于1.8 至 2.4GPa 之间。尽管根据本专利技术不需所有单层都具有所要求保护的厚度与强度的范围，但是特别优选的多层材料中所有单层都具有所要求保护的厚度与强度的范围。单向单层可由取向条带或膜得到。“单向条带和单层”在本申请的上下文中意指，在一个方向上(即在拉伸方向上)具有优先的聚合物链取向的条带和单层。上述条带和单层可以通过拉伸，优选通过单向拉伸，来制造，并且具有各向异性的机械性能。本专利技术的多层材料板优选包括超高分子量聚乙烯。超高分子量聚乙烯可以是线性的或支化的，但是优选使用线性聚乙烯。本文中线性聚乙烯被理解为意指，每100个碳原子上具有小于I个侧链的聚乙烯，优选每300个碳原子上具有小于I个侧链的聚乙烯；其中侧链或支链通常包含至少10个碳原子。例如EP 0269151中所述，通过FTIR可以适当地在2mm厚的压制膜上对侧链进行测量。线性聚乙烯可以进一步包含至多5m0l%可与乙烯共聚的一种或多种其它烯烃，例如丙烯、丁烯、戊烯、4-甲基戊烯、辛烯。优选地，线性聚乙烯具有高摩尔质量，其特性粘度(IV，在135°C下对十氢化萘溶液进行测定)至少为4dl/g，更优选为至少8dl/g，最优选为至少10dl/g。上述聚乙烯也被称为超高分子量聚乙烯UHMWPE。特性粘度是分子量的量度，其比实际摩尔质量参数(如Mn和Mw)更容易测定。这种类型的聚乙烯膜具有特别优良的防弹性能。根据本专利技术的条带可以制成膜的形式。用于形成上述膜或条带的优选方法包括:将聚合粉末加料在组合的环带(endless belt)之间,在低于所述聚合粉末熔点的温度下对其进行压缩模制，并且辊轧所得压缩模制的聚合物，接着进行拉伸。例如在EPO 733 460 A2中描述了上述方法，上述专利文献通过引用插入此处。如果需要的话，在加料并压缩模制聚合物粉末以前，聚合物粉末可以与适当的液体有机化合物进行混合，这些液体有机化合物的沸点高于所述聚合物的熔点。压缩模制还可以通过如下来实施:暂时将聚合物粉末保留在环带之间，同时输送它们。这例如可以通过提供与环带相连的压缩滚筒和/或辊子来实现。优选地，UHMWPE用在本方法中。这种UHMWPE需要在固态下是可拉伸的。用于形成膜的另一优选方法包括:将聚合物加料到挤出机中，在高于所述聚合物熔点的温度下挤出膜，并拉伸所挤出的聚合膜。如果需要的话，将聚合物添加到挤出机中以前，聚合物可以与适当的液体有机化合物混合以例如形成凝胶，诸如当使用超高分子量聚乙烯时优选这种情形。优选地，通过凝胶工艺制备聚乙烯膜。例如在GB 2042414A、GB-A-2051667、EP0205960A和 W001/73173 中以及在“Advanced FiberSpinning Technology，，, T.Nakajima编辑，Woodhead Publ.Ltd(1994)，ISBN 185573 182 7中描述了适当的凝胶纺丝工艺。简短地说，凝胶纺丝工艺包括如下步骤:制备具有高特性粘度的聚烯烃的溶液，将所述溶液在高于溶解温度的温度下挤成膜，将所述膜冷却至凝胶温度以下从而至少部分凝胶化所述膜，并且在除去溶剂以前、期间或以后对膜进行拉伸。可以通过本领域已知的方式对所制成的膜进行拉伸，优选进行单向拉伸。所述方式包括，在适当的拉伸单元上进行挤出拉伸和伸长拉伸。为了获得提高的机械强度和挺度(stiffness)，可以进行多步拉伸。在优选的超高分子量聚乙烯膜的情况下，通常实施多个拉伸步骤的单向拉伸。第一拉伸步骤例如可以包括，拉伸至拉伸比为3。多步拉伸通常可以得到，对于高达120°C的拉伸温度拉伸比9，对于高达140°C的拉伸温度拉伸比25，对于高达和高于150°C的拉伸温度拉伸比50。通过在不断升高的温度下进行多步拉伸，拉伸比可以达到约50或更大。这得到高强度条带，其中对于超高分子量聚乙烯条带，可以容易地获得1.2GPa至3GPa以及更高的所要求保护强度。所得拉伸条带可以原样使用以制造单层，或者可以将它们切割至所需宽度，或者沿着拉伸方向将其劈开。由此制成的单向条带的宽度仅受用于制造条带的膜的宽度的限制。条带的宽度优选大于2mm,更优选大于5mm,最优选大于30、50、75或100mm。条带或单层的面密度可以在宽范围内变化，例如在3至200g/m2之间变化。优选的面密度介于5至120g/m2之本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多层材料板，所述多层材料板包括固结的一叠由拉伸超高分子量聚烯烃制成的单向单层，其中，所述叠层中两个相邻单层的拉伸方向不同，其中至少一个单层的厚度不超过５０μｍ，并且其中至少一个单层的强度为至少１．２ＧＰａ。

【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：大卫范耐克，吉恩休伯特马里伯格尔斯，吉斯波特斯翰德里克斯玛丽亚卡利斯，鲁洛夫马里萨恩，瑞那得乔则夫玛丽亚斯特曼，斯迪恩丹德拉帕，雅各布斯约翰尼斯门克尔，亚历山大沃克尔彼得斯，约翰娜范俄布格，约瑟夫阿诺德保罗玛丽亚斯梅林克，
申请(专利权)人：帝斯曼知识产权资产管理有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]