增強的柔性輕型防彈防刺防錐材料的製作方法

2023-05-31 08:39:46

專利名稱：增強的柔性輕型防彈防刺防錐材料的製作方法
技術領域：
本發明涉及增強的柔性輕型吸能材料及其製備方法。這些材料可用於製造個人防護裝備，例如軟質盔甲、防刺防錐系統。
背景技術：
芳族聚醯胺纖維是一類耐熱且強韌的合成纖維。它們用於航空航天和軍事應用、用於防彈級防彈衣織物、用於汽車和自行車輪胎以及用作無害石棉替代品。在芳族聚醯胺纖維中，聚合鏈分子沿纖維軸線高度定向，因此化學鍵的強度可用於要求較高的應用，如上文所提及的應用。芳族聚醯胺纖維可能的最突出用途是在防彈級防彈衣織物方面，例如個人防護裝備(PPE)，也俗稱作防彈背心。·雖然PPE中的機織芳族聚醯胺織物提供對彈道威脅例如子彈的有效防護，但它們易受鋒利且薄的武器例如刀和冰槌(ice-pickles)的損壞。這是由於這樣的事實，薄武器可在構成織物的纖維之間穿行，因為武器的穿刺尖端會將纖維推開。為了改善對刀和尖刺攻擊的防護，現在通常用合成樹脂來強化防護織物，合成樹脂可為熱塑性或熱固性的，並且在遇到攻擊的情況下限制纖維的相對運動。因此，纖維不能夠被薄武器推開，因為它們已被樹脂固定。此類技術描述於例如W0200I/037691中。W0200I/037691公開了比其它已知防護材料更具柔性並且主要通過所用纖維的低旦尼爾數來增強柔性的防護材料。此外，將纖維包埋在支撐材料內以限制纖維的相對運動，並因此實現對刀或針攻擊的有效防護。然而，當用聚合物樹脂包埋防護材料例如對位芳族聚醯胺織物(商業上稱作Kevlarli, DuPont)的纖維時，還總是存在由包埋造成的硬化，因為包埋降低了纖維相對於彼此運動的能力。例如，與非包埋的織物相反的是，當包埋的織物彎曲時，它將立即快速回縮到其初始形狀。因此，與非包埋的織物相比，包埋的織物更硬，並且同時由包埋的織物製造的個人防護裝備(PPE)被認為會產生更多的不適。這種感知導致穿著PPE的意願降低，因此需要提供更柔順和/或更具柔性的PPE來避免這種感知。纖維包埋通常以已知的方法進行，例如通過將熱塑性樹脂片材層壓、壓延或熱壓到纖維上。由於必要的機械是熟知的，並且被許多個人防護裝備(PPE)製造商所採用，因此希望將包埋方法的修改降到最低限度，以便能夠以相同的已知方式施加最終的新樹脂。US5866658公開了一種熱塑性組合物，其為離聚物與聚醯胺的共混物。然而，該共混物用作機動車應用的模塑部件，例如緩衝器、擋泥板擴展件和輪轂帽，以改善高光澤度、韌性和抗劃傷性。US5859137公開了基於乙烯和羧酸的共聚物的熱塑性離聚物，以及此類離聚物與聚醯胺的組合。然而，此類組合主要用於需要改善抗衝擊性和機械強度的應用。因此，強烈需要進一步降低包埋的織物的剛度，同時提供對多種威脅例如刀、刺和針攻擊的相當的防護，並同時提供可在已有機械上執行的解決方案。
附圖
簡沭圖I代表「靜態柔性測試」章節中所示的偏轉角的圖示。發明概沭本發明提供了熱塑性組合物在製造用於個人防彈防刺防刀的個人防護裝備中的用途，其中熱塑性組合物包含至少第一熱塑性聚合物，所述第一熱塑性聚合物具有的熔點不同於第二熱塑性聚合物的熔點。此外，本發明提供了個人防護裝備，所述個人防護裝備包括a)多個防彈織物層；和
b)至少一種用於防彈應用的熱塑性組合物，其中熱塑性組合物包含至少第一熱塑性聚合物，所述第一熱塑性聚合物具有的熔點不同於第二熱塑性聚合物的熔點，並且其中防彈織物層中的至少一個用熱塑性組合物強化，並且其中包含至少一個強化防彈織物層的防彈織物層彼此連接，以通過將織物層堆疊到彼此之上並且將織物層放置到小袋或包中而形成自由的單個防彈織物層的堆疊件。發明詳沭本發明通過提供用於個人防護裝備(PPE)的熱塑性組合物而解決了發明背景部分陳述的問題，其中用於個人防彈防刺防刀的熱塑性組合物包含至少第一熱塑性聚合物，所述第一熱塑性聚合物具有的熔點不同於第二熱塑性聚合物的熔點。如該描述中所用，術語「熔點」旨在表示根據DIN53765-B-10，通過DSC (差示掃描量熱法)在IOK/分鐘的加熱速率下所測定的溫度。根據本發明的熱塑性組合物包含第一熱塑性聚合物，所述第一熱塑性聚合物可分散於第二熱塑性聚合物的連續相或共連續相中。根據本發明的熱塑性組合物包含第二熱塑性聚合物，所述第二熱塑性聚合物可分散於第一熱塑性聚合物的連續相或共連續相中。優選的是根據本發明的熱塑性組合物包含第一熱塑性聚合物，所述第一熱塑性聚合物分散於第二熱塑性聚合物的連續相或共連續相中。如該描述中所用，術語「連續相」是指能夠使用選擇性溶劑選擇性地溶解的不間斷的三維基質，其與以顆粒形式存在於或分散於連續相中的不連續相相反，所述不連續相不能夠使用選擇性溶劑選擇性地溶解或萃取。如該描述中所用，術語「共連續相」是指這樣的兩相，其能夠使用選擇性溶劑來萃取任一相，從而使另一相成為三維網絡形式，例如互穿網絡(IPN)，或者是指多相中的一相，該相能夠被完全萃取，從而使另一相或多相成為部分三維網絡，例如半互穿網絡(半IPN)。如果分散於第二熱塑性聚合物中，第一熱塑性聚合物則能夠以顆粒形式存在於第一熱塑性聚合物中，顆粒可為球形顆粒、細長的類球體形狀、橢圓體、支化長絲狀結構的網絡、和/或複合夾雜物。分散的第一熱塑性聚合物顆粒的合適直徑為這樣的直徑，其小於與根據本發明的用於防彈應用的熱塑性組合物聯合使用的纖維的直徑。優選地,分散的第一熱塑性聚合物的顆粒的直徑在O. 01 μ m至15 μ m、優選5 μ m至15 μ m並且最優選10 μ m至15 μ m的範圍內。在分散的第一熱塑性聚合物以細長的類球體形狀顆粒、橢圓體、支化長絲狀結構的網絡和/或複合夾雜物的形式存在的情況下，顆粒的直徑為在橢圓體和夾雜物的限度內能夠追溯到的最小直線或短軸長度(平均橫截面直徑)，相應的為細長的類球體形狀顆粒的平均直徑。根據本發明的第一熱塑性聚合物可選自例如聚丙烯、聚丙烯共聚物、聚醯胺、聚醯胺共聚物、聚酯聚合物或共聚物、熱塑性彈性體嵌段共聚物，例如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚異丙烯-聚乙烯-丁烯-聚苯乙烯或聚苯乙烯-聚異戊二烯-聚苯乙烯嵌段共聚物、聚醚-醚嵌段共聚物、和/或它們的組合。其它實例可選自聚乙烯類、聚烯烴和/或縮聚物，例如但不限於聚乙烯、聚乙烯共聚物、聚丁烯、聚丁烯共聚物、聚酯、聚氨酯、聚氨酯共聚物、聚丙烯腈、聚碸、熱塑性有機矽共聚物和/或它們的組合。適於本發明的第一熱塑性聚合物優選地選自具有在75°C至400°C、更優選110°C至300°C並且最優選140°C至230°C範圍內的熔點的上述聚合物。優選地，根據本發明的第一熱塑性聚合物可選自聚丙烯、聚醯胺、聚酯聚合物或共聚物和/或它們的組合。 更優選地，根據本發明的第一熱塑性聚合物可選自聚醯胺，例如但不限於脂族聚醯胺和/或半芳族聚醯胺。適於本發明的聚醯胺可為結晶、半結晶、非晶態聚醯胺和/或它們的組合。術語「結晶」、「半結晶」和「非晶態」為本領域的技術人員所熟知。非晶態聚醯胺是指那些不存在結晶度的聚醯胺，如根據ASTM D-3417以IOK/分鐘的加熱速率通過DSC法測量時不存在吸熱結晶熔融峰所示。基於第一熱塑性聚合物的總重量計，根據本發明的第一熱塑性聚合物可包含I重量％至10重量％的非晶態聚醯胺。更優選地，基於第一熱塑性聚合物的總重量計，根據本發明的第一熱塑性聚合物可包含I重量％至30重量％的非晶態聚醯胺。最優選地，基於第一熱塑性聚合物的總重量計，根據本發明的第一熱塑性聚合物可包含I重量％至50重量％的非晶態聚醯胺。優選地，合適的脂族聚醯胺可選自尼龍6、尼龍66、尼龍6/66、尼龍11、尼龍12、尼龍612、尼龍13、尼龍1010和/或它們的組合。最優選地，合適的脂族聚醯胺可選自尼龍6、尼龍11、尼龍12、尼龍612、尼龍13、尼龍1010和/或它們的組合。如果分散於第一熱塑性聚合物中，第二熱塑性聚合物則能夠以顆粒形式存在於第一熱塑性聚合物中，顆粒可為球形顆粒、細長的類球體形狀、橢圓體、支化長絲狀結構的網絡、和/或複合夾雜物。分散的第二熱塑性聚合物的顆粒的合適直徑為這樣的直徑，其小於與根據本發明的用於防彈應用的熱塑性組合物聯合使用的纖維的直徑。優選地，分散的第二熱塑性聚合物的顆粒的直徑在O. 01 μ m至15 μ m、優選5 μ m至15 μ m並且最優選10 μ m至15 μ m的範圍內。在分散的第一熱塑性聚合物以細長的類球體形狀顆粒、橢圓體、支化長絲狀結構的網絡和/或複合夾雜物的形式存在的情況下，顆粒的直徑為在橢圓體和夾雜物的限度內能夠追溯到的最小直線或短軸長度(平均橫截面直徑)，相應的為細長的類球體形狀顆粒的平均直徑。
根據本發明的第二熱塑性聚合物可選自聚合物，例如聚乙烯類，聚烯烴和/或縮聚物，例如但不限於聚乙烯、聚乙烯共聚物、聚丙烯、聚丙烯共聚物、聚丁烯、聚丁烯共聚物、聚醯胺、聚醯胺共聚物、聚酯、聚氨酯、聚氨酯共聚物、聚丙烯腈、聚碸、熱塑性有機矽共聚物、熱塑性彈性體嵌段共聚物，例如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚異丙烯-聚乙烯-丁烯-聚苯乙烯或聚苯乙烯-聚異戊二烯-聚苯乙烯嵌段共聚物、聚醚-酯嵌段共聚物、和/或它們的組合。適於本發明的第二熱塑性聚合物優選地選自具有在60°C至250°C並且更優選60°C至150°C範圍內的熔點的上述聚合物。優選地，根據本發明的第二熱塑性聚合物可選自聚合物，例如熱塑性彈性體嵌段共聚物，例如但不限於聚異丙烯-聚乙烯-丁烯-聚苯乙烯或聚苯乙烯-聚異戊二烯-聚苯乙烯嵌段共聚物，或例如聚烯烴，例如但不限於聚乙烯，例如低密度聚乙烯、超低密度聚乙烯、茂金屬聚乙烯和/或聚乙烯共聚物，例如乙烯/ α，β -不飽和C3-C8羧酸共聚物和/或用金屬鹽部分中和的乙烯/ α，β -不飽和C3-C8羧酸共聚物。
更優選地，根據本發明的第二熱塑性聚合物可選自聚乙烯共聚物，例如乙烯/α，β -不飽和C3-C8羧酸共聚物和/或用金屬鹽部分中和的乙烯/ α，β -不飽和C3-C8羧酸共聚物。在第二熱塑性聚合物為乙烯/α，β-不飽和C3-C8羧酸共聚物的情況下，α，β -不飽和C3-C8羧酸可選自丙烯酸和/或甲基丙烯酸。乙烯/ α，β -不飽和C3-C8羧酸共聚物優選地為乙烯、α，β -不飽和C3_C8羧酸和α，β -不飽和C3-C8 二羧酸的三元共聚物。α，β-不飽和C3-C8 二羧酸可選自馬來酸、馬來酸酐、馬來酸的C1-C4烷基半酯、富馬酸、衣康酸和衣康酸酐。優選地，α，β-不飽和C3-C8 二羧酸可選自馬來酸酐、馬來酸單乙酯和馬來酸單甲酯。最優選地，α，β-不飽和C3-C8 二羧酸為馬來酸酐、馬來酸單甲酯和/或它們的組合。乙烯/ α，β -不飽和C3-C8羧酸/ α，β -不飽和C3-C8 二羧酸聚合物還可包含至多40重量％的丙烯酸C1-C8烷基酯軟化共聚單體，其優選地選自(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯或(甲基)丙烯酸正丁酯，更優選地選自丙烯酸正丁酯或(甲基)丙烯
酸乙酯。如該描述中所述，術語「軟化共聚單體」為本領域的技術人員所熟知，並且是指例如上述丙烯酸C1-C8烷基酯的共聚單體。如該描述中所述，術語「(甲基)丙烯酸酯」相應地旨在表示丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。在乙烯/ α，β -不飽和C3-C8羧酸/ α，β -不飽和C3-C8 二羧酸聚合物中，α，β-不飽和C3-C8羧酸能夠以2重量％至25重量％的範圍存在，並且α，β -不飽和C3-C8二羧酸能夠以O. I重量％至15重量％的範圍存在，前提條件是α，β-不飽和C3-C8羧酸和α，β -不飽和C3-C8 二羧酸以4重量％至26重量％存在，另一個前提條件是包括丙烯酸C1-C8烷基酯軟化共聚單體在內的共聚單體總含量不超過50重量％。最優選地，根據本發明的第二熱塑性聚合物為用金屬離子部分中和的乙烯/α，β -不飽和C3-C8羧酸共聚物，通常將其稱作「離聚物」。總中和百分比為離聚物的5%至90%，優選10%至70%，最優選介於25%和60%之間。在第二熱塑性聚合物為用金屬離子部分中和的乙烯/α，β -不飽和C3-C8羧酸共聚物的情況下，α，β -不飽和C3-C8羧酸可選自丙烯酸和/或甲基丙烯酸。用金屬離子部分中和的乙烯/α，β-不飽和C3-C8羧酸共聚物優選地為用金屬離子部分中和的乙烯、α，β -不飽和C3-C8羧酸和α，β -不飽和C3-C8 二羧酸的三元共聚物。α，β -不飽和C3-C8 二羧酸可選自已如上所述的相同組分。用金屬離子部分中和的乙烯/ α，β -不飽和C3-C8羧酸/ α，β -不飽和C3_C8 二羧酸聚合物還可包含至多40重量％的丙烯酸C1-C8烷基酯軟化共聚單體，其優選地選自已如上所述的相同組分。
在用金屬離子部分中和的乙烯/ α，β -不飽和C3-C8羧酸/ α，β -不飽和C3_C8二羧酸聚合物中，該聚合物中α，β-不飽和C3-C8羧酸單元總數的5%至90%被金屬離子中和，並且α，β -不飽和C3-C8羧酸和α，β -不飽和C3-C8 二羧酸能夠以如上所述相同含量存在，關於α，β -不飽和C3-C8羧酸和α，β -不飽和C3-C8 二羧酸具有相同的前提條件，關於包含丙烯酸C1-C8烷基酯軟化共聚單體的共聚單體總含量具有另一個相同的前提條件，如上所述。部分中和的乙烯/ α，β -不飽和C3-C8羧酸共聚物是被金屬離子部分中和的，金屬離子可為元素周期表I族和II族的任何金屬離子。但在實踐中，優選的金屬離子為鈉離子、鋅離子、鋰離子、鎂離子、鈣離子或任何這些離子的混合物。更優選的是鈉離子、鋅離子、鋰離子和鎂離子。最優選地，離子為鋅離子、鋰離子和/或它們的組合。根據本發明的部分中和的乙烯/α，β-不飽和C3-C8羧酸共聚物可通過如US3264272中所公開的標準中和技術來製備，所述專利據此以引用方式併入。所得的離聚物可具有O. 01至100克/10分鐘、優選O. I至30克/10分鐘的熔融指數(MI)，如使用ASTMD-1238條件E(190°C，2160克重量)所測得。上述離聚物可通過自由基共聚方法，使用高壓，以本領域已知的連續方式運行而製得，如 US4351931、US5028674、US5057593、US5859137 中所述。可通過如下方法製得根據本發明的熱塑性組合物向第一熱塑性聚合物中添加第二熱塑性聚合物，使得第二熱塑性材料分散於第一熱塑性材料的連續相或共連續相中，或使得第一熱塑性材料分散於第二熱塑性材料的連續相或共連續相中。根據本發明的熱塑性組合物在製造個人防護裝備(PPE)中的成功使用主要依賴於以下事實可用於製造個人防護裝備(PPE)的第一熱塑性聚合物或第二熱塑性聚合物分散於第一熱塑性聚合物或第二熱塑性聚合物的連續相或共連續相中，如上所述。優選的是，根據本發明的熱塑性組合物包含第一熱塑性聚合物，所述第一熱塑性聚合物分散於第二熱塑性聚合物的連續相或共連續相中。根據本發明，希望在根據本發明的熱塑性組合物中具有最大可能量的第二熱塑性聚合物。因此，熱塑性組合物可包含30重量％至99重量％的第二熱塑性聚合物，該重量百分比是基於熱塑性組合物的總重量計的。優選地，根據本發明的熱塑性組合物包含30重量％至75重量％的第二熱塑性聚合物。更優選地，基於熱塑性組合物的總重量計，根據本發明的熱塑性組合物包含40重量％至75重量％的第二熱塑性聚合物。熱塑性組合物可包含I重量％至70重量％的第一熱塑性聚合物，該重量百分比是基於熱塑性組合物的總重量計的。優選地，根據本發明的熱塑性組合物包含25重量％至70重量％的第一熱塑性聚合物。更優選地，根據本發明的熱塑性組合物包含25重量％至60重量％的第一熱塑性聚合物。此外 ，熱塑性組合物可任選地包含反應性添加劑或非反應性添加劑，例如但不限於如本領域已知並可通過已知方法摻入的著色劑、稀釋劑、加工助劑、抗紫外添加劑、阻燃齊 、礦物填料、有機填料、粘結添加劑、表面活性劑、芳族聚醯胺紙漿、抗氧化劑、防靜電劑、助滑劑、增粘劑、增塑劑、和/或它們的組合。阻燃劑可選自溴化阻燃劑、紅磷、石棉、三氧化銻、硼酸鹽、金屬水合物、金屬氫氧化物、四(羥甲基)儀鹽、碳氟化合物和/或它們的組合。根據本發明的熱塑性組合物可通過共混第一熱塑性聚合物和第二熱塑性聚合物獲得，並且可形成各種形式，例如但不限於粒料、纖維、片材、織物、熱熔體、粉末、液體和/或它們的組合。例如，可通過使用捏合機或單螺杆或雙螺杆擠出機，使用介於80°C至420°C之間的熔融溫度，或在加熱到介於80°C至420°C之間的溫度的熔融混合機中進行共混。本發明還提供了個人防護裝備(PPE)，該裝備包含至少一種防彈織物和熱塑性組合物，其中熱塑性組合物為如上所述的組合物，並且其中至少一種防彈織物用所述熱塑性組合物強化。合適的防彈織物為包含韌度為至少150克/特克斯並且拉伸模量為至少400克/特克斯的纖維的織物。優選地，纖維具有至少200克/特克斯的韌度和至少5000克/特克斯的拉伸模量。根據本發明的防彈織物可為機織織物、針織物或無紡織物。優選地，防彈織物為機織織物。機織織物包括但不限於用平紋、席紋、斜紋、緞紋和其它複雜編織物單獨或組合編織的織物，複雜編織物包括但不限於單向、類似單向、多軸的編織物和三維材料。在單向織物中，紗線始終沿同一方向延伸。在類似單向織物中，紗線可沿多於一個的方向延伸，但某些紗線並非完全平直。如本文所用，「單向」包含單向和類似單向織物，除非上下文另有要求。無紡織物包括但不限於針刺毛氈、水刺毛氈、熔噴和/或紡粘織物。用於形成至少一種防彈織物的纖維材料可選自芳族聚醯胺纖維，例如但不限於聚對苯二甲醯對苯二胺(可以K_evlaf16從DuPont de Nemours商購獲得)，聚間亞苯基對苯二甲醯胺(可以Nomex'8從DuPont de Nemours商購獲得)，以及液晶聚合物和階梯狀聚合物纖維，例如聚苯並咪唑或聚苯並《I唑，尤其是聚對亞苯基-2，6-苯並二Pf唑(PBO)、5_氨基-2-(對氨基苯基)_苯並咪唑、或聚(2，6-二咪唑並[4，5-b-4，5-e]亞吡啶基_1，4_(2，5- 二羥基)亞苯基)(PIPD ;也稱作M5)纖維，高度定向聚烯烴纖維，例如高分子量聚乙烯(HMPE)纖維、聚丙烯纖維，防彈尼龍高強度礦物纖維，例如玻璃纖維、玄武巖纖維和/或它們的組合，前提條件是防彈織物滿足如本領域的技術人員已知的防彈性能要求。優選地，纖維材料可選自高度定向的聚烯烴纖維、芳族聚醯胺纖維、PBO纖維、PIPD纖維或玻璃纖維、和/或它們的組合。更優選地，纖維材料為聚對苯二甲醯對苯二胺(可以Ke\lar 從DuPontdeNemours商購獲得)或聚間亞苯基對苯二甲醯胺(可以Nomex 從DuPontde Nemours商購獲得)。根據本發明，所述至少一種防彈織物用已在本專利申請先前部分詳細描述的熱塑性組合物強化。可通過以下方法來實現用熱塑性組合物強化所述至少一種防彈織物使用本領域已知方法將熱塑性組合物施加到防彈織物，所述方法例如但不限於層壓、壓延成型、熱壓、粉末浸潰、液體浸潰、擠壓塗布、和/或它們的組合。優選地，通過層壓實現用本發明的熱塑性組合物對所述至少一種防彈織物的強化。根據本發明的熱塑性組合物能夠以各種形式施加，例如但不限於片材、織物、熱熔體、粉末、液體和/或它們的組合。 優選地，以厚度為10 μ m至200 μ m的片材形式來施加熱塑性組合物。更優選地，以厚度為30 μ m至150 μ m的片材形式來施加熱塑性組合物。最優選地，以厚度為40 μ m至100 μ m的片材形式來施加熱塑性組合物。用熱塑性組合物強化至少一種防彈織物的溫度必須至少為或高於熱塑性組合物中最高熔融熱塑性聚合物的熔點，前提條件是用熱塑性組合物強化防彈織物的溫度不超過破壞防彈纖維的溫度。這些破壞溫度為本領域所熟知，例如，芳族聚醯胺為230°C，高分子量聚乙烯(HMPE)為 140°C，PBO 為 300°C，玻璃纖維或 PIPD 為 450°C。根據本發明，多個強化防彈織物層可被組裝到根據本發明的包含多個強化防彈織物層的個人防護裝備中。優選地，根據本發明的個人防護裝備的單個強化織物層並非以限制其相對於彼此運動的方式彼此連接，而是以形成本發明的自由的單個強化織物層的堆疊件的方式彼此連接。這可例如通過將織物層堆疊到彼此之上並將織物層放置到小袋或包中來完成。因此，本發明的每個單個強化織物層能夠在本發明的單個強化織物層限定的平面內相對於其它織物層運動。此外並且對於具體應用，個人防護裝備的單個強化織物層可通過粗縫、縫合、貼扎或膠粘到織物層的周邊上而彼此連接。多層防彈保護系統甚至還可包含至少一層鋼、鋁、鈦和它們的合金、陶瓷、玻璃、和/或它們的組合。多層防彈保護系統可用於不同應用，這些應用中尋求對服裝或製品例如防彈級防彈衣中的多種威脅例如刀和尖刺威脅以及對炮彈射擊威脅的防護。在PPE中使用根據本發明的熱塑性組合物的優點在於，與廣泛用於防彈保護系統領域的用可固化熱固性樹脂預浸潰的防彈織物相比，用所述熱塑性組合物預浸潰的防彈織物的儲存壽命幾乎不受限制，而用可固化熱固性樹脂預浸潰的防彈織物的儲存壽命則有限。用可固化熱固性樹脂預浸潰的防彈織物即使儲存在低溫下仍緩慢固化，這就是它們在預浸潰後需要迅速加工的原因。此外，本領域大量使用的熱固性樹脂例如酚醛樹脂會釋放VOC(揮發性有機化合物)，並且要求儲存空間的附加排氣，並且在加工過程中要求附加的安全措施。另外，例如環氧樹脂或酚醛樹脂的可固化材料比根據本發明的熱塑性組合物剛性大得多，這增加了穿著者的不適感。不希望受到具體理論的約束，第一熱塑性聚合物可通過中斷另外的第二熱塑性聚合物的連續相充當軟化劑。不同於用純淨的第二熱塑性聚合物包埋纖維，根據本發明的熱塑性組合物的第一熱塑性聚合物將在另外的均一化第二熱塑性材料中形成中斷。這形成了第二熱塑性聚合物的網狀相，因此第二熱塑性聚合物將不會接觸纖維表面的全部，因為它被第一熱塑性聚合物部分取代，這產生了出人意料的有益效果，即根據本發明的強化織物層的柔性增強。本發明還提供了用熱塑性組合物強化的防彈織物，其在製造適於女性解剖學的熱 成型個人防護裝備中尤其有用。本發明將在下面的實施例中得到進一步闡述。應當理解，這些實施例僅是舉例說明。
實施例實施例I (比較)將線密度為1100分特的聚對苯二甲醯對苯二胺紗線機織為具有8. 5根/釐米(經紗)和8. 5根/釐米(緯紗)的平紋織物，隨後將其與厚度為55 μ m的離聚物吹塑膜進行層壓，以得到層壓的對位芳族聚醯胺機織層。離聚物為乙烯和19重量％ MAA(甲基丙烯酸)的共聚物並且具有98 °C的熔點，其中有效羧酸部分的45%被鈉陽離子中和(產品由E. I. du Pontde Nemours andCompany (Wilmington, Delaware)以商標Surlyn 提供)。聚對苯二甲醯對苯二胺紗線可以商品名Kevlar 1K1533從E. I. du PontdeNemours and Company (Wilmington, USA)商購獲得。通過堆疊並將堆疊件插入小袋中來將30層對位芳族聚醯胺層壓織物自由地組裝到一起，以形成總面密度為7. 319kg/m2的多層包，所述小袋具有一個3mm厚的由PU泡沫製成的面密度為100g/m2的背襯層。然後在進行多個測試前，將多層包在25°C和55%相對溼度下調理24小時。實施例2將線密度為1100分特的聚對苯二甲醯對苯二胺紗線機織為具有8. 5根/釐米(經紗)和8. 5根/釐米(緯紗)的平紋織物，隨後將其與總共兩個厚度為55 μ m的離聚物吹塑膜進行層壓，方法為將一個離聚物膜層壓到織物的每一側上，以得到層壓的對位芳族聚醯胺機織層。離聚物為乙烯和19重量％ MAA(甲基丙烯酸)的共聚物並且具有98 °C的熔點，其中有效羧酸部分的45%被鈉陽離子中和(產品由E. I. du Pontde Nemours andCompany (Wilmington, Delaware)以商標Surlyill!'提供)。通過堆疊並將堆疊件插入小袋中來將23層對位芳族聚醯胺層壓織物自由地組裝到一起，以形成總面密度為6. 556kg/m2的多層包，所述小袋具有一個3mm厚的由PU泡沫製成的面密度為100g/m2的背襯層。
然後在進行多個測試前，將多層包在25°C和55%相對溼度下調理24小時。實施例3層壓的對位芳族聚醯胺機織層的製備將線密度為1100分特的聚對苯二甲醯對苯二胺紗線機織為具有8. 5根/釐米(經紗)和8. 5根/釐米(緯紗)的平紋織物，隨後將其與厚度為55 μ m的尼龍/離聚物吹塑膜進行層壓，以得到層壓的對位芳族聚醯胺機織層。基於熱塑性組合物的重量計，熔點為178°C的尼龍/離聚物膜由55重量％尼龍12和45重量％鋅離聚物組成，所述尼龍12以商標Rilsan AESNO從Arkema商購獲得並具有180°C的熔點；所述鋅離聚物具有95°C的熔點，並具有60%的中和百分比並且包含乙烯(83 重量％ )、甲基丙烯酸(11重量％ )和馬來酸酐(6重量％ )。通過堆疊並將堆疊件插入小袋中來將30層對位芳族聚醯胺層壓織物自由地組裝到一起，以形成總面密度為7. 150kg/m2的多層包，所述小袋具有一個3mm厚的由PU泡沫製成的面密度為100g/m2的背襯層。然後在進行多個測試前，將多層包在25°C和55%相對溼度下調理24小時。實施例4將線密度為1100分特的聚對苯二甲醯對苯二胺紗線機織為具有8. 5根/釐米(經紗)和8. 5根/釐米(緯紗)的平紋織物，隨後將其與兩個厚度為55 μ m的尼龍/離聚物吹塑膜進行層壓，方法為將一個離聚物膜層壓到織物的每一側上，以得到層壓的對位芳族聚醯胺機織層。基於熱塑性組合物的重量計，熔點為178°C的尼龍/離聚物膜由55重量％尼龍12和45重量％鋅離聚物組成，所述尼龍12以商標Rilsan AESNO從Arkema商購獲得並具有180°C的熔點；所述鋅離聚物具有95°C的熔點，並具有60%的中和百分比並且包含乙烯(83重量％ )、甲基丙烯酸(11重量％ )和馬來酸酐(6重量％ )。通過堆疊並將堆疊件插入小袋中來將23層對位芳族聚醯胺層壓織物自由地組裝到一起，以形成總面密度為6. 413kg/m2的多層包，所述小袋具有一個3mm厚的由PU泡沫製成的面密度為100g/m2的背襯層。然後在進行多個測試前，將多層包在25°C和55%相對溼度下調理24小時。實施例5層壓的對位芳族聚醯胺機織層的製備將線密度為1100分特的聚對苯二甲醯對苯二胺紗線機織為具有8. 5根/釐米(經紗)和8. 5根/釐米(緯紗)的平紋織物，隨後將其與厚度為55 μ m的尼龍/離聚物吹塑膜進行層壓，以得到層壓的對位芳族聚醯胺機織層。基於熱塑性組合物的重量計，尼龍/離聚物膜由55%尼龍12和45重量％鋅離聚物組成，所述尼龍12以商標Rilsan AESNO從Arkema商購獲得並具有180°C的熔點；所述鋅離聚物具有58%的中和百分比並且包含乙烯(85重量％)和甲基丙烯酸(15重量％)且具有93°C的熔點。通過堆疊並將堆疊件插入小袋中來將30層對位芳族聚醯胺層壓織物自由地組裝到一起，以形成總面密度為7. 15kg/m2的多層包，所述小袋具有一個3mm厚的由I3U泡沫製成的面密度為100g/m2的背襯層。
耐切削及耐刺測試根據英國內政部科學發展處的HOSDB英國警方防彈衣標準(2007)第3部分，使用具有24(KR1)和36(KR2)焦耳攻擊能量的PlB測試刀片，並使用24焦耳(SPl)攻擊能量的SPB (IOOmm)測試錐刀，相同刀片掉落5次，對包含根據實施例I、2、3、4和5製造的自由組裝的堆疊件的多層包進行耐切削及耐刺測試。如果刀片穿透進多層包小於8mm，則通過KRl水平。如果刀片穿透進多層包小於20mm，則通過KR2水平。如果刀片穿透進多層包小於1mm，則通過PBl水平。結果記錄並匯總於下表I中(單位毫米)。復權利要求
1.熱塑性組合物，所述熱塑性組合物用於製造適於個人防彈、防刺和防刀的個人防護裝備，其中所述熱塑性組合物包含至少第一熱塑性聚合物和至少第二熱塑性聚合物，其中所述第一熱塑性聚合物具有的熔點不同於第二熱塑性聚合物的熔點。
2.根據權利要求I所述的熱塑性組合物，其中所述第二熱塑性聚合物以30重量％至 99重量％存在，所述重量百分比是基於所述熱塑性組合物的總重量計的。
3.根據權利要求I所述的熱塑性組合物，其中基於所述第一熱塑性聚合物的總重量計，所述第一熱塑性聚合物包含I重量％至50重量％的非晶態聚醯胺。
4.根據前述權利要求中任一項所述的熱塑性組合物的用途，其中所述第一熱塑性聚合物以25重量％至70重量％存在，所述重量百分比是基於所述熱塑性組合
5.根據前述權利要求中任一項所述的熱塑性組合物的用途，其中所述第一熱塑性聚合物分散於所述第二熱塑性聚合物的連續相或共連續相中。
6.根據前述權利要求中任一項所述的熱塑性組合物的用途，其中基於所述熱塑性組合物的總重量計，所述第二熱塑性聚合物以30重量％至75重量％存在。
7.個人防護裝備，包括a)多個防彈織物層；和b)至少一種用於防彈應用的熱塑性組合物，其中所述熱塑性組合物包含至少第一熱塑性聚合物，所述第一熱塑性聚合物具有的熔點不同於第二熱塑性聚合物的熔點，並且其中所述防彈織物層中的至少一個用所述熱塑性組合物強化，並且其中包含所述至少一個強化防彈織物層的防彈織物層彼此連接，以通過將所述織物層堆疊到彼此之上並且將所述織物層放置到小袋或包中而形成自由的單個防彈織物層的堆疊件。
8.根據權利要求7所述的個人防護裝備，其中用所述熱塑性組合物強化的防彈織物層在由所述強化織物層限定的平面內能夠相對於彼此運動。
9.根據權利要求4所述的個人防護裝備，其中所述第二熱塑性聚合物以30重量％至 99重量％存在，所述重量百分比是基於所述熱塑性組合物的總重量計的。
10.根據權利要求4所述的個人防護裝備，其中基於所述第一熱塑性聚合物的總重量計，所述第一熱塑性聚合物包含I重量％至50重量％的非晶態聚醯胺。
11.包含防彈織物和熱塑性組合物的強化防彈織物，所述熱塑性組合物包含至少第一熱塑性聚合物和至少第二熱塑性聚合物，其中所述第一熱塑性聚合物具有的熔點不同於第二熱塑性聚合物的熔點。
12.根據權利要求11所述的強化防彈織物，其中所述第二熱塑性聚合物以30重量％至 99重量％存在，所述重量百分比是基於所述熱塑性組合物的總重量計的。
13.根據權利要求11或12所述的強化防彈織物，其中所述第一熱塑性聚合物以25重量％至70重量％存在，所述重量百分比是基於所述熱塑性組合物的總重量計的。
14.根據權利要求11、12或13所述的強化防彈織物，其中所述第一熱塑性聚合物分散於所述第二熱塑性聚合物的連續相或共連續相中。
全文摘要
本發明提供了熱塑性組合物在製造用於個人防彈防刺防刀的個人防護裝備中的用途，其中所述熱塑性組合物包含至少第一熱塑性聚合物，所述第一熱塑性聚合物具有的熔點不同於第二熱塑性聚合物的熔點。此外，本發明提供了個人防護裝備，所述個人防護裝備包括多個防彈織物層和至少一種用於防彈應用的熱塑性組合物，其中所述熱塑性組合物包含如上所述的至少第一熱塑性聚合物。
文檔編號C08L77/02GK102933659SQ201180028832
公開日2013年2月13日 申請日期2011年6月9日 優先權日2010年6月11日
發明者Y.巴德, L.P.羅蘭德, N.龐特, O.馬格寧 申請人:納幕爾杜邦公司