專利名稱：增強的柔性輕型防彈防刺防錐材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及增強的柔性輕型吸能材料及其制備方法。這些材料可用于制造個人防護裝備，例如軟質(zhì)盔甲、防刺防錐系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
芳族聚酰胺纖維是一類耐熱且強韌的合成纖維。它們用于航空航天和軍事應(yīng)用、用于防彈級防彈衣織物、用于汽車和自行車輪胎以及用作無害石棉替代品。在芳族聚酰胺纖維中，聚合鏈分子沿纖維軸線高度定向，因此化學(xué)鍵的強度可用于要求較高的應(yīng)用，如上文所提及的應(yīng)用。芳族聚酰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?！るm然PPE中的機織芳族聚酰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。這是由于這樣的事實，薄武器可在構(gòu)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(xiàn)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，并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(shù)描述于例如W0200I/037691中。W0200I/037691公開了比其它已知防護材料更具柔性并且主要通過所用纖維的低旦尼爾數(shù)來增強柔性的防護材料。此外，將纖維包埋在支撐材料內(nèi)以限制纖維的相對運動，并因此實現(xiàn)對刀或針攻擊的有效防護。然而，當(dāng)用聚合物樹脂包埋防護材料例如對位芳族聚酰胺織物(商業(yè)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于彼此運動的能力。例如，與非包埋的織物相反的是，當(dāng)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，并且同時由包埋的織物制造的個人防護裝備(PPE)被認(rèn)為會產(chǎn)生更多的不適。這種感知導(dǎo)致穿著PPE的意愿降低，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。由于必要的機械是熟知的，并且被許多個人防護裝備(PPE)制造商所采用，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，其為離聚物與聚酰胺的共混物。然而，該共混物用作機動車應(yīng)用的模塑部件，例如緩沖器、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公開了基于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酰胺的組合。然而，此類組合主要用于需要改善抗沖擊性和機械強度的應(yīng)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(dāng)?shù)姆雷o，并同時提供可在已有機械上執(zhí)行的解決方案。
附圖
簡沭圖I代表“靜態(tài)柔性測試”章節(jié)中所示的偏轉(zhuǎn)角的圖示。發(fā)明概沭本發(fā)明提供了熱塑性組合物在制造用于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于第二熱塑性聚合物的熔點。此外，本發(fā)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)至少一種用于防彈應(yīng)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于第二熱塑性聚合物的熔點，并且其中防彈織物層中的至少一個用熱塑性組合物強化，并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并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(fā)明詳沭本發(fā)明通過提供用于個人防護裝備(PPE)的熱塑性組合物而解決了發(fā)明背景部分陳述的問題，其中用于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于第二熱塑性聚合物的熔點。如該描述中所用，術(shù)語“熔點”旨在表示根據(jù)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(jù)本發(fā)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于第二熱塑性聚合物的連續(xù)相或共連續(xù)相中。根據(jù)本發(fā)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于第一熱塑性聚合物的連續(xù)相或共連續(xù)相中。優(yōu)選的是根據(jù)本發(fā)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于第二熱塑性聚合物的連續(xù)相或共連續(xù)相中。如該描述中所用，術(shù)語“連續(xù)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(zhì)，其與以顆粒形式存在于或分散于連續(xù)相中的不連續(xù)相相反，所述不連續(xù)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(shù)語“共連續(xù)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(wǎng)絡(luò)形式，例如互穿網(wǎng)絡(luò)(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(wǎng)絡(luò)，例如半互穿網(wǎng)絡(luò)(半IPN)。如果分散于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于第一熱塑性聚合物中，顆?？蔀榍蛐晤w粒、細(xì)長的類球體形狀、橢圓體、支化長絲狀結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)、和/或復(fù)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，其小于與根據(jù)本發(fā)明的用于防彈應(yīng)用的熱塑性組合物聯(lián)合使用的纖維的直徑。優(yōu)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(yōu)選5 μ m至15 μ m并且最優(yōu)選10 μ m至15 μ m的范圍內(nèi)。在分散的第一熱塑性聚合物以細(xì)長的類球體形狀顆粒、橢圓體、支化長絲狀結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)和/或復(fù)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(nèi)能夠追溯到的最小直線或短軸長度(平均橫截面直徑)，相應(yīng)的為細(xì)長的類球體形狀顆粒的平均直徑。根據(jù)本發(fā)明的第一熱塑性聚合物可選自例如聚丙烯、聚丙烯共聚物、聚酰胺、聚酰胺共聚物、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，例如但不限于聚乙烯、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、聚砜、熱塑性有機硅共聚物和/或它們的組合。適于本發(fā)明的第一熱塑性聚合物優(yōu)選地選自具有在75°C至400°C、更優(yōu)選110°C至300°C并且最優(yōu)選140°C至230°C范圍內(nèi)的熔點的上述聚合物。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的第一熱塑性聚合物可選自聚丙烯、聚酰胺、聚酯聚合物或共聚物和/或它們的組合。 更優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的第一熱塑性聚合物可選自聚酰胺，例如但不限于脂族聚酰胺和/或半芳族聚酰胺。適于本發(fā)明的聚酰胺可為結(jié)晶、半結(jié)晶、非晶態(tài)聚酰胺和/或它們的組合。術(shù)語“結(jié)晶”、“半結(jié)晶”和“非晶態(tài)”為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知。非晶態(tài)聚酰胺是指那些不存在結(jié)晶度的聚酰胺，如根據(jù)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(jié)晶熔融峰所示。基于第一熱塑性聚合物的總重量計，根據(jù)本發(fā)明的第一熱塑性聚合物可包含I重量％至10重量％的非晶態(tài)聚酰胺。更優(yōu)選地，基于第一熱塑性聚合物的總重量計，根據(jù)本發(fā)明的第一熱塑性聚合物可包含I重量％至30重量％的非晶態(tài)聚酰胺。最優(yōu)選地，基于第一熱塑性聚合物的總重量計，根據(jù)本發(fā)明的第一熱塑性聚合物可包含I重量％至50重量％的非晶態(tài)聚酰胺。優(yōu)選地，合適的脂族聚酰胺可選自尼龍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(yōu)選地，合適的脂族聚酰胺可選自尼龍6、尼龍11、尼龍12、尼龍612、尼龍13、尼龍1010和/或它們的組合。如果分散于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于第一熱塑性聚合物中，顆?？蔀榍蛐晤w粒、細(xì)長的類球體形狀、橢圓體、支化長絲狀結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)、和/或復(fù)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，其小于與根據(jù)本發(fā)明的用于防彈應(yīng)用的熱塑性組合物聯(lián)合使用的纖維的直徑。優(yōu)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(yōu)選5 μ m至15 μ m并且最優(yōu)選10 μ m至15 μ m的范圍內(nèi)。在分散的第一熱塑性聚合物以細(xì)長的類球體形狀顆粒、橢圓體、支化長絲狀結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)和/或復(fù)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(nèi)能夠追溯到的最小直線或短軸長度(平均橫截面直徑)，相應(yīng)的為細(xì)長的類球體形狀顆粒的平均直徑。
根據(jù)本發(fā)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，例如但不限于聚乙烯、聚乙烯共聚物、聚丙烯、聚丙烯共聚物、聚丁烯、聚丁烯共聚物、聚酰胺、聚酰胺共聚物、聚酯、聚氨酯、聚氨酯共聚物、聚丙烯腈、聚砜、熱塑性有機硅共聚物、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。適于本發(fā)明的第二熱塑性聚合物優(yōu)選地選自具有在60°C至250°C并且更優(yōu)選60°C至150°C范圍內(nèi)的熔點的上述聚合物。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)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，例如但不限于聚異丙烯-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，例如但不限于聚乙烯，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(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)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(yōu)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(yōu)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(yōu)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(yōu)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(yōu)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(shù)語“軟化共聚單體”為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知，并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(shù)語“(甲基)丙烯酸酯”相應(yīng)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％的范圍存在，并且α，β -不飽和C3-C8二羧酸能夠以O(shè). I重量％至15重量％的范圍存在，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(nèi)的共聚單體總含量不超過50重量％。最優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)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(yōu)選10%至70%，最優(yōu)選介于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(yōu)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(yōu)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(shù)的5%至90%被金屬離子中和，并且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(guān)于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(guān)于包含丙烯酸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(yōu)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(yōu)選的是鈉離子、鋅離子、鋰離子和鎂離子。最優(yōu)選地，離子為鋅離子、鋰離子和/或它們的組合。根據(jù)本發(fā)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(biāo)準(zhǔn)中和技術(shù)來制備，所述專利據(jù)此以引用方式并入。所得的離聚物可具有O. 01至100克/10分鐘、優(yōu)選O. I至30克/10分鐘的熔融指數(shù)(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(lǐng)域已知的連續(xù)方式運行而制得，如 US4351931、US5028674、US5057593、US5859137 中所述?？赏ㄟ^如下方法制得根據(jù)本發(fā)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于第一熱塑性材料的連續(xù)相或共連續(xù)相中，或使得第一熱塑性材料分散于第二熱塑性材料的連續(xù)相或共連續(xù)相中。根據(jù)本發(fā)明的熱塑性組合物在制造個人防護裝備(PPE)中的成功使用主要依賴于以下事實可用于制造個人防護裝備(PPE)的第一熱塑性聚合物或第二熱塑性聚合物分散于第一熱塑性聚合物或第二熱塑性聚合物的連續(xù)相或共連續(xù)相中，如上所述。優(yōu)選的是，根據(jù)本發(fā)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于第二熱塑性聚合物的連續(xù)相或共連續(xù)相中。根據(jù)本發(fā)明，希望在根據(jù)本發(fā)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，該重量百分比是基于熱塑性組合物的總重量計的。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)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(yōu)選地，基于熱塑性組合物的總重量計，根據(jù)本發(fā)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，該重量百分比是基于熱塑性組合物的總重量計的。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)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(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)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(yīng)性添加劑或非反應(yīng)性添加劑，例如但不限于如本領(lǐng)域已知并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(jié)添加劑、表面活性劑、芳族聚酰胺紙漿、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(jù)本發(fā)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，并且可形成各種形式，例如但不限于粒料、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桿或雙螺桿擠出機，使用介于80°C至420°C之間的熔融溫度，或在加熱到介于80°C至420°C之間的溫度的熔融混合機中進行共混。本發(fā)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，并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/特克斯并且拉伸模量為至少400克/特克斯的纖維的織物。優(yōu)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(jù)本發(fā)明的防彈織物可為機織織物、針織物或無紡織物。優(yōu)選地，防彈織物為機織織物。機織織物包括但不限于用平紋、席紋、斜紋、緞紋和其它復(fù)雜編織物單獨或組合編織的織物，復(fù)雜編織物包括但不限于單向、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，紗線可沿多于一個的方向延伸，但某些紗線并非完全平直。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于針刺毛氈、水刺毛氈、熔噴和/或紡粘織物。用于形成至少一種防彈織物的纖維材料可選自芳族聚酰胺纖維，例如但不限于聚對苯二甲酰對苯二胺(可以K_evlaf16從DuPont de Nemours商購獲得)，聚間亞苯基對苯二甲酰胺(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，例如聚苯并咪唑或聚苯并《I唑，尤其是聚對亞苯基-2，6-苯并二Pf唑(PBO)、5_氨基-2-(對氨基苯基)_苯并咪唑、或聚(2，6-二咪唑并[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(lǐng)域的技術(shù)人員已知的防彈性能要求。優(yōu)選地，纖維材料可選自高度定向的聚烯烴纖維、芳族聚酰胺纖維、PBO纖維、PIPD纖維或玻璃纖維、和/或它們的組合。更優(yōu)選地，纖維材料為聚對苯二甲酰對苯二胺(可以Ke\lar 從DuPontdeNemours商購獲得)或聚間亞苯基對苯二甲酰胺(可以Nomex 從DuPontde Nemours商購獲得)。根據(jù)本發(fā)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(xì)描述的熱塑性組合物強化。可通過以下方法來實現(xiàn)用熱塑性組合物強化所述至少一種防彈織物使用本領(lǐng)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于層壓、壓延成型、熱壓、粉末浸潰、液體浸潰、擠壓涂布、和/或它們的組合。優(yōu)選地，通過層壓實現(xiàn)用本發(fā)明的熱塑性組合物對所述至少一種防彈織物的強化。根據(jù)本發(fā)明的熱塑性組合物能夠以各種形式施加，例如但不限于片材、織物、熱熔體、粉末、液體和/或它們的組合。 優(yōu)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(yōu)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(yōu)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于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(lǐng)域所熟知，例如，芳族聚酰胺為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(jù)本發(fā)明，多個強化防彈織物層可被組裝到根據(jù)本發(fā)明的包含多個強化防彈織物層的個人防護裝備中。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的個人防護裝備的單個強化織物層并非以限制其相對于彼此運動的方式彼此連接，而是以形成本發(fā)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并將織物層放置到小袋或包中來完成。因此，本發(fā)明的每個單個強化織物層能夠在本發(fā)明的單個強化織物層限定的平面內(nèi)相對于其它織物層運動。此外并且對于具體應(yīng)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(tǒng)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(tǒng)可用于不同應(yīng)用，這些應(yīng)用中尋求對服裝或制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(jù)本發(fā)明的熱塑性組合物的優(yōu)點在于，與廣泛用于防彈保護系統(tǒng)領(lǐng)域的用可固化熱固性樹脂預(yù)浸潰的防彈織物相比，用所述熱塑性組合物預(yù)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(yù)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(yù)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(yù)浸潰后需要迅速加工的原因。此外，本領(lǐng)域大量使用的熱固性樹脂例如酚醛樹脂會釋放VOC(揮發(fā)性有機化合物)，并且要求儲存空間的附加排氣，并且在加工過程中要求附加的安全措施。另外，例如環(huán)氧樹脂或酚醛樹脂的可固化材料比根據(jù)本發(fā)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(xù)相充當(dāng)軟化劑。不同于用純凈的第二熱塑性聚合物包埋纖維，根據(jù)本發(fā)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(wǎng)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(chǎn)生了出人意料的有益效果，即根據(jù)本發(fā)明的強化織物層的柔性增強。本發(fā)明還提供了用熱塑性組合物強化的防彈織物，其在制造適于女性解剖學(xué)的熱 成型個人防護裝備中尤其有用。本發(fā)明將在下面的實施例中得到進一步闡述。應(yīng)當(dāng)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分特的聚對苯二甲酰對苯二胺紗線機織為具有8. 5根/厘米(經(jīng)紗)和8. 5根/厘米(緯紗)的平紋織物，隨后將其與厚度為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酰胺機織層。離聚物為乙烯和19重量％ MAA(甲基丙烯酸)的共聚物并且具有98 °C的熔點，其中有效羧酸部分的45%被鈉陽離子中和(產(chǎn)品由E. I. du Pontde Nemours andCompany (Wilmington, Delaware)以商標(biāo)Surlyn 提供)。聚對苯二甲酰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。通過堆疊并將堆疊件插入小袋中來將30層對位芳族聚酰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泡沫制成的面密度為100g/m2的背襯層。然后在進行多個測試前，將多層包在25°C和55%相對濕度下調(diào)理24小時。實施例2將線密度為1100分特的聚對苯二甲酰對苯二胺紗線機織為具有8. 5根/厘米(經(jīng)紗)和8. 5根/厘米(緯紗)的平紋織物，隨后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(cè)上，以得到層壓的對位芳族聚酰胺機織層。離聚物為乙烯和19重量％ MAA(甲基丙烯酸)的共聚物并且具有98 °C的熔點，其中有效羧酸部分的45%被鈉陽離子中和(產(chǎn)品由E. I. du Pontde Nemours andCompany (Wilmington, Delaware)以商標(biāo)Surlyill!'提供)。通過堆疊并將堆疊件插入小袋中來將23層對位芳族聚酰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泡沫制成的面密度為100g/m2的背襯層。
然后在進行多個測試前，將多層包在25°C和55%相對濕度下調(diào)理24小時。實施例3層壓的對位芳族聚酰胺機織層的制備將線密度為1100分特的聚對苯二甲酰對苯二胺紗線機織為具有8. 5根/厘米(經(jīng)紗)和8. 5根/厘米(緯紗)的平紋織物，隨后將其與厚度為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酰胺機織層?；跓崴苄越M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(biāo)Rilsan AESNO從Arkema商購獲得并具有180°C的熔點；所述鋅離聚物具有95°C的熔點，并具有60%的中和百分比并且包含乙烯(83 重量％ )、甲基丙烯酸(11重量％ )和馬來酸酐(6重量％ )。通過堆疊并將堆疊件插入小袋中來將30層對位芳族聚酰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泡沫制成的面密度為100g/m2的背襯層。然后在進行多個測試前，將多層包在25°C和55%相對濕度下調(diào)理24小時。實施例4將線密度為1100分特的聚對苯二甲酰對苯二胺紗線機織為具有8. 5根/厘米(經(jīng)紗)和8. 5根/厘米(緯紗)的平紋織物，隨后將其與兩個厚度為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(cè)上，以得到層壓的對位芳族聚酰胺機織層?；跓崴苄越M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(biāo)Rilsan AESNO從Arkema商購獲得并具有180°C的熔點；所述鋅離聚物具有95°C的熔點，并具有60%的中和百分比并且包含乙烯(83重量％ )、甲基丙烯酸(11重量％ )和馬來酸酐(6重量％ )。通過堆疊并將堆疊件插入小袋中來將23層對位芳族聚酰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泡沫制成的面密度為100g/m2的背襯層。然后在進行多個測試前，將多層包在25°C和55%相對濕度下調(diào)理24小時。實施例5層壓的對位芳族聚酰胺機織層的制備將線密度為1100分特的聚對苯二甲酰對苯二胺紗線機織為具有8. 5根/厘米(經(jīng)紗)和8. 5根/厘米(緯紗)的平紋織物，隨后將其與厚度為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酰胺機織層?；跓崴苄越M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(biāo)Rilsan AESNO從Arkema商購獲得并具有180°C的熔點；所述鋅離聚物具有58%的中和百分比并且包含乙烯(85重量％)和甲基丙烯酸(15重量％)且具有93°C的熔點。通過堆疊并將堆疊件插入小袋中來將30層對位芳族聚酰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泡沫制成的面密度為100g/m2的背襯層。
耐切削及耐刺測試根據(jù)英國內(nèi)政部科學(xué)發(fā)展處的HOSDB英國警方防彈衣標(biāo)準(zhǔn)(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，并使用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(jù)實施例I、2、3、4和5制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于8mm，則通過KRl水平。如果刀片穿透進多層包小于20mm，則通過KR2水平。如果刀片穿透進多層包小于1mm，則通過PBl水平。結(jié)果記錄并匯總于下表I中(單位毫米)。復(fù)權(quán)利要求
1.熱塑性組合物，所述熱塑性組合物用于制造適于個人防彈、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于第二熱塑性聚合物的熔點。
2.根據(jù)權(quán)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于所述熱塑性組合物的總重量計的。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱塑性組合物，其中基于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(tài)聚酰胺。
4.根據(jù)前述權(quán)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于所述熱塑性組合
5.根據(jù)前述權(quán)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于所述第二熱塑性聚合物的連續(xù)相或共連續(xù)相中。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的熱塑性組合物的用途，其中基于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)至少一種用于防彈應(yīng)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于第二熱塑性聚合物的熔點，并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，并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并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(jù)權(quán)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(nèi)能夠相對于彼此運動。
9.根據(jù)權(quán)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于所述熱塑性組合物的總重量計的。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的個人防護裝備，其中基于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(tài)聚酰胺。
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于第二熱塑性聚合物的熔點。
12.根據(jù)權(quán)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于所述熱塑性組合物的總重量計的。
13.根據(jù)權(quán)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于所述熱塑性組合物的總重量計的。
14.根據(jù)權(quán)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于所述第二熱塑性聚合物的連續(xù)相或共連續(xù)相中。
全文摘要
本發(fā)明提供了熱塑性組合物在制造用于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于第二熱塑性聚合物的熔點。此外，本發(fā)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于防彈應(yīng)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(yōu)先權(quán)日2010年6月11日
發(fā)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