專利名稱：使用局部蠟涂層的低重量和高耐久性柔軟防彈衣復(fù)合材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有局部蠟涂層的防彈制品。
背景技術(shù)：
包含具有優(yōu)異抗射彈性能的高強(qiáng)度纖維的防彈制品是公知的。例如防彈背心、 頭盔、車輛面板和軍事裝備結(jié)構(gòu)構(gòu)件等制品通常由包括高強(qiáng)度纖維的織物制造。通常使 用的高強(qiáng)度纖維包括聚乙烯纖維，芳族聚酰胺纖維，例如聚(對(duì)苯二甲酰苯二胺)，石墨 纖維，尼龍纖維，玻璃纖維等。對(duì)于例如背心或背心部件的許多應(yīng)用來說，纖維可以以 織造織物或針織物的形式使用。對(duì)于其它應(yīng)用來說，纖維可以包封或嵌入聚合物基質(zhì)材 料中，形成織造或非織造剛性或柔性織物。優(yōu)選形成本發(fā)明織物的每個(gè)獨(dú)立纖維基本由 粘合劑(基質(zhì))材料涂布或包封?？捎糜谛纬衫珙^盔、面板和背心的硬質(zhì)或柔軟盔甲制品的各種防彈構(gòu)造是已 知的。例如，US 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 描述 了防彈復(fù)合材 料，其包括由例如擴(kuò)鏈超高分子量聚乙烯的材料制造的高強(qiáng)度纖維，在此將所有專利引 入作為參考。這些復(fù)合材料顯示不同程度的對(duì)來自例如子彈、炮彈、榴霰彈等射彈的高 速?zèng)_擊穿透的抗性。例如，US 4,623,574和4,748,064公開了包括嵌入彈性基質(zhì)中的高強(qiáng)度纖維的簡(jiǎn) 單復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。US 4,650,710公開了一種包括多個(gè)柔性層的柔性制品，所述柔性層由高 強(qiáng)度擴(kuò)鏈聚烯烴(ECP)纖維組成。網(wǎng)狀物的纖維涂有低模量彈性體材料。US 5,552,208和 5,587,230公開了制造包括至少一個(gè)高強(qiáng)度纖維網(wǎng)狀物和基質(zhì)組合物的制品和制造該制品 的方法，所述基質(zhì)組合物包括乙烯基酯和鄰苯二甲酸二烯丙酯。US 6,642,159公開了一種 具有多個(gè)纖維層的抗沖擊剛性復(fù)合材料，所述纖維層包括設(shè)置在基質(zhì)中的長(zhǎng)絲網(wǎng)狀物， 在纖維層之間具有彈性層。該復(fù)合材料被粘合至硬質(zhì)板，以增加對(duì)穿甲射彈的保護(hù)。硬質(zhì)或剛性防彈衣提供優(yōu)良的防彈性，但是可能非常僵硬和笨重。因此，例如 防彈背心的防彈衣服裝優(yōu)選由柔性或柔軟的盔甲材料形成。但是，雖然這種柔性或柔軟 的材料顯示優(yōu)異的防彈性能，但它們也通常顯示不能令人滿意的耐磨性，這影響了盔甲 的耐久性。本領(lǐng)域中希望提供耐磨性和耐久性改善的柔軟、柔性防彈材料。本發(fā)明提供 對(duì)于這種需要的解決方案。更重要地，現(xiàn)已意外地發(fā)現(xiàn)蠟涂層的存在顯著地改善了本文 所述的防彈復(fù)合材料對(duì)于例如9_全金屬外殼子彈和44MagnUm子彈的射彈的抗彈體穿 透性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種防彈復(fù)合材料，包括至少一個(gè)其上具有多層涂層的纖維基材， 其中所述纖維基材包括一個(gè)或多個(gè)具有約7g/旦尼爾或更高的韌度和約150g/旦尼爾或更 高的拉伸模量的纖維；所述多層涂層包括在所述一個(gè)或多個(gè)纖維表面上的聚合物粘合劑材料層和在該聚合物粘合劑材料層上的蠟層。本發(fā)明進(jìn)一步提供一種形成防彈復(fù)合材料的方法，包括i)提供至少一個(gè)具有表面的涂布纖維基材；其中所述至少一個(gè)纖維基材包括一 個(gè)或多個(gè)具有約7g/旦尼爾或更高的韌度和約150g/旦尼爾或更高的拉伸模量的纖維；所 述纖維的每一個(gè)的表面基本上涂布有聚合物粘合劑材料；和ii)在所述至少一個(gè)涂布纖維基材的至少一部分上施涂蠟。發(fā)明詳述本發(fā)明提供具有優(yōu)良耐久性和增強(qiáng)的抗彈體穿透性的耐磨纖維復(fù)合材料和制 品。特別地，本發(fā)明提供通過在至少一個(gè)纖維基材上施涂本發(fā)明的多層涂層形成的纖維 復(fù)合材料。如在此使用的，“纖維基材”可以為單一纖維或已經(jīng)由多個(gè)纖維形成的織 物，包括氈片。優(yōu)選，纖維基材為包括多個(gè)合并為整體結(jié)構(gòu)的纖維的織物，包括織造織 物和非織造織物。聚合物粘合劑材料或聚合物粘合劑材料和蠟兩者的涂層可以施涂在多 個(gè)以纖維網(wǎng)或其它排列形式排列的纖維上，在涂布時(shí)，可以認(rèn)為或可以不認(rèn)為所述纖維 是織物。本發(fā)明還提供由多個(gè)涂布纖維形成的織物，和由所述織物形成的制品。本發(fā)明的纖維基材涂有包括至少一個(gè)聚合物粘合劑材料層和至少一個(gè)蠟層的多 層涂層，其中所述各層不同。至少一個(gè)聚合物粘合劑材料層直接施涂在一個(gè)或多個(gè)纖維 的表面上，并且至少一個(gè)局部的蠟涂層施涂在聚合物粘合劑材料層上。如以下更詳細(xì)討 論的，雖然蠟涂層在聚合物粘合劑層“上”，但是兩者并不必然彼此直接接觸。蠟通常定義為在室溫下是固體，但是在超過約40°C的溫度下熔融或軟化而不分 解的材料。它們通常是有機(jī)的并且在室溫下不溶于水，但可以是水可潤(rùn)濕的并且可以在 例如非極性有機(jī)溶劑的某些溶劑中形成漿料和凝膠。蠟可以是支化或線性的，可以具有 高結(jié)晶度或低結(jié)晶度，并且具有較低極性。它們的分子量可以為約400至約25,000，并 且具有約40°C至約150°C的熔點(diǎn)。它們通常不形成獨(dú)立膜，與高級(jí)聚合物不同，并且通 常為碳原子比油和油脂更多的脂族烴。蠟的粘度可以從低至高，通常取決于蠟的分子量 和結(jié)晶度。在其熔點(diǎn)之上，蠟的粘度通常較低，優(yōu)選的是局部蠟涂層包括低粘度蠟。如 在此使用的，“低粘度蠟”描述在140°C下熔體粘度小于或等于約500厘泊(cps)的蠟。 優(yōu)選，低粘度蠟在140°C下具有低于約250cps，最優(yōu)選低于約lOOcps的粘度。但是，某 些線性聚乙烯蠟(分子量為約2000至約10,000)和聚丙烯蠟可以具有中等至高粘度，即熔 融之后高達(dá)10,000厘泊。使用本領(lǐng)域中公知的技術(shù)測(cè)量粘度值，例如可以使用毛細(xì)管、 旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)體流變儀測(cè)量粘度值。優(yōu)選的測(cè)量工具為Brookfield旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)。優(yōu)選的蠟 具有約400至約10,000的重均分子量。更優(yōu)選蠟為基本線性聚合物，具有低于約1500的 重均分子量和優(yōu)選低于約800的數(shù)均分子量。合適的蠟包括天然和合成蠟，并且非排他性地包括動(dòng)物蠟，例如蜂蠟、蟲蠟、 紫膠蠟、鯨蠟和羊毛蠟(羊毛脂)；植物賭，例如楊梅蠟、小燭樹蠟、巴西棕櫚蠟、蓖麻 蠟、西班牙草蠟、日本蠟、霍霍巴油蠟、小冠巴西棕蠟、米糠蠟和大豆蠟；礦物蠟，例 如地蠟(ceresin wax)、褐煤蠟、地蠟(ozocerite wax)和泥煤蠟；石油蠟，例如石蠟和微晶 蠟；以及合成蠟，包括聚烯烴蠟，包括聚乙烯和聚丙烯蠟，費(fèi)-托合成蠟、硬脂酰胺蠟 (包括乙烯雙-硬脂酰胺蠟)、聚合a-烯烴蠟、取代的酰胺蠟(例如酯化或皂化的取代 的酰胺蠟)和其它化學(xué)改性蠟。同樣合適的是US4,544,694中描述的蠟，在此將其公開內(nèi)容引入作為參考。其中，優(yōu)選蠟包括石蠟、微晶蠟、費(fèi)-托合成蠟、支化和線性聚乙烯 蠟、聚丙烯蠟、巴西棕櫚蠟、乙烯雙-硬脂酰胺(EBS)蠟及組合。表1概括這些優(yōu)選蠟 的性能表 權(quán)利要求
1.一種防彈復(fù)合材料，包括至少一個(gè)其上具有多層涂層的纖維基材，其中所述纖維 基材包括一個(gè)或多個(gè)具有約7g/旦尼爾或更高的韌度和約150g/旦尼爾或更高的拉伸模量 的纖維；所述多層涂層包括在所述一個(gè)或多個(gè)纖維表面上的聚合物粘合劑材料層和在該 聚合物粘合劑材料層上的蠟層。
2.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其中所述蠟包括蜂蠟、蟲蠟、紫膠蠟、鯨蠟、羊毛蠟、楊 梅蠟、小燭樹蠟、巴西棕櫚蠟、蓖麻蠟、西班牙草蠟、日本蠟、霍霍巴油蠟、小冠巴西 棕蠟、米糠蠟、大豆蠟、地蠟(ceresin wax)、褐煤蠟、地蠟(ozocerite wax)、泥煤蠟、石 蠟、微晶蠟、聚乙烯蠟、聚丙烯蠟、α-烯烴蠟、費(fèi)-托合成蠟、硬脂酰胺蠟、酯化酰胺 蠟、皂化酰胺蠟，或其組合。
3.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其中所述蠟層包括蠟與含氟聚合物的共混物。
4.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其中聚合物粘合劑材料層包括聚氨酯聚合物、聚醚聚合 物、聚酯聚合物、聚碳酸酯聚合物、聚縮醛聚合物、聚酰胺聚合物、聚丁烯聚合物、乙 烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物、離聚物、苯乙烯-異戊二烯共聚物、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、氫化苯乙烯-乙烯/丁烯共聚物、馬來酸酐官能化苯乙烯-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、環(huán)氧聚合物、酚醛清漆聚合物、酚聚合物、乙烯 基酯聚合物、丁腈橡膠聚合物、天然橡膠聚合物、醋酸丁酸纖維素聚合物、聚乙烯醇縮 丁醛聚合物、丙烯酸聚合物、丙烯酸共聚物或引入非丙烯酸單體的丙烯酸共聚物或其組合。
5.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其中所述纖維基材包括由多個(gè)纖維形成的織物。
6.權(quán)利要求5的復(fù)合材料，其中所述織物包括非織造織物。
7.權(quán)利要求5的復(fù)合材料，其中所述織物具有兩個(gè)表面，蠟涂布所述織物表面的一個(gè) 或兩個(gè)。
8.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其中所述蠟包括低粘度蠟。
9.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其中所述蠟占所述復(fù)合材料的約0.01wt%至約5.0wt%。
10.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其中所述聚合物粘合劑材料占所述復(fù)合材料的約lwt% 至約50wt%。
11.一種包括權(quán)利要求1的復(fù)合材料的制品。
12.權(quán)利要求11的制品，其包括柔性防彈衣。
13.一種形成防彈復(fù)合材料的方法，包括i)提供至少一個(gè)具有表面的涂布纖維基材；其中所述至少一個(gè)纖維基材包括一個(gè)或 多個(gè)具有約7g/旦尼爾或更高的韌度和約150g/旦尼爾或更高的拉伸模量的纖維；所述纖 維的每一個(gè)的表面基本上涂布有聚合物粘合劑材料；和ii)在所述至少一個(gè)涂布纖維基材的至少一部分上施涂蠟。
14.權(quán)利要求13的方法，其中所述蠟包括蜂蠟、蟲蠟、紫膠蠟、鯨蠟、羊毛蠟、楊 梅蠟、小燭樹蠟、巴西棕櫚蠟、蓖麻蠟、西班牙草蠟、日本蠟、霍霍巴油蠟、小冠巴西 棕蠟、米糠蠟、大豆蠟、地蠟(ceresin wax)、褐煤蠟、地蠟(ozocerite wax)、泥煤蠟、石 蠟、微晶蠟、聚乙烯蠟、聚丙烯蠟、α-烯烴蠟、費(fèi)-托合成蠟、硬脂酰胺蠟、酯化酰胺蠟、皂化酰胺蠟，或其組合。
15.權(quán)利要求13的方法，其中所述蠟層包括蠟與含氟聚合物的共混物。
16.權(quán)利要求13的方法，其中所述纖維基材包括由多個(gè)纖維形成的織物。
17.權(quán)利要求16的方法，其中所述織物具有兩個(gè)表面，蠟涂布所述織物表面的一個(gè)或 兩個(gè)。
18.權(quán)利要求
19.權(quán)利要求
20.權(quán)利要求16的方法，其中所述織物包括非織造織物。16的方法，其中所述蠟包括低粘度蠟。13的方法，進(jìn)一步包括由所述復(fù)合材料形成制品。
全文摘要
具有耐磨性的防彈制品。特別是具有蠟基局部處理的耐磨防彈制品和復(fù)合材料。
文檔編號(hào)D06M15/347GK102016151SQ200980114802
公開日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2009年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月26日
發(fā)明者B·D·阿維森, H·G·阿迪夫 申請(qǐng)人:霍尼韋爾國(guó)際公司