[發(fā)明專利]剛性結(jié)構(gòu)UHMWPE UD和復(fù)合材料和制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280054206.1
• 申請日: 2012-08-31
• 公開（公告）號: CN103917713A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: T.Y-T.譚;B.沃林;H.G.阿迪夫;B.格倫登;J.A.楊;R.克萊因;D.A.赫斯特;B.D.阿維森
• 申請（專利權(quán)）人: 霍尼韋爾國際公司
• 主分類號: D06M17/00
• 分類號: D06M17/00;D06M10/02;D06M101/30
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 趙蘇林;萬雪松

對相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求2011年9月6日提交的共同待審的美國臨時(shí)申請序號No.?61/531,302的權(quán)益，其公開內(nèi)容全文經(jīng)此引用并入本文。

發(fā)明背景。

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及具有提高的撓曲性能、同時(shí)保持優(yōu)異的防彈藥穿透性質(zhì)的防彈纖維復(fù)合材料。提高的撓曲性能與低復(fù)合材料背襯凹陷深度（?backface?signature）相關(guān)聯(lián)，并因此所述復(fù)合材料特別適用于生產(chǎn)滿足現(xiàn)行National?Institute?of?Justice?(NIJ)?背襯凹陷深度要求的硬質(zhì)裝甲制品，包括頭盔。

相關(guān)技術(shù)描述

由包含高強(qiáng)度合成纖維的復(fù)合材料制成的防彈制品是公知的。防彈背心、頭盔、車身板和軍事裝備的結(jié)構(gòu)件之類的制品通常由包含高強(qiáng)度纖維，如SPECTRA?聚乙烯纖維或Kevlar?芳族聚酰胺纖維的織物制成。對許多用途，如背心或背心部件而言，可以在機(jī)織或針織物中使用纖維。對其它用途而言，可以將纖維包封或嵌在聚合基質(zhì)材料中并成形成非織造織物。例如，美國專利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（所有這些都經(jīng)此引用并入本文）描述了包括由材料如伸展鏈超高分子量聚乙烯（“UHMW?PE”）制成的高強(qiáng)度纖維的防彈復(fù)合材料。由這樣的高強(qiáng)度合成纖維制成的防彈復(fù)合材料表現(xiàn)出不同程度的抗來自如子彈、彈殼、榴霰彈之類射彈的高速沖擊穿透性以及不同程度的由相同射彈沖擊造成的背襯凹陷深度。

每種類型的高強(qiáng)度纖維已知具有自己的獨(dú)特特征和性質(zhì)。就此而言，纖維的一個定義性特征是纖維與表面涂料，如樹脂涂料粘合或粘著的能力。例如，超高分子量聚乙烯纖維相對惰性，而芳族聚酰胺纖維具有含有極性官能團(tuán)的高能表面。相應(yīng)地，樹脂通常對芳族聚酰胺纖維表現(xiàn)出比對惰性UHMW?PE纖維強(qiáng)的親合力。但是，合成纖維也通常已知自然傾向于靜電積聚并因此通常要求施加纖維表面整理劑以利于進(jìn)一步加工成可用的復(fù)合材料。纖維整理劑用于降低靜電積聚，在無捻或非纏結(jié)纖維的情況中，有助于保持纖維內(nèi)聚力。整理劑還潤滑纖維表面，保護(hù)纖維免受設(shè)備破壞和保護(hù)設(shè)備免受纖維破壞。本領(lǐng)域教導(dǎo)了用于各種工業(yè)的許多類型的纖維表面整理劑。參見例如美國專利5,275,625、5,443,896、5,478,648、5,520,705、5,674,615、6,365,065、6,426,142、6,712,988、6,770,231、6,908,579和7,021,349，它們教導(dǎo)了用于紡成纖維的紡絲整理劑組合物。

但是，典型的纖維表面整理劑不是普遍合意的。一個重要原因是因?yàn)槔w維表面整理劑會干擾聚合粘合劑材料在纖維表面，包括芳族聚酰胺纖維表面上的界面粘結(jié)或粘合。聚合粘合劑材料的強(qiáng)粘合在防彈織物，尤其是非織造復(fù)合材料，如Honeywell?International?Inc.?of?Morristown,?NJ生產(chǎn)的非織造SPECTRA?SHIELD?復(fù)合材料的制造中是重要的。聚合粘合劑材料在纖維表面上的粘合不足可能降低纖維-纖維粘合強(qiáng)度和纖維-粘合劑粘合強(qiáng)度并由此使結(jié)合的纖維互相分離和/或使粘合劑從纖維表面上層離。在嘗試將保護(hù)性聚合組合物施加到機(jī)織物上時(shí)也認(rèn)識到類似的粘合問題。這有害地影響此類復(fù)合材料的防彈性質(zhì)（防彈性能）并造成災(zāi)難性的產(chǎn)品失效。