[发明专利]抗穿透复合材料及含有该材料的制品

说明书

本申请要求2005年8月10日申请的美国临时申请No.60/707,201的优先权，在此将其公开的全部引入作为参考。

发明领域

本发明涉及抗穿透的复合材料以及含有该材料的抗穿透制品。该复合材料通常包括可以是或可以不是硬板的第一层以及布置在邻近第一层的至少一个主表面的多个纤维层。

发明背景

个人弹道身体盔甲，特别是背心、头盔及其它制品，通常是由用于防止子弹或其它射弹以及任何其它有力地施加到盔甲的物体如刀穿透的材料形成。这些制品主要是用于武装部队，但也有警民应用。对于提高士兵和警察局在格斗环境中所使用盔甲系统的耐磨损性和综合效能的需求正在增长，盔甲系统的总厚度和重量可影响耐磨损性，但是减小现有已知系统中的这些参数会损害该盔甲抗穿透的效力。

已经用于个人弹道身体盔甲的一种已知体系包括由一种或多种纤维层增强的陶瓷板。盔甲体系采用由传统芳族聚合物制造的纤维，该芳族聚合物例如聚苯并噁唑和聚(对苯二甲酰对苯二胺)，通常需要覆盖层或防护物来保护该纤维以防紫外线(UV)辐射，因为该辐射会降低纤维的拉伸强度，相继降低盔甲的抗穿透性。在某些情形中，该覆盖层或防护物可增加盔甲体系的重量和/或厚度，其直接削减了上述当前需求。

Cunniff等人(‘High Performance“M5”Fiber For Ballistics/StructuralComposites’-presented at the 23^rd Army Science Conference，December2-5，2002，Orlando，Florida)论述了M5纤维基盔甲体系的潜在影响。

Salman，等人在Journal of Lunimescence 2003，102-103，261-266中提出了对于2-(2’-羟基苯基)-3H-咪唑并[4，5-b]吡啶及其衍生物的分子和超分子质子传递机理的研究。M5纤维以聚[二咪唑并亚吡啶基(二羟基)亚苯基]为基材。

美国专利号6,408,733和6,389,594涉及具有利用反弹道材料烘干的陶瓷元件的制品。

美国专利号5,635,288涉及支撑在硬板上的反弹道层压材料结构。该层压材料具有第一和第二组单向定向纤维，其中第二组关于第一组被交叉堆叠成一个角度。

美国专利号5,376,426讲述了一种具有基层的抗穿透复合材料，其具有至少两层粘附到一个表面上的层，其中至少一层是金属层，并且至少一层是纤维层。

尽管在该领域进行了这些研究，但是仍然需要一种有效地防子弹及其它冲击物体穿透的重量轻、UV稳定的复合材料。

发明概述

本发明涉及一种具有良好UV稳定性、重量轻的抗穿透的复合材料。根据一种优选实施方式，现已提供了一种抗穿透的复合材料，其包括板、与该板的至少一个主表面相邻布置的多个纤维层，至少一个纤维层包括密度为1.6克/立方厘米或更大并且拉伸强度为至少约30克/每丹尼尔的聚合物纤维，其中该聚合物纤维是紫外线稳定的，以致根据AATCC实验方法16-2003于氙弧灯下曝光约360小时之后保留其拉伸强度的至少约70％。

在某些实施方式中，在不存在选自紫外线稳定剂和紫外线吸收剂的添加剂的情况下，该聚合物纤维是紫外线稳定的。

在本发明的某些实施方式中，该聚合物纤维在根据AATCC实验方法16-2003于氙弧灯下曝光约360小时之后保留其拉伸强度的至少约85％。

该聚合物纤维可包括聚芳烃吡咯纤维。一种合适的聚芳烃吡咯纤维是聚{2，6-二咪唑并[4，5-b：4’，5’-e]亚吡啶基-1，4-(2，5-二羟基)亚苯基}纤维。

在某些实施方式中，聚合物纤维的拉伸模量为大于约1,500克/每丹尼尔。在一些实施方式中，该复合材料的面积密度为小于约25千克/每平方米。

一些纤维层的总厚度为小于约7.5毫米。

在某些实施方式中，制品具有与该板的相反的主表面相邻布置的纤维层。

在某些方面，本发明还包括至少一种紫外线稳定剂。合适的紫外线稳定剂包括二苯甲酮、苯并三唑及其混合物。

在某些实施方式中，该板包括陶瓷、钢、铝、玻璃或聚合物树脂。

根据本发明另一优选的实施方式，现已提供了一种抗穿透复合材料，其包括板、与该板的至少一个主表面相邻布置的多个纤维层，至少一个纤维层包括紫外线稳定的聚合物纤维；其中该复合材料的面积密度为小于约25千克/每平方米，并且根据日期为2000年9月的标准NIJ-0101.04等级III是不可穿透的。