[发明专利]多层材料板及其制造方法

说明书

本申请是国际申请日为2007年4月26日，国家申请号为200780023978.8，发明名称为“多层材料板及其制造方法”的发明专利申请的分案申请。

本发明涉及一种多层材料板，其包括固结的一叠由拉伸超高分子量聚烯烃制成的单向单层，并且涉及上述多层材料板的制造方法。本发明还涉及含有多层材料板的防弹制品。

由EPl627719A1已知一种多层材料板，这种多层材料板包括固结的一叠由拉伸超高分子量聚乙烯制成的单向单层。这篇出版物公开的多层材料板包括多个基本上由超高分子量聚乙烯制成的单向单层，基本上没有粘结基质，其中，叠层中两个相邻单层的拉伸方向不同。对于多层材料板的单层，所公开的厚度介于30至120μm之间，其中优选的范围是50至100μm。

EPl627719A1中的多层材料板使用超高分子量聚乙烯，基本上没有粘结基质。为了获得所需防弹性能，上述特征是必需的。尽管根据EP1627719A1的多层材料板具有令人满意的防弹性能，但是这个性能可被进一步改进。

本发明的目的是提供一种多层材料板，该多层材料板当与已知材料相比时具有改善的防弹性能。

根据本发明的目的通过提供如下多层材料板来实现，所述多层材料板包括固结的一叠由拉伸超高分子量聚烯烃制成的单向单层，其中，所述叠层中两个相邻单层的拉伸方向不同，其中至少一个单层的厚度不超过50μm，并且至少一个单层的强度为至少1.2GPa、2.5GPa或3.0GPa。优选地，至少一个单层的强度介于1.2GPa和2.4GPa之间，更优选介于1.5和2.6GPa之间，最优选介于1.8和2.4GPa之间。令人惊讶地发现，这种特定的组合特征导致防弹性能优于已知多层材料板。更具体地，当EP1627719A1的多层材料板的防弹性能被定级为100%时，采用本发明的多层材料板获得了大于130%的防弹性能。根据本发明的材料板的另一个优点在于，为了获得所需水平的防弹性质，不再需要使用超高分子量聚乙烯，并且基本上没有粘结基质。

根据本发明的优选多层材料板具有如下特征:对于至少1.2GPa、2.5GPa或3.0GPa的单层强度，优选对于1.2GPa-3.0GPa的单层强度，更优选对于1.5-2.6GPa的单层强度，最优选对于1.8-2.4GPa的单层强度，至少一个单层的厚度不超过25μm或29μm。根据本发明的进一步优选多层材料板具有如下特征:对于至少1.2GPa、2.5GPa或3.0GPa的单层强度，优选对于1.2GPa-3.0GPa的单层强度，更优选对于1.5-2.6GPa的单层强度，最优选对于1，8-2.4GPa的单层强度，至少一个单层的厚度介于3-29μm之间，更优选介于3-25μm之间。根据本发明的另一优选多层材料板具有如下特征:对于至少1.2GPa、2.5GPa或3.0GPa的单层强度，至少一个单层的厚度大于5μm，优选7μm，更优选10μm，但不超过50μm。更优选地，单层强度介于1.2GPa至3GPa之间，更优选介于1.5至2.6GPa之间，最优选介于1.8至2.4GPa之间。

尽管根据本发明不需所有单层都具有所要求保护的厚度与强度的范围，但是特别优选的多层材料中所有单层都具有所要求保护的厚度与强度的范围。

单向单层可由取向条带或膜得到。“单向条带和单层”在本申请的上下文中意指，在一个方向上(即在拉伸方向上)具有优先的聚合物链取向的条带和单层。上述条带和单层可以通过拉伸，优选通过单向拉仲，来制造，并且具有各向异性的机械性能。

本发明的多层材料板优选包括超高分子量聚乙烯。超高分子量聚乙烯可以是线性的或支化的，但是优选使用线性聚乙烯。本文中线性聚乙烯被理解为意指，每100个碳原子上具有小于1个侧链的聚乙烯，优选每300个碳原子上具有小于1个侧链的聚乙烯;其中侧链或支链通常包含至少10个碳原子。例如EP0269151中所述，通过FTIR可以适当地在2mm厚的压制膜上对侧链进行测量。线性聚乙烯可以进一步包含至多5mol%可与乙烯共聚的一种或多种其它烯烃，例如丙烯、丁烯、戊烯、4-甲基戊烯、辛烯。优选地，线性聚乙烯具有高摩尔质量，其特性粘度(IV，在135℃下对十氢化萘溶液进行测定)至少为4dl/g，更优选为至少8dl/g，最优选为至少10dl/g。上述聚乙烯也被称为超高分子量聚乙烯UHMWPE。特性粘度是分子量的量度，其比实际摩尔质量参数(如Mn和Mw)更容易测定。这种类型的聚乙烯膜具有特别优良的防弹性能。