CN101443623A

CN101443623A - 受约束的胸板、交通工具装甲板和头盔

Info

Publication number: CN101443623A
Application number: CNA2006800534430A
Authority: CN
Inventors: A·巴特纳加; L·L·瓦格纳; D·A·赫斯特
Original assignee: Honeywell International Inc
Current assignee: Honeywell International Inc
Priority date: 2005-12-29
Filing date: 2006-12-08
Publication date: 2009-05-27
Also published as: ES2366546T3; IL192503A0; WO2008105754A3; US20080139071A1; EP1989502B1; WO2008105754A2; EP1989502A2; JP5221511B2; KR101420107B1; MX2008008465A; CA2635118A1; US7718245B2; CA2635118C; ATE512346T1; KR20090026243A; BRPI0620761A2; IL192503A; JP2009524005A; RU2008130995A

Abstract

本发明提供了防弹织物层压材料。更具体地讲，本发明提供了增强的抗脱层、防弹复合材料。可通过各种技术增强所述抗脱层、防弹材料和制品，所述技术包括用高强度丝缝合一个或多个防弹芯片，熔融防弹芯片的边缘以增强在标准修剪程序过程中已磨损的区域，用一个或多个机织或无纺纤维包覆物包裹一个或多个芯片以及这些技术的组合。所述抗脱层、防弹芯片还可包括至少一个与其连接的刚性板以改进防弹性能。

Description

受约束的胸板、交通工具装甲板和头盔

发明背景

发明领域

本发明涉及具有优异防弹性能的织物层压材料。更具体地讲，本发明涉及增强的抗脱层、防弹复合材料。

相关技术说明

含有对可变形抛射物具有优异阻抗性能的高强度纤维的防弹制品是已知的。诸如军事装备的防弹背心、头盔、交通工具芯片和结构部件的制品通常是由包含高强度纤维的织物制成。常规使用的高强度纤维包括聚乙烯纤维、聚对芳酰胺纤维例如聚对苯二甲酰苯二胺、石墨纤维、尼龙纤维、玻璃纤维等。对于诸如背心或背心各部分的许多应用来说，可以在机织或针织织物中使用纤维。对于许多其它应用来说，将纤维封装或嵌入在基质材料中，以形成刚性或柔性织物。

用于形成诸如头盔、交通工具芯片和背心的制品的各种防弹结构是已知的。例如美国专利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描述了防弹复合材料，所述防弹复合材料包括由诸如扩链超高分子量聚乙烯的材料制备的高强度纤维，将所有的这些专利通过引用结合到本文中来。这些复合材料对于来自诸如子弹、弹壳、榴散弹等射弹的高速撞击显示出不同程度的防穿透性能。

例如美国专利4,623,574和4,748,064公开了包含嵌入在弹性基质中的高强度纤维的简单复合结构。美国专利4,650,710公开了一种柔性制品，其包含多个柔性层，所述柔性层包含高强度扩链聚烯烃(ECP)纤维。用低模量弹性材料对网中的纤维进行涂布。美国专利5,552,208和5,587,230公开了包含至少一种高强度纤维网和基质组合物的制品和用于制备所述制品的方法，所述基质组合物包含乙烯基酯和邻苯二甲酸二烯丙酯。美国专利6,642,159公开了一种具有多条纤维层的抗冲击刚性复合材料，所述纤维层包含沉积在基质中的长丝网，其中弹性层位于它们之间。将复合材料粘结到硬板上，以提高防穿甲弹能力。

众所周知，小的尖角射弹可以通过使纤维横向移位而未将它们破裂而穿过盔甲。因此，防弹穿透性能直接受纤维网性质的影响。例如影响防弹性能的重要因素有纤维编织的紧密程度、交叉层叠的单向复合材料中的交叉周期性，纱和纤维旦尼尔、纤维与纤维摩擦力、基质特性和层间粘结强度。

影响防弹性能的另一个重要因素为防弹材料的抗脱层能力。在常规复合材料防弹芯片中，射弹对防弹织物层的冲击通过一些层，同时周围的织物层受到应力或拉伸，使其磨损或脱层。这种脱层可局限于小面积，或可伸展至大面积，显著降低材料的防弹性能，且降低其承受多个射弹冲击的能力。已知这种脱层还由于防弹材料片被切成所需的形状或大小，使得经修剪的边缘磨损，从而危及材料的稳定性和防弹性能。因此，本领域需要解决所有这些问题。

本发明提供了这些问题的解决方案。本发明提供了通过各种技术增强的抗脱层、防弹材料和制品，所述技术包括用高强度丝缝合一个或多个防弹芯片，熔融防弹芯片的边缘以增强在标准修剪程序过程中已磨损的区域，用一个或多个机织或无纺纤维包覆物包裹一个或多个芯片以及这些技术的组合。本发明还提供了一个或多个防弹芯片，所述防弹芯片包括一个或多个与其连接的刚性板以改进防弹性能，所述防弹芯片也可通过上述技术中的一种或多种增强。本发明介绍对美国专利5,545,455的改进，美国专利5,545,455未描述通过熔融芯片边缘增强材料，美国专利5,545,455也未描述加入两种以不同方向包裹的纤维包覆物。该美国专利还未教导在其芯片上加入外聚合物膜的结构，也未教导具有与其连接的刚性板的结构。发现由本文所述的材料形成的制品在经受多次冲击应力后特别仍能保持优异的抗脱层性和防弹性能。

发明概述

本发明提供了一种防弹材料，所述防弹材料包括：

a)具有前表面、后表面和一个或多个边缘的芯片，所述芯片包括：

i)加固纤维网，所述加固纤维网包括多个交叉层叠的纤维层，每个纤维层包括以阵列排列的多条纤维；所述纤维具有约7克/旦尼尔或更高的韧度和约150克/旦尼尔或更高的拉伸模量；所述纤维在其上具有基质组合物；用所述基质组合物对所述多个交叉层叠的纤维层进行加固，以形成所述加固纤维网；和

ii)至少一层聚合物膜，所述聚合物膜与所述加固纤维网的每个所述前表面和后表面相连接；

b)环绕所述芯片的第一纤维包覆物，所述第一纤维包覆物环绕所述芯片的所述前表面、所述后表面和至少一个边缘的至少一部分；和

c)环绕所述芯片的任选的第二纤维包覆物，所述第二纤维包覆物以与所述第一纤维包覆物的环绕方向横向的方向环绕所述第一纤维包覆物。

本发明还提供了一种防弹材料，所述防弹材料包括：

i)加固纤维网，所述加固纤维网包括多个交叉层叠的纤维层，每个纤维层包括以阵列排列的多条纤维；所述纤维具有约7克/旦尼尔或更高的韧度和约150克旦尼尔或更高的拉伸模量；所述纤维在其上具有基质组合物；用所述基质组合物对所述多个交叉层叠的纤维层进行加固，以形成所述加固纤维网；和

ii)任选的至少一层聚合物膜，所述聚合物膜与所述加固纤维网的每个所述前表面和后表面相连接；

b)至少一个刚性板，所述至少一个刚性板与所述芯片的前表面相连接；

c)环绕所述芯片的第一纤维包覆物，所述第一纤维包覆物环绕所述芯片的所述前表面、所述后表面和至少一个边缘的至少一部分；和

d)环绕所述芯片的任选的第二纤维包覆物，所述第二纤维包覆物以与所述第一纤维包覆物的环绕方向横向的方向环绕所述第一纤维包覆物。

本发明还提供了一种制备防弹材料的方法，所述方法包括：

a)形成至少一种具有前表面、后表面和一个或多个边缘的芯片，所述芯片包括：

b)将所述芯片模塑成制品；

c)围绕着所述模塑的芯片环绕第一纤维包覆物，所述第一纤维包覆物环绕所述芯片的所述前表面、所述后表面和至少一个边缘的至少一部分；和

d)围绕着所述模塑的芯片任选环绕第二纤维包覆物，所述第二纤维包覆物以与所述第一纤维包覆物的环绕方向横向的方向环绕所述第一纤维包覆物。

本发明还提供了一种制备防弹材料的方法，所述方法包括：

a)形成具有前表面、后表面和一个或多个边缘的芯片，所述芯片包括：

b)模塑所述芯片；

c)将至少一个刚性板与所述模塑的芯片的前表面相连接；

d)围绕着所述模塑的芯片环绕第一纤维包覆物，所述第一纤维包覆物环绕所述芯片的所述前表面、所述后表面和至少一个边缘的至少一部分；和

e)围绕着所述模塑的芯片任选环绕第二纤维包覆物，所述第二纤维包覆物以与所述第一纤维包覆物的环绕方向横向的方向环绕所述第一纤维包覆物。

本发明还提供了一种防弹材料，所述防弹材料包括：

ii)任选的至少一层聚合物膜，所述聚合物膜与所述加固纤维网的每个所述前表面和后表面相连接；和

其中通过在所述一个或多个边缘上熔融所述芯片的一部分增强所述芯片的一个或多个边缘；

b)环绕所述芯片的任选的第一纤维包覆物，所述第一纤维包覆物环绕所述芯片的所述前表面、所述后表面和至少一个边缘的至少一部分；和

本发明还提供了一种防弹材料，所述防弹材料包括：

c)环绕所述芯片的第二纤维包覆物，所述第二纤维包覆物以与所述第一纤维包覆物的环绕方向横向的方向环绕所述第一纤维包覆物。

发明详述

本发明提供了具有优异防弹穿透性能和抗脱层性的织物复合材料。就本发明而言，本发明具有优异的防弹穿透性能的材料包括那些显示出优异防可变形抛射物的材料。

本发明的防弹材料、结构和制品包括至少一个防弹芯片，优选多于一个层叠排列的芯片。每个防弹芯片具有前表面、后表面和一个或多个边缘，其中四边形的芯片具有四个边缘，三角形的芯片具有三个边缘等。每个芯片包括加固纤维网，所述加固纤维网包括多个交叉层叠的纤维层，每个纤维层包括以阵列排列的多条纤维。本文使用的合适的纤维为具有约7克/旦尼尔或更高的韧度和约150克/旦尼尔或更高的拉伸模量的高强度、高拉伸模量纤维。所述纤维在其上具有基质组合物，且用所述基质组合物对所述多个交叉层叠的纤维层进行加固，以形成所述加固纤维网。根据所述实施方案，所述芯片还可包括至少一层聚合物膜，所述聚合物膜与所述加固纤维网的每个所述前表面和后表面相连接。

本发明的每个离散芯片包括在弹性或刚性聚合物组合物中的单层加固纤维网，其中弹性或刚性聚合物组合物在本文中称为基质组合物。所述加固纤维网包括多个层叠在一起的纤维层，每个纤维层包括用所述基质组合物涂布的多条纤维，并优选(但不必)以基本上平行的阵列排列，且加固所述纤维层以形成所述单层加固纤维网。所述加固纤维网还可包括多个用所述基质组合物涂布的纱，形成多层并加固成织物。

就本发明而言，“纤维”是伸长体，它的长度尺寸远大于宽度和厚度的横向尺寸。用于本发明的纤维的横截面可以在宽范围内变化。它们的横截面可以是圆形的、扁平的或椭圆形的。因此，术语纤维包括具有规则或不规则横截面的长丝、带、条等。它们也可以是不规则或规则的多叶横截面，其具有从纤维的直线轴或纵向轴伸出的一个或多个规则或不规则的叶。优选纤维是单叶的，并具有基本上圆形的横截面。

本文使用的“纱”为一股互锁的纤维。“阵列”描述纤维或纱的有序排列，“平行的阵列”描述纤维或纱的有序平行的排列。纤维“层”描述机织或无纺纤维或纱的平面排列。本文使用的“织物”可涉及机织或无纺材料。纤维“网”表示多个互联的纤维或纱层。纤维网可具有各种结构。例如可将纤维或纱制成毡或其他机织、无纺或针织物，或通过任何其他常规技术制成网。根据一个特别优选的加固纤维网结构，将多条纤维层组合起来，这样，每个纤维层包括以阵列单向排列的纤维，因此，它们沿着共同的纤维方向基本上彼此平行。因此，“加固纤维网”描述了纤维层与所述基质组合物的加固组合。本文使用的“单层”结构是指由已经加固或组成单个整体结构的一个或多个独立纤维层组成的结构。“加固”是指通过干燥、冷却、加热、加压或其组合将基质材料和每个独立纤维层组合，以形成所述单个整体层。

本文使用的“高强度、高拉伸模量纤维”是这样的纤维，即具有至少约7克/旦尼尔或更高的优选韧度，具有至少约150克/旦尼尔或更高的优选拉伸模量和至少约8J/g或更高的优选断裂能，韧度和拉伸模量均是通过ASTM D2256所测定。本文使用的术语“旦尼尔”是指线密度的单位，等于每9000米纤维或纱的质量克数。本文使用的术语“韧度”是指拉伸应力，表示为无应变样品的每单位线密度(旦尼尔)的力(克)。纤维的“初始模量”是代表材料抗变形的特性。术语“拉伸模量”是指韧度变化(用克力/旦尼尔(g/d)表示)与应变变化(表示为初始纤维长度的分数(in/in))之比。

特别合适的高强度、高拉伸模量纤维材料包括扩链聚烯烃纤维，例如高取向、高分子量聚乙烯纤维，特别是超高分子量聚乙烯纤维和超高分子量聚丙烯纤维。还合适的是扩链聚乙烯醇纤维、扩链聚丙烯腈纤维、聚对芳酰胺纤维、聚苯并唑纤维，例如聚苯并噁唑(PBO)和聚苯并噻唑(PBT)纤维和液晶共聚酯纤维。这些纤维类型的每一种均为本领域常规已知的。

在聚乙烯的情况下，优选的纤维是分子量为至少500,000，优选至少一百万，更优选两百万至五百万的扩链聚乙烯。这种扩链聚乙烯(ECPE)纤维可以采用溶液纺丝工艺而生长，例如在美国专利4,137,394或4,356,138中所述，通过引用将这两件专利结合到本文中，或者，可以由溶液进行纺丝，从而形成凝胶结构，例如在美国专利4,551,296和5,006,390中所述，通过引用也将这两件专利结合到本文中来。

用于本发明的最优选的聚乙烯纤维是霍尼韦尔国际公司(Honeywell International Inc.)的以商标

出售的聚乙烯纤维。

纤维在本领域中是众所周知的，且例如见述于Harpell等共同共有的美国专利4,623,547和4,748,064。

就盎司而言，

高性能纤维比钢强十倍，同时也足够轻，可浮在水上。此纤维还具有其它重要性能，包括抗冲击、抗潮湿、耐磨损化学品和防刺破。

合适的聚丙烯纤维包括高度取向扩链聚丙烯(ECPP)纤维，如在美国专利4,413,110中所述，通过引用将此专利结合到本文中来。合适的聚乙烯醇(PV-OH)纤维例如见述于美国专利4,440,711和4,599,267，通过引用将这两件专利结合到本文中来。合适的聚丙烯腈(PAN)纤维例如公开于美国专利4,535,027，通过引用将此专利结合到本文中来。这些纤维类型中的每种都是常规已知的，并可广泛地市售可得。

合适的芳族聚酰胺(芳族聚酰胺)或聚对芳酰胺纤维市售可得，并且例如见述于美国专利3,671,542。例如可用的聚对苯二甲酰对苯二胺长丝有杜邦公司的商标名为

的商品。可用于本发明的实施中的还有杜邦的商标名为

的聚间苯二甲酰间苯二胺纤维商品。用于实施本发明的合适的聚苯并唑纤维市售可得，并且例如公开于美国专利5,286,833、5,296,185、5,356,584、5,534,205和6,040,050，通过引用将这些专利都结合到本文中来。优选的聚苯并唑纤维有得自Toyobo Co的

商标的纤维。用于实施本发明的合适的液晶共聚酯纤维市售可得，并且例如公开于美国专利3,975,487、4,118,372和4,161,470，通过引用将这些专利都结合到本文中来。

用于本发明的其它合适的纤维类型包括玻璃纤维、由碳形成的纤维、由玄武岩或其它矿物形成的纤维、

纤维和所有以上材料的组合，它们都市售可得。

纤维是由Magellan Systems International ofRichmond，Virginia制备的，并且例如见述于美国专利5,674,969、5,939,553、5,945,537和6,040,478，通过引用将这些专利都结合到本文中来。特别优选的纤维包括

纤维、聚乙烯

纤维、聚对苯二甲酰对苯二胺和聚对亚苯基-2，6-苯并二噁唑纤维。最优选纤维包括高强度、高模量聚乙烯

纤维。

就本发明而言，最优选的纤维为高强度、高拉伸模量扩链聚乙烯纤维。如上所述，高强度、高拉伸模量纤维为这样的纤维，即具有约7克/旦尼尔或更高的优选韧度、约150克/旦尼尔或更高的优选拉伸模量和约8J/g或更高的优选断裂能，各自通过ASTM D2256测定。在本发明的优选实施方案中，纤维的韧度应当为约15克/旦尼尔或更高，优选约20克/旦尼尔或更高，更优选约25克/旦尼尔或更高，最优选约30克/旦尼尔或更高。本发明的纤维的优选拉伸模量为约300克/旦尼尔或更高，更优选约400克/旦尼尔或更高，更优选约500克/旦尼尔或更高，更优选约1,000克/旦尼尔或更高，最优选约1,500克/旦尼尔或更高。本发明的纤维的优选断裂能为约15J/g或更高，更优选约25J/g或更高，更优选约30J/g或更高，最优选具有约40J/g或更高的断裂能。这些组合的高强度性能可通过采用众所周知的溶液生长或凝胶纤维方法获得。美国专利4,413,110、4,440,711、4,535,027、4,457,985、4,623,547、4,650,710和4,748,064概括地讨论了用于本发明中的优选的高强度、扩链聚乙烯纤维。

可使用各种基质材料(包括低模量弹性基质材料和高模量刚性基质材料)制备本发明的织物复合材料。本文使用的术语“基质”是本领域众所周知的，并用于表示在加固之后与纤维粘结在一起的连接料，例如聚合物连接料。术语“复合材料”是指纤维与基质材料的加固组合。合适的基质材料非限制性地包括初始拉伸模量小于约6,000psi(41.3MPa)的低模量弹性材料和初始拉伸模量为至少约300,000psi(2068MPa)的高模量刚性材料，各自在37℃下通过ASTMD638测定。贯穿本文所用的术语拉伸模量是指由ASTM 2256测试程序对纤维和由ASTM D638测试程序对基质材料所测的弹性模量。

弹性基质组合物可以包括各种聚合物和非聚合物材料。优选的弹性基质组合物包括低模量弹性材料。就本发明而言，低模量弹性材料具有根据ASTM D638测试程序所测的约6,000psi(41.4MPa)或更小的拉伸模量。优选弹性体的拉伸模量为约4,000psi(27.6MPa)或更小，更优选约2400psi(16.5MPa)或更小，更优选1200psi(8.23MPa)或更小，最优选为约500psi(3.45MPa)或更小。弹性体的玻璃化转变温度(Tg)优选小于约0℃，更优选小于约-40℃，最优选小于约-50℃。弹性体还具有至少约50％的优选断裂伸长率，更优选至少约100％，最优选具有至少约300％的断裂伸长率。

具有低模量的各种各样的弹性材料和配混物可用作基质。合适的弹性体的有代表性的实例的结构、性能、配混物以及交联过程概述于Encyclopedia of Polymer Science(聚合物科学百科全书)，第5卷，Elastomers-Synthetic(弹性体-合成)部分(John Wiley & Sons Inc.，1964)。优选的低模量弹性基质材料包括聚乙烯、交联聚乙烯、氯磺化聚乙烯、乙烯共聚物、聚丙烯、丙烯共聚物、聚丁二烯、聚异戊二烯、天然橡胶、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物、聚硫化物聚合物、聚氨酯弹性体、氯丁橡胶、使用本领域众所周知的一种或多种增塑剂(例如邻苯二甲酸二辛酯)增塑的聚氯乙稀、丁二烯丙烯腈弹性体、异丁烯-异戊二烯共聚物、聚丙烯酸酯、聚酯、不饱和聚酯、聚醚、含氟弹性体、聚硅氧烷弹性体、乙烯的共聚物、热塑性弹性体、酚醛树脂、聚缩丁醛、环氧聚合物、苯乙烯类嵌段共聚物例如苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯类和在低于纤维的熔点可固化的其他低模量聚合物和共聚物。还优选这些材料的共混物或弹性材料与一种或多种热塑性材料的共混物。

共轭二烯烃和乙烯基芳族单体的嵌段共聚物特别有用。丁二烯和异戊二烯为优选的共轭二烯烃弹性体。苯乙烯、乙烯基甲苯和叔丁基苯乙烯为优选的共轭芳族单体。可以将结合聚异戊二烯的嵌段共聚物氢化，从而制备具有饱和烃弹性体链段的热塑性弹性体。聚合物可为简单的A-B-A类型的三嵌段共聚物、(AB)_n(n＝2-10)类型的多嵌段共聚物或R-(BA)_x(x＝3-150)类型的辐射构型共聚物；其中A为来自聚乙烯基芳族单体的嵌段，B为来自共轭二烯烃弹性体的嵌段。这些聚合物中许多都是由Kraton Polymers of Houston，TX商业制备，并在公报“Kraton Thermoplastic Rubber”，SC-68-81中做了描述。最优选的基质聚合物包括Kraton Polymers的商标为的苯乙烯类嵌段共聚物商品。

本文使用的优选高模量刚性基质材料包括各种材料，例如乙烯基酯聚合物或苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物以及各种聚合物的混合物，例如乙烯基酯和邻苯二甲酸二烯丙酯或酚醛树脂和聚乙烯基缩丁醛。用于本发明的特别优选的刚性基质材料为热固性聚合物，优选溶于碳-碳饱和溶剂(例如甲乙酮)且固化时具有由ASTM D638测定的至少约1×10⁶psi(6895MPa)的高拉伸模量。特别优选的刚性基质材料见述于美国专利6,642,159，该专利通过引用结合到本文中来。任选还可使用用于固化基质树脂的催化剂。合适的催化剂例如包括过苯甲酸叔丁酯，2，5-二甲基-2，5-二-2-乙基己酰基过氧己烷、过氧化苯甲酰及其组合。这些催化剂通常与热固性基质聚合物结合使用。

由本发明的织物复合材料形成的制品的刚性、抗冲击性和防弹性能受基质聚合物的拉伸模量的影响。例如美国专利4,623,574公开了与使用较高模量聚合物构造的复合材料相比，以及与不含基质的相同的纤维结构相比，使用具有小于约6000psi(41,300kPa)的拉伸模量的弹性基质构造的纤维增强的复合材料具有优异的防弹性能。但是，低拉伸模量基质聚合物还得到较低刚性的复合材料。此外，在某些应用中，特别是当复合材料必须在防弹和构造两者中起作用时，需要防弹性和刚性的优异组合。因此，使用的最合适类型的基质聚合物根据由本发明的织物形成的制品的类型而变。为了折衷两种性能，合适的基质组合物可同时与低模量和高模量材料组合，以形成单一基质组合物。如上所讨论的，本发明的高强度纤维和加固纤维网的形成为本领域众所周知的，且进一步例如见述于美国专利4,623,574、4,748,064和6,642,159。

在本发明的优选实施方案中，防弹材料包括多个离散芯片的叠层，即多于一个单层加固纤维网层叠在一起，一个在另一个之上。本文使用的术语“离散”芯片描述分离和独立的芯片，彼此可相同或不同，且其中一个在另一个之上叠置的离散芯片的组合形成叠层，该叠层具有上表面、底表面和一个或多个边缘。在本发明的优选实施方案中，防弹材料或防弹制品包含约2至约20％的离散芯片，更优选约4至约12％，最优选约4至约8％的离散芯片。芯片尺寸通常可根据所需的用途而变，优选叠层中各芯片大小和形状基本上类似。小芯片的尺寸可为约10”×10”(25.4cm×25.4cm)，而大芯片的尺寸可为约60”×120”(152.4cm×304.8cm)。这些尺寸仅为举例说明而非具有限制性。优选所述叠层的每个芯片包括加固纤维网，所述加固纤维网包括多个交叉层叠的纤维层，每个纤维层包括以基本上平行的阵列排列的多条纤维。因此，芯片厚度通常根据加入的纤维层的数量以及任选的外聚合物层的厚度和第一和第二纤维包覆物的厚度而变。

在本发明的优选实施方案中，优选纤维包括约70至约95％重量的复合材料，更优选约79至约91％重量的复合材料，最优选约83至约89％重量的复合材料，复合材料的其余部分为所述基质组合物或所述基质和所述聚合物膜的组合。所述基质组合物还可包括填料，例如炭黑或二氧化硅，可用油进行延伸，或可通过硫、过氧化物、金属氧化物或本领域众所周知的固化系统进行硫化。所述基质组合物还可包括抗氧化剂，例如位于瑞士的西巴特殊化学品公司(Ciba SpecialtyChemicals Corporation of Switzerland)所售商标为

的商品，特别是

1010((四-(亚甲基-(3，5-二-叔丁基-4-氢肉桂酸酯)甲烷))。

通常本发明的防弹材料通过将高强度纤维排列成一个或多条纤维层而形成。每层可包括各个纤维或纱的阵列。优选在形成各层之前或之后，将基质组合物施用于高强度纤维，随后将基质材料-纤维组合加固在一起，以形成多层复合物。可将本发明的纤维涂布、浸渍、嵌入或通过本领域众所周知的其他技术施用所述基质组合物，例如通过将基质组合物的溶液喷雾或辊涂在纤维表面上，随后干燥。可使用将涂料施用于纤维的其他技术，包括在从纤维除去溶剂之前或之后(如果使用常规凝胶-纺丝纤维形成技术)，在纤维经过高温拉伸操作之前涂布高模量前体(凝胶纤维)。这种技术为本领域众所周知的。

基质材料的施用优选使用所选基质组合物涂布纤维或纱的至少一个表面，优选基本上涂布或包封每个独立纤维。在施用基质材料之后，在加固前各层中的独立纤维可彼此粘结或不粘结，通过压在一起和熔融这种已涂布的纤维将多条纤维或纱层加固粘合。优选本发明的织物复合材料包括加固成单层加固纤维网的多个机织或无纺纤维层。在本发明的优选实施方案中，各层包括无纺纤维，所述加固纤维网的每个独立纤维层优选包括沿着共同的纤维方向彼此平行排列的纤维。这种单向排列纤维的连续层可相对于之前的层旋转。优选复合材料的各个纤维层优选交叉层叠，使得每个独立层的单向纤维的纤维方向相对于相邻层的单向纤维的纤维方向旋转。一个实例为五层制品，相对于第一层，第二层、第三层、第四层和第五层旋转+45°、-45°、90°和0°，但不一定以这种次序。就本发明而言，可以将相邻层相对于另一层的纵向纤维方向以约0°和约90°之间的几乎任何角度进行排列。优选实例包括具有0°/90°取向的两层结构。这种旋转的单向排列例如见述于美国专利4,457,985；4,748,064；4,916,000；4,403,012；4,623,573；和4,737,402。可通过各种众所周知的方法构造纤维网，例如通过美国专利6,642,159描述的方法，该专利通过引用结合到本文中来。应当理解的是，本发明的单层加固纤维网通常可包括任意数量的交叉层叠的层，例如约2至约1500层，更优选约10-1000层，更优选约20至约40或更多层，如各种应用所要求。

在本发明的特别优选实施方案中，首先使用以上技术中的一种用弹性基质组合物对本发明的纤维进行涂布，然后将多条纤维排列成无纺纤维层。优选将各个纤维设置为彼此相邻并彼此接触，并将其排列成片状纤维阵列，其中将纤维排列为沿着共同的纤维方向彼此基本上平行。优选遵循常规方法，以形成至少两个单向纤维层，由此使用基质组合物在所有纤维表面上对纤维充分进行涂布。然后，将纤维层优选加固成单层加固纤维网。这可以通过以下方法实现，即将各个纤维层进行层叠，一个在另一个之上，然后，在将总体结构热定形的热和压力下，将它们粘结在一起，从而使基质材料流动并占据任何剩余空隙空间。如本领域中常规已知的，当各个纤维层交叉层叠时，使得一层的纤维排列方向相对于另一层的纤维排列方向以一定角度进行旋转，从而实现了优异的防弹性能。例如优选的结构具有本发明的两个纤维层，将它们叠置在一起，使得一层的纵向纤维方向垂直于另一层的纵向纤维方向。

在最优选的实施方案中，两层单向排列纤维以0°/90°结构交叉层叠，随后模塑以形成前体。两个纤维层可连续交叉层叠，优选通过将一层切割成一定长度，使得其可以跨越另一以0°/90°取向的层，形成本领域所称的unitape。美国专利5,173,138和5,766,725描述了用于连续交叉层叠的设备。所得到的连续两层结构可随后卷绕到在各层之间具有分隔材料层的滚筒上。当准备好形成所述最终用途的结构时，使滚筒松散，并将分隔材料去掉。随后将两层亚组件切成离散的片，在多层中层叠，随后经受热和压力，以形成最终的形状，并且如果需要，固化所述基质聚合物。类似地，当多个纱排列形成单层时，可采用类似的方式将纱单向排列并交叉层叠，随后加固。

用于将纤维层加固为单层加固纤维网或织物复合材料并连接任选的聚合物膜层的合适的粘结条件包括常规已知的层压技术。一种典型的层压方法包括在约200psi(1379kPa)压力下，在约110℃下，将交叉层叠的纤维层压在一起约30分钟。本发明的纤维层的加固优选在约200℉(～93℃)至约350℉(～177℃)的温度下，更优选在约200℉至约300℉(～149℃)的温度下，最优选在约200℉至约280℉(～121℃)的温度下，并在约25psi(～172kPa)至约500psi(3447kPa)或更高的压力下实施。加固可以在高压釜中实施，这在本领域中是常规已知的。

当加热时，可以在不完全熔化的情况下使基质粘附或流动。但通常如果使基质材料熔化，则需要相对小的压力，以形成复合材料，但如果仅将基质材料加热到粘附温度，则通常需要更大的压力。加固步骤通常可占用约10秒至约24小时。但是，温度、压力和时间通常取决于聚合物的类型、聚合物含量、工艺和纤维的类型。

各个织物层的厚度相应于各个纤维的厚度。因此，本发明的优选的单层加固纤维网的优选厚度为约25μm至约500μm，更优选约75μm至约385μm，最优选约125μm至约255μm。虽然优选这些厚度，但应当理解的是，可以制备其它膜厚度，以满足具体的需要，并且还落在本发明的范围内。

在纤维层加固之后，通过常规方法，优选将聚合物层连接到单层加固纤维网的前表面和后表面。当形成芯片叠层时，叠层的每个独立芯片优选具有与其每个前表面和后表面相连接的聚合物层。在将层叠的芯片模塑在一起之前，该聚合物层防止芯片粘附在一起。用于所述聚合物层的适当聚合物非限制性地包括热塑性和热固性聚合物。合适的热塑性聚合物非限制性地可选自聚烯烃、聚酰胺、聚酯、聚氨酯、乙烯基聚合物、含氟聚合物和共聚物及其混合物。其中，优选聚烯烃层。优选的聚烯烃为聚乙烯。聚乙烯膜的非限制性实例为低密度聚乙烯(LDPE)、线形低密度聚乙烯(LLDPE)、线形中密度聚乙烯(LMDPE)、线形极低密度聚乙烯(VLDPE)、线形超低密度聚乙烯(ULDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)。其中，最优选的聚乙烯为LLDPE。合适的热固性聚合物非限制性地包括热固性烯丙基类树脂、氨基类树脂、氰酸酯、环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯、双马来酰亚胺树脂、刚性聚氨酯、有机硅树脂、乙烯基酯及其共聚物及共混物，例如在美国专利6,846,758、6,841,492和6,642,159中所述。如本文所述，聚合物膜包括聚合物涂层。

使用众所周知的层压技术，优选将聚合物膜层连接到单层加固纤维网。通常通过以下方法进行层压，即在使层组合成单一膜的足够热和压力的条件下，将各层相互叠置。将各层相互叠置，然后通常通过本领域中众所周知的技术，将此组合通过一对加热层压辊的辊隙。可以在以下条件下进行层压加热，即温度为约95℃至约175℃，优选约105℃至约175℃，压力为约5psig(0.034MPa)至约100psig(0.69MPa)，持续时间为约5秒至约36小时，优选约30秒至约24小时。在本发明的优选实施方案中，聚合物膜层优选占总芯片的约2％至约25％重量，更优选总芯片的约2％至约17％重量，最优选2％至12％。通常聚合物膜层的重量百分比将根据形成多层膜的织物层的数量而改变。虽然本文将加固和外聚合物层层压步骤描述成两个独立的步骤，但也可以通过本领域的常规技术将它们组合成单个加固/层压步骤。

优选聚合物膜层非常薄，优选层厚度为约1μm至约250μm，更优选约5μm至约25μm，最优选约5μm至约9μm。各个织物层的厚度将对应于各个纤维的厚度。因此，本发明的优选的单层加固纤维网的优选厚度为约25μm至约500μm，更优选约75μm至约385μm，最优选约125μm至约255μm。虽然这些厚度是优选的，但应当理解的是，可以制备其它膜厚度，以满足具体的需要，并且还落在本发明的范围内。

根据本发明，通过各种技术中的至少一种增强本文所述的芯片或芯片叠层。在一种优选实施方案中，在制造过程中芯片或叠层可在一个或多个边缘(其中纤维可已被修剪或切割)增强。例如可通过用高强度丝缝合一个或多个所述芯片的至少一个边缘或通过熔融芯片或芯片叠层边缘来增强芯片或芯片叠层，以增强在标准修剪程序过程中已磨损的区域。缝合和缝纫方法为本领域众所周知的，包括各种方法，例如锁紧缝合、手工缝合、多丝缝合、在边缘之上缝合、平缝缝合、链缝合、锯齿缝合等。用于缝合的丝的类型(用于本发明的优选实施方案中的缝线)可在宽范围内变化，但优选包括如上所述的具有约7克/旦尼尔或更高的韧度和约150克/旦尼尔或更高的拉伸模量的所述高强度、高模量纤维的丝，更优选包括芳族聚酰胺或聚乙烯纤维，最优选包括聚乙烯。所述丝可包括单丝或复丝纱，最优选复丝纱，如美国专利5,545,455所述，该专利通过全文引用结合到本文中来。缝线的用量可在宽范围内变化。通常在防穿透应用中，缝线的用量使得缝小于已缝合的纤维层总重量的约10％。优选通过加固纤维网的每层缝合单个芯片。芯片叠层可包括多个独立缝合的芯片或可缝合整个叠层使得将各离散芯片结合在一起。

或者，可通过熔融一个或多个离散芯片的边缘，或通过在热和压力下熔融整个芯片叠层的边缘来增强芯片或芯片叠层。可如下熔融边缘，例如使用边缘模具或使用固体金属框，例如固体金属图画框。可使用烘箱或安装在具有加热和冷却容量的压机中加热边缘模具或固体金属框。将模具或金属框压紧，且仅模塑边缘。熔融条件(例如温度、压力和持续时间)取决于各种因素，例如纤维层或芯片的数量及其厚度。本领域技术人员可容易地确定这些条件。芯片或叠层可同时缝合和在一个或多个边缘熔融。

除了缝合和/或熔融芯片或叠层以外，可通过用一个或多个机织或无纺纤维包覆物包裹所述一个或多个芯片来增强芯片或芯片叠层。在本发明的优选实施方案中，用环绕所述芯片的所述前表面、所述后表面和至少一个边缘的至少一部分或所述叠层的所述顶表面、所述底表面和至少一个边缘的至少一部分的第一纤维包覆物增强芯片或芯片叠层。此外，在第一纤维包覆物上第二纤维包覆物可任选环绕芯片或芯片叠层。本文中当描述第一纤维包覆物和任选的第二纤维包覆物“环绕”芯片叠层时，认为所述叠层的每个芯片被环绕，即使仅叠层的顶芯片和底芯片的外表面接触包覆物。在本发明的另一个实施方案中，可进一步围绕芯片或叠层包裹一个或多个附加纤维包覆物，环绕所述第一纤维包覆物和所述第二纤维包覆物。通常基于陶瓷的弹道威胁和/或陶瓷的厚度和类型，可使用多于两张纤维包覆物。每个附加纤维包覆物优选以与最近的下面的纤维包覆物的包裹方向横向的包裹方向环绕芯片或层叠。

每个第一和第二纤维包覆物优选包括加固纤维网，所述加固纤维网包括多个交叉层叠的纤维层，每个纤维层包括以阵列排列的多条纤维；所述纤维具有约7克/旦尼尔或更高的韧度和约150克/旦尼尔或更高的拉伸模量；所述纤维在其上具有基质组合物；用所述基质组合物对所述多个交叉层叠的纤维层进行加固，以形成所述加固纤维网。包覆物可与形成芯片的材料类似、相同或不同，且可彼此相同或不同。

在本发明的优选实施方案中，存在第一和第二纤维包覆物且各自相同。优选包裹材料包括涂布的(HMPE)纤维、芳族聚酰胺纤维、PBO纤维、

纤维、E和S类型的玻璃纤维、尼龙纤维、聚酯纤维、聚丙烯纤维或天然纤维或其组合。包裹材料还可包括

Shield、涂布的织物、毡或织物和毡的组合。纤维包覆物优选包括多层结构。或者，可在芯片或其他制品的所有方向包裹单个涂布的纤维。在本发明的优选实施方案中，每个第一和第二包覆物优选包括以平行的阵列单向排列的纤维的多层交叉层叠的层，并优选环绕芯片或叠层，使得第一包覆物的环绕方向与第二包覆物的环绕方向成一定角度。最优选第一纤维包覆物和第二纤维包覆物以垂直方向环绕芯片或叠层。

通常如果不加入聚合物层，优选同时加入所述第一纤维包覆物和所述第二纤维包覆物。如果加入聚合物层，不一定需要包覆物包裹，只要使用另一个形式的增强即可。通常当将边缘熔融时不需要包覆物包裹。当加入第一纤维包覆物和任选的第二纤维包覆物时，应在将芯片或叠层模塑为所需形状之后围绕芯片或叠层包裹第一纤维包覆物和任选的第二纤维包覆物。通常单个或多条纤维(即带形式)可包裹在任何形状的制品上。优选使用本领域技术人员容易理解的方法进行包裹，例如使用长丝缠绕机来包裹扁平和对称管型制品，或使用极性缠绕机来包裹发射物和其他圆锥形或不对称形状。

可围绕芯片或叠层卷绕第一纤维包覆物和任选的第二纤维包覆物并通过张力保持在适当的位置，或可通过合适的连接方式与芯片(或叠层的顶芯片)连接，例如使用粘合剂(例如多硫化物、环氧树脂、酚醛树脂、弹性体等)或通过机械方式(例如钉、铆钉、栓接、拧等)。任选防弹芯片或芯片叠层可同时缝合和包裹，其中缝线穿过第一纤维包覆物和任选的第二纤维包覆物。防弹芯片或叠层还可任选具有增强的熔融的边缘，并随后用所述第一包覆物和任选的第二包覆物包裹。此外，在包裹后，优选通过加固将芯片(或叠层)、所述第一纤维包覆物和所述任选的第二纤维包覆物结合。例如在包裹后，优选将4层芯片叠层转移至密封袋中并施加真空。随后优选在真空下将袋转移至施加热(240℉)和压力(100psi)(689.5kPa)的高压釜中，随后冷却至室温。

在另一个实施方案中，本发明还提供了一个或多个防弹芯片，所述防弹芯片包括至少一个与其连接的刚性板以改进防弹性能，还使用上述技术中的一种或多种增强所述防弹芯片。这种刚性板可包括陶瓷、玻璃、金属填充的复合材料、陶瓷填充的复合材料、玻璃填充的复合材料、金属陶瓷、高硬度钢(HHS)、装甲铝合金、钛或其组合，其中将刚性板和本发明的芯片面对面层叠在一起。如果形成多个离散芯片叠层，优选仅将一个刚性板与整个叠层的顶表面相连接，而不是与叠层中每个独立芯片相连接。三种最优选类型的陶瓷包括氧化铝、碳化硅和碳化硼。本发明的防弹芯片可加入单个整体陶瓷板，或可包括悬浮于柔性树脂(例如聚氨酯)中的小瓦片或陶瓷珠。合适的树脂为本领域众所周知的。此外，多层或多排瓦片可与本发明的板相连接。例如可使用薄聚氨酯粘合剂膜将多个3”×3”×0.1”(7.62cm×7.62cm×0.254cm)陶瓷瓦片安装在12”×12”(30.48cm×30.48cm)芯片上，优选所有的陶瓷瓦片排成行，使得在瓦片之间不存在缝隙。第二排瓦片可随后与第一排陶瓷相连接，有一定的偏移，因此分散接缝。持续进行，以覆盖整个装甲。当存在陶瓷板时通常不需要包裹，但优选进行包裹。为了在最低重量下得到高性能，优选在与刚性板连接之前在高压下模塑芯片或叠层。但是，对于大芯片，例如4’×6’(1.219m×1.829m)或4’×8’(1.219m×2.438m)，可在单一的低压高压釜法中模塑芯片或叠层和刚性板。

在形成本发明的抗脱层、防弹织物后，可用于各种应用。本发明的织物复合材料特别用于形成抗脱层、防弹“硬”装甲制品。“硬”装甲是指具有足够机械强度因此当经受显著应力下保持结构刚性且能独立而不被破坏的制品，例如头盔、用于军事交通工具的防护板或芯片或防护屏。

通过将芯片或芯片叠层经受热和压力，可将本发明的抗脱层、防弹材料或织物复合材料模塑成制品。用于模塑的一片或多片所述单层加固纤维网的暴露温度和/或压力根据使用的高强度纤维的类型而变。例如可通过在约150至约400psi(1,030-2,760kPa)，优选约180至约250psi(1,240-1,720kPa)压力下和约104℃至约127℃温度下通过模塑所述片的叠层制备装甲芯片。可通过在约1500至约3000psi(10.3-20.6MPa)压力下和约104℃至约127℃温度下模塑所述片的叠层制备头盔。通常模塑温度可为约20℃至约175℃，优选约100℃至约150℃，更优选约110℃至约130℃。还合适的有例如在美国专利4,623,574、4,650,710、4,748,064、5,552,208、5,587,230、6,642,159、6,841,492和6,846,758中所述的用于形成制品的合适的技术。还可通过常规已知的技术和条件制备模塑的防护板。

可通过本领域常规已知的方法形成本发明的服装。优选通过将本发明的抗脱层织物与衣服制品结合来制备服装。例如背心可包括与本发明的抗脱层织物结合的普通织物背心，其中将一个或多个本发明的织物插入到战略设置(strategically placed)的袋中。这使得防弹性能实现最大化，同时使得背心的重量实现最小化。本文使用的术语“邻接”或“邻接的”旨在包括连接，例如通过缝合或粘附等，以及与另一织物不连接的偶合或并列，使得可以任选从背心或其它衣服制品容易地去掉抗脱层、防弹织物。用于形成柔性结构如柔性片、背心和其他服装的织物优选由使用低拉伸模量基质组合物的织物形成。硬制品如头盔和装甲优选由使用高拉伸模量基质组合物的织物形成。

使用本领域众所周知的标准测试程序确定防弹性能。例如防弹复合材料的遮护研究通常采用特定重量、硬度和尺寸的22口径的非变形钢碎片(Mil-Spec.MIL-P-46593A(ORD))进行测试。还可采用MIL-STD-662F标准程序(特别规定了射击枪支、测速屏和安装用于测试的模塑芯片)，使用带低碳钢弹芯(mild steel pin penetrator)(重量：123格令)的AK47子弹(7.62mm×39mm)进行测试。

通常结构的防护能力或防穿透性能通过引用其中50％的射弹穿透复合材料，同时50％被防护物阻挡的冲击速度来表示，称之为V₅₀值。本文使用的制品的“防穿透性能”是防指定威胁穿透的能力，例如包括子弹、碎片、榴散弹等的物理对象和诸如爆炸冲击波的非物理对象。对于相等面密度的复合材料而言，面密度即复合材料板的重量除以表面积，V₅₀越高，复合材料的阻挡性能越好。本发明织物的防弹性能根据许多因素而变，特别是用于制造织物的纤维的类型。

本发明的织物还显示出良好的剥离强度。剥离强度是纤维层间的粘结强度的指标。通常基质聚合物含量越低，粘结强度越低。但是，在临界粘结强度以下，防弹材料在诸如背心的制品的材料切割和组装过程中损失耐用性，并且还导致制品的长期耐用性降低。在优选的实施方案中，

Shield(0°，90°)结构中的

纤维材料的剥离强度对于良好的防碎片性能而言优选为至少约0.171b/ft²(0.83kg/m²)，更优选至少约0.188lb/ft²(0.918kg/m²)，更优选至少约0.206lb/ft²(1.006kg/m²)。

以下非限制性的实施例用于描述本发明。

实施例1

在经过0°，90°交替纤维取向后，通过层叠68层Shield，在热和压力下模塑对照物12”×12”(30.48cm×30.48cm)测试芯片。模塑方法包括在240℉(115.6℃)下预热材料叠层10分钟，随后在保持为240℉的模具中施加500psi(3447kPa)模塑压力10分钟。10分钟后，开始冷却循环，当芯片达到150℉(65.56℃)时将模塑的芯片从模具中拉出。在不施加任何外部模塑压力的情况下将芯片进一步冷却至室温。

为了测试，采用MIL-STD-662F标准程序建立射击枪支、测速屏并安装用于测试的模塑的芯片。选择带低碳钢弹芯(重量：123格令)的AK47子弹(7.62mm×39mm)用于测试芯片的防弹性能。在芯片上发射数个AK47子弹以测定V₅₀，其中V₅₀为在125fps(英尺每秒)(38.1m/sec)速度范围内其中50％的子弹被阻挡且50％的子弹穿透芯片的速度。注意不射击距夹紧的任何边缘至少2英寸的芯片处。

在第一颗子弹向芯片开火后，芯片开始显示严重脱层和层分离。注意下一颗子弹射击未脱层区域。测试完成后，检查芯片破坏和脱层模式。

实施例2

在热和压力下模塑四个12”×12”芯片。每个芯片由17层

Shield组成，经过0°，90°交替纤维取向后，层叠并夹在LLDPE膜的薄片之间。模塑方法包括在240℉下预热每个材料叠层10分钟，随后在保持为240℉的模具中施加500psi模塑压力10分钟。10分钟后，开始冷却循环，且当芯片达到150℉时将模塑的芯片从其模具中拉出。在不施加任何外部模塑压力的情况下将芯片进一步冷却至室温。

将四个模塑的芯片彼此层叠并使用四层

Shield包裹。第一层从一端到另一端包裹，随后另一层以与芯片的顶至底的方向的横向包裹，随后再次从一端到另一端包裹，随后从芯片的顶至底的方向包裹另一层。包裹后，将4层层叠的芯片转移至密封袋中并施加真空。真空下将袋转移至高压釜中，对高压釜施加热(240℉)和压力(100psi)30分钟，随后开始冷却循环。当4层层叠的芯片达到室温时，从高压釜中拉出并从袋中移除。

为了测试，采用MIL-STD-662F标准程序建立射击枪支、测速屏并安装用于测试的包裹的4层层叠的芯片。与实施例1类似，选择AK 47子弹测定完全包裹的4层层叠的芯片的防弹性能。在芯片上发射数个子弹以测定V₅₀。注意不射击距夹紧的任何边缘至少2英寸的芯片处。

在对芯片上发射数个子弹后芯片不显示严重脱层或层分离。

实施例3

在经过0°，90°交替纤维取向后，通过层叠40层

Shield，在热和压力下模塑对照物12”×12”测试芯片。模塑方法包括于240℉下预热材料叠层10分钟，随后在保持为240℉的模具中施加500psi模塑压力10分钟。10分钟后，开始冷却循环，当芯片达到150℉时，将模塑的芯片从模具中拉出。在不施加任何外部压力的情况下将芯片进一步冷却至室温。

接着，使用薄聚氨酯粘合剂膜将3”×3”×0.1”(7.62cm×7.62cm×0.254cm)陶瓷瓦片安装在芯片上。注意所有的陶瓷瓦片彼此排成行，完全接触相邻瓦片，在瓦片之间没有空隙。接着，采用类似的方式安装一排瓦片，但具有1.5”偏移，使得与前排陶瓷瓦片的接缝分散开。

为了测试，采用MIL-STD-662F标准程序建立射击枪支、测速屏并安装用于测试的模塑的芯片。与实施例1类似，选择AK47子弹测定芯片的防弹性能。在面向子弹含有陶瓷瓦片的芯片上发射数个子弹。测定芯片上的V₅₀。注意不射击距夹紧的任何边缘至少2英寸的芯片处。

实施例4

在热和压力下模塑四个12”×12”芯片。每个芯片由10层

Shield组成，在经过0°，90°交替纤维取向后，层叠并夹在LLDPE膜的薄片之间。模塑方法包括在240℉下预热每个材料叠层10分钟，随后在保持为240℉的模具中施加500psi模塑压力10分钟。10分钟后，开始冷却循环，且当芯片达到150℉时将模塑的芯片从其模具中拉出。在不施加任何外部模塑压力的情况下将芯片进一步冷却至室温。

将四个模塑的芯片彼此层叠，并使用薄聚氨酯粘合剂膜将3”×3”×0.1”陶瓷瓦片安装在组装的芯片上。注意所有的陶瓷瓦片彼此成行，完全接触相邻瓦片，在瓦片之间没有空隙。接着，采用类似的方式安装一排瓦片，但具有1.5”(93.81cm)偏移，使得与前排陶瓷瓦片的接缝分散开。

使用四层

Shield包裹含有陶瓷的组装的芯片。第一层从一端到另一端包裹，随后另一层以与芯片的顶至底的方向的横向包裹，随后再次从一端到另一端包裹，随后从芯片的顶至底的方向包裹另一层。包裹后，将4层层叠的芯片转移至密封袋中并施加真空。真空下将袋转移至高压釜中，对高压釜施加热(240℉)和压力(100psi)30分钟，随后开始冷却循环。当4层层叠的芯片达到室温时，从高压釜中拉出并从袋中移除。

为了测试，采用MIL-STD-662F标准程序建立射击枪支、测速屏并安装用于测试的包裹的4层层叠的的芯片。与实施例1类似，选择AK47子弹测定完全包裹的芯片的防弹性能。在面向子弹含有陶瓷瓦片的芯片上发射数个子弹，测定V₅₀。注意不射击距夹紧的任何边缘至少2英寸的芯片处。

在芯片上发射数个AK47子弹后，芯片不显示层分离。

以上实施例的结果概述于下表1：

表1

虽然已经参照优选实施方案具体显示并描述了本发明，但本领域普通技术人员将容易地认识到，在不脱离本发明的精神和范围的基础上，可以做出各种改变和修改。应当将权利要求书解释为涵盖所公开的实施方案、以上已讨论的那些供选方案及其所有等同物。

Claims

1.一种防弹材料，所述防弹材料包括：

2.权利要求1的防弹材料，所述防弹材料包括环绕所述芯片的第二纤维包覆物，所述第二纤维包覆物在与所述第一纤维包覆物的方向横向的方向环绕所述芯片。

3.权利要求1的防弹材料，其中所述第一纤维包覆物和所述第二纤维包覆物各自包括加固纤维网，所述加固纤维网包括多个交叉层叠的纤维层，每个纤维层包括以阵列排列的多条纤维；所述纤维具有约7克/旦尼尔或更高的韧度和约150克/旦尼尔或更高的拉伸模量；所述纤维在其上具有基质组合物；用所述基质组合物对所述多个交叉层叠的纤维层进行加固，以形成所述加固纤维网。

4.权利要求1的防弹材料，其中所述芯片包括加固纤维网，所述加固纤维网包括多个交叉层叠的纤维层，每个纤维层包括以基本上平行的阵列排列的多条纤维。

5.权利要求1的防弹材料，所述防弹材料包括层叠排列的多个离散芯片叠层，所述叠层具有顶表面、底表面和一个或多个边缘，且第一纤维包覆物和任选的第二纤维包覆物环绕所述叠层的所述顶表面、所述底表面和至少一个边缘的至少一部分。

6.权利要求1的防弹材料，其中所述芯片的至少一个边缘被增强。

7.权利要求1的防弹材料，其中通过在每个边缘使用至少一种丝缝合所述芯片来增强所述芯片的每个边缘，所述丝包括具有约7克/旦尼尔或更高的韧度和约150克/旦尼尔或更高的拉伸模量的高强度纤维。

8.权利要求5的防弹材料，其中所述叠层的至少一个边缘被增强。

9.权利要求5的防弹材料，其中通过在每个边缘使用至少一种丝缝合所述叠层来增强所述叠层的每个边缘，所述丝包括具有约7克/旦尼尔或更高的韧度和约150克/旦尼尔或更高的拉伸模量的高强度纤维。

10.权利要求5的防弹材料，其中通过在所述一个或多个边缘上熔融所述叠层的一部分来增强所述叠层的所述一个或多个边缘。

11.权利要求1的防弹材料，其中所述纤维包括选自以下的材料：扩链聚烯烃纤维、芳族聚酰胺纤维、聚苯并唑纤维、聚乙烯醇纤维、聚酰胺纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、聚萘二甲酸乙二醇酯纤维、聚丙烯腈纤维、液晶共聚酯纤维、玻璃纤维和碳纤维。

12.权利要求1的防弹材料，其中所述纤维包括聚乙烯纤维。

13.权利要求1的防弹材料，其中所述基质组合物包括弹性组合物。

14.权利要求1的防弹材料，其中所述基质组合物包括热固性组合物。

15.权利要求1的防弹材料，其中所述基质组合物包括聚苯乙烯-聚异戊二烯-聚苯乙烯-嵌段共聚物。

16.权利要求1的防弹材料，其中每个所述纤维层以相对于每个相邻纤维层的纵向纤维方向90°角交叉层叠。

17.一种防弹制品，所述制品由权利要求1的防弹材料形成。

18.一种防弹制品，所述制品由权利要求5的防弹材料形成。

19.一种防弹制品，所述制品由权利要求6的防弹材料形成。

20.一种防弹制品，所述制品由权利要求8的防弹材料形成。

21.权利要求1的防弹材料，其中所述聚合物膜层包括聚烯烃、聚酰胺、聚酯、聚氨酯、乙烯基聚合物、含氟聚合物或共聚物或其组合。

22.权利要求1的防弹材料，其中所述聚合物膜层包括线形低密度聚乙烯。

23.一种防弹材料，所述防弹材料包括：

24.权利要求23的防弹材料，所述防弹材料还包括至少一层聚合物膜，所述聚合物膜与所述加固纤维网的每个所述前表面和后表面相连接。

25.权利要求23的防弹材料，所述防弹材料还包括环绕所述芯片的第二纤维包覆物，所述第二纤维包覆物在与所述第一纤维包覆物的方向横向的方向环绕所述芯片。

26.权利要求23的防弹材料，所述防弹材料包括层叠排列的多个离散芯片叠层，所述叠层具有顶表面、底表面和一个或多个边缘；所述至少一个刚性板与所述叠层的顶表面相连接，且所述第一纤维包覆物和任选的第二纤维包覆物环绕所述叠层的所述顶表面、所述底表面和至少一个边缘的至少一部分。

27.权利要求23的防弹材料，其中所述芯片的至少一个边缘被增强。

28.权利要求23的防弹材料，其中通过在所述至少一个边缘上缝合所述芯片增强所述芯片的至少一个边缘。

29.权利要求23的防弹材料，其中通过在所述至少一个边缘上熔融所述芯片的一部分增强所述芯片的至少一个边缘。

30.一种防弹制品，所述制品由权利要求23的防弹材料形成。

31.一种防弹制品，所述制品由权利要求26的防弹材料形成。

32.权利要求23的防弹材料，其中所述至少一个刚性板包括陶瓷、玻璃、金属填充的复合材料、陶瓷填充的复合材料、玻璃填充的复合材料、金属陶瓷、高硬度钢、装甲铝合金、钛或其组合。

33.一种制备防弹材料的方法，所述方法包括：

b)将所述芯片模塑成制品；

34.权利要求33的方法，所述方法还包括围绕着所述芯片环绕第二纤维包覆物，所述第二纤维包覆物以与所述第一纤维包覆物的环绕方向横向的方向环绕所述第一纤维包覆物。

35.权利要求33的方法，所述方法还包括增强所述芯片的至少一个边缘。

36.权利要求33的方法，所述方法还包括形成多个离散芯片叠层，所述叠层具有顶表面、底表面和一个或多个边缘；将所述叠层模塑并围绕着所述叠层的所述顶表面、所述底表面和至少一个边缘的至少一部分环绕所述第一纤维包覆物和任选的第二纤维包覆物。

37.一种制备防弹材料的方法，所述方法包括：

b)模塑所述芯片；

c)将至少一个刚性板与所述模塑的芯片的前表面相连接；

38.权利要求37的方法，所述方法还包括使至少一层聚合物膜与所述加固纤维网的每个所述前表面和后表面相连接。

39.权利要求37的方法，所述方法还包括围绕着所述芯片环绕第二纤维包覆物，所述第二纤维包覆物以与所述第一纤维包覆物的环绕方向横向的方向环绕所述第一纤维包覆物。

40.权利要求37的方法，所述方法还包括增强所述芯片的至少一个边缘。

41.权利要求37的方法，所述方法还包括形成多个离散芯片叠层，所述叠层具有顶表面、底表面和一个或多个边缘，且围绕着所述叠层的所述顶表面、所述底表面和至少一个边缘的至少一部分环绕所述第一纤维包覆物和任选的第二纤维包覆物。

42.权利要求37的方法，其中所述至少一个刚性板包括陶瓷、玻璃、金属填充的复合材料、陶瓷填充的复合材料、玻璃填充的复合材料、金属陶瓷、高硬度钢、装甲铝合金、钛或其组合。

43.一种防弹材料，所述防弹材料包括：

44.权利要求43的防弹材料，所述防弹材料包括层叠排列的多个离散芯片的叠层，所述叠层具有顶表面、底表面和一个或多个边缘，其中所述通过在所述一个或多个边缘上熔融所述芯片的一部分增强所述芯片的一个或多个边缘。

45.一种防弹制品，所述制品由权利要求43的防弹材料形成。

46.一种防弹制品，所述制品由权利要求44的防弹材料形成。

47.权利要求43的防弹材料，其中存在所述至少一层聚合物膜。

48.权利要求43的防弹材料，其中存在所述第二纤维包覆物。

49.一种防弹材料，所述防弹材料包括：

50.权利要求49的防弹材料，所述防弹材料包括层叠排列的多个离散芯片的叠层，所述叠层具有顶表面、底表面和一个或多个边缘，其中所述通过在所述一个或多个边缘上熔融所述芯片的一部分增强所述芯片的一个或多个边缘。

51.一种防弹制品，所述制品由权利要求49的防弹材料形成。

52.一种防弹制品，所述制品由权利要求50的防弹材料形成。

53.权利要求49的防弹材料，其中存在所述至少一层聚合物膜。