CN101479101A - 复合制品、其制造方法以及用途 - Google Patents

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CN101479101A CNA2007800238709A CN200780023870A CN101479101A CN 101479101 A CN101479101 A CN 101479101A CN A2007800238709 A CNA2007800238709 A CN A2007800238709A CN 200780023870 A CN200780023870 A CN 200780023870A CN 101479101 A CN101479101 A CN 101479101A
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大卫·范耐克
约翰娜·范俄布格
亚历山大·沃克尔·彼得斯
斯迪恩·丹德拉帕
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Abstract

本发明涉及一种复合制品，所述复合制品包括厚度为至少0.25mm的金属板和至少两个单向板，其中，所述金属板中的所述金属具有至少350℃的熔点，并且其中所述单向板包括至少2个由单向取向的高性能纤维制成的单层，单层中的所述纤维方向与相邻单层中的纤维方向成角度α。本发明进一步涉及用于制造复合制品的方法以及所述复合制品在建筑结构、交通工具和防弹应用中的用途，尤其用在加热和火烤条件下。

Description

复合制品、其制造方法以及用途
本发明涉及一种复合制品、其制造方法以及所述复合制品的用途。
根据本发明的复合制品包括金属板和至少两个单向板。
根据本发明的复合制品非常适于用在建筑结构、交通工具和防弹应用中，尤其用在加热和火烤条件下。在特定实施方式中，根据本发明的复合制品是阻燃的。
由WO 2004/033196A2已知含有金属板和至少两个单向板的复合制品。这篇出版物公开了一种包括至少3层的复合制品，其中第一层是厚度介于12.7至127微米之间的金属箔(优选铝箔)；第二层是结合材料；第三层包括多个聚合纤维在基质中的网络层。所公开的结合材料要么是本身耐火的要么与如下添加剂混合制备，所述添加剂例如为以磷和/或氮和/或如溴和氯的卤素为基础的添加剂和/或例如氧化锑和硫化锑的无机添加剂。WO 2004/033196A2的实施例1公开了一种由7层对称结构组成的复合制品，其中76微米的铝箔作为#1层和#7层；由膨胀环氧树脂和玻璃泡组成的树脂组合物作为#2层和#6层；由氧化锑(Sb2O3)、十溴二苯基醚和多氯化石蜡在丙烯酸酯树脂中的共混物组成的压敏膜状粘合剂作为#3层和#5层；最后中间层#4由50层在环氧乙烯基酯粘合剂中单向排列的高强度聚乙烯纤维组成，其中相邻各层中的聚乙烯纤维彼此之间成90°取向。
根据WO 2004/033196 A2的复合制品的缺点在于，所使用的阻燃添加剂包含卤素或重金属。在加热期间，尤其在火烤期间，这些阻燃添加剂产生高毒性和/或腐蚀性的气体。上述气体对人体非常有害。而且，这种腐蚀性气体对于诸如飞机和船舶的交通工具中的例如高技术电子设备也是有害的。
本发明的目的在于，提供一种复合制品，该复合制品包含少量卤代阻燃添加剂，或者所述复合制品根本不使用卤代阻燃添加剂。
采用本发明的复合制品实现了上述目的，所述复合制品包括金属板和至少两个单向板，其中，所述金属板的厚度为至少0.25mm，所述金属板中的所述金属具有至少350℃的熔点；其中所述单层板包括至少2个由单向取向的高性能纤维和可选粘合剂制成的单层，单层板中的所述纤维方向与相邻单层板中的纤维方向成角度α。所述金属板和所述单向板彼此之间优选充分地互相连接，这意味着金属板和单向板在常规使用条件(例如室温)下不会分层。常规使用条件不包括阻燃性能测试和在高温下进行的测试(所谓的加速测试)。
本发明的另一优点在于，它提供了一种结构比WO2004/033196A2中公开的结构更简单、具有较少层的复合制品。
优选地，本发明的复合制品是阻燃的，这可以通过这些制品通过了ISO 4589-3的可燃温度阻燃测试的事实来判定。在本申请中，通过ISO4589-3的阻燃测试意味着，复合制品在所述测试中的可燃温度达到至少200℃。可供选择地或者除此以外，本发明的复合制品通过了InternationalMaritime Organisation(IMO)Fire Test Procedure(FTP)Codes 1998，Part 2(包括对防水壁、墙壁和天花板根据IMO FTP Code的附录1的第5部分进行评估的修订MSC/Circ.1008和IMO FTP Resolution A.653(16))发烟测试和毒性测试。
根据本发明的复合制品包括金属层。所述金属板中的所述金属必需具有至少350℃、更优选至少500℃、最优选至少600℃的熔点。合适的金属包括铝、镁、钛、铜、镍、铬、铍、铁和铜，包括它们的合金，例如钢和不锈钢，铝与镁的合金(所谓的5000系铝)，铝与锌和镁的合金或铝与锌、镁和铜的合金(所谓的7000系铝)。所述合金中，例如铝、镁、钛和铁的含量优选为至少50wt％。优选的金属板包括铝、镁、钛、镍、铬、铍、铁(包括它们的合金)。更优选地，金属板以铝、镁、钛、镍、铬、铁和它们的合金为基础。这使得轻质复合制品具有良好的耐久性。甚至更优选地，金属板中的铁及其合金具有至少500的Brinell硬度。最优选地，金属板以铝、镁、钛和它们的合金为基础。这得到具有最高的耐久性的最轻的复合制品。本申请中耐久性意指，复合材料在暴露于热量、湿气、光线和UV辐射的条件下的寿命。
对于本发明的复合制品，金属板的厚度必需为至少0.25mm。更优选地，金属板的厚度为至少0.5mm。这获得了良好的阻燃性能。最优选地，金属板的厚度为至少0.75mm。这获得了甚至更佳的阻燃性能。对金属板的厚度，没有最大厚度的限制。一般而言，可以选择的最大厚度为50mm，较大的厚度对阻燃性能仅具有有限的额外改善。金属层的最大厚度优选为40mm，金属层的厚度更优选为30mm。这获得了重量和阻燃性能之间的最佳平衡。在这种除了阻燃性能还需要改善的防弹性能的情况下，较厚的金属板对于本发明的复合制品的防弹性能有益。在这种情况下，最小的厚度优选为5mm。金属板的最大厚度在这种情况下可以通过所需水平的防弹性能来确定，并且可以通过常规实验来核实，一般小于50mm。
为了改善金属板与单向板的粘附性，可选对其进行预处理。对金属板的适当预处理包括：机械处理，例如通过打磨或研磨粗糙化或清洁表面；化学刻蚀，例如采用硝酸进行化学刻蚀；以及与聚乙烯膜层合。在另一实施方式中，可以在金属板和单向板之间施加粘结层，例如胶。上述胶可以包括环氧树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂或乙烯基酯树脂。在由单向取向纤维制成的单层中的高性能纤维是有机纤维的情况下，粘结层可以进一步包括以纺织和无纺方式的无机纤维层。粘结层中的无机纤维优选是纺织的。纺织或无纺方式的无机纤维层的重量可以在50至750g/m2的范围内，优选在100至500g/m2的范围内。上述无机纤维优选是玻璃纤维或碳纤维。上述无机纤维更优选是玻璃纤维，包括E-玻璃和高强度玻璃(有时也被称为‘S’玻璃)。这样的层改善了能量由金属向由单向取向的有机纤维制成的单层的传递。
在特定实施方式中，可以通过诸如螺丝钉固定、螺栓固定和锁扣固定(snap fit)的机械方式将金属板连接到至少两个单向板上。
在根据本发明的复合制品中，金属板面向单向板。如果需要，例如由于挺度的原因，可以将至少2个单向板夹在2个金属板之间。可以在上述范围内对这2个金属板中每一个的类型和厚度独立地进行选择。
根据本发明的复合制品包括单向板。这些单向板(也可以称为单向层)包括由单向取向的高性能纤维和粘合剂制成的单层。术语“单向高性能纤维的单层”指由单向取向的高性能纤维(即一个平面上基本上平行取向的高性能纤维)制成的层。
根据本发明的复合制品包括至少2个单向板，优选包括至少40个单向板，更优选包括至少80个单向板，甚至更优选包括至少120个单向板，最优选包括至少160个单向板。单向板中的纤维方向与相邻单向板中的纤维方向成角度α。所述角度α优选介于5至90°之间，更优选介于45至90°之间，最优选介于75至90°之间。
术语“高性能纤维”不仅包括单丝，还包括多丝纱线或扁平条带。扁平条带的宽度优选介于2mm至100mm之间，更优选介于5mm至60mm之间，最优选介于10mm至40mm之间。扁平条带的厚度优选介于10μm至200μm之间，更优选介于25μm至100μm之间。
优选地，术语“高性能纤维”包括单丝和多丝纱线。优选地，高性能纤维中，每根细丝的细度小于5旦尼尔/细丝(dpf)，更优选小于3dpf，甚至更优选小于2dpf，最优选小于1.5dpf。这导致所述复合制品非常适于用在防弹应用中，而且还具有良好的耐火性。
在根据本发明的复合制品中，高性能纤维具有至少约1.2GPa的拉伸强度和至少40GPa的拉伸模量。这些纤维优选具有至少2GPa、更优选至少2.5GPa、最优选至少3GPa的拉伸强度。这种纤维的优点在于，它们具有非常高的拉伸强度，以致于它们非常适于用在例如轻质、强韧的制品中。高性能纤维可以是无机纤维或有机纤维。
合适的无机纤维是例如玻璃纤维、碳纤维和陶瓷纤维。
具有上述高拉伸强度的合适有机纤维是例如芳族聚酰胺纤维(通常也被成为芳纶纤维，尤其是聚(对-亚苯基对苯二甲酰胺))、液晶聚合物和梯状聚合物(诸如聚苯并咪唑或聚苯并噁唑，尤其是聚(1，4-亚苯基-2，6-苯并二噁唑)(PBO)或聚(2，6-二咪唑并[4，5-b-4′，5′-e]吡啶-1，4-(2，5-二羟基)亚苯基)(PIPD，也被称为M5))和通过例如凝胶纺丝工艺得到的例如聚烯烃纤维、聚乙烯醇纤维和聚丙烯腈纤维(这些纤维是高度取向的)。
更优选地，芳族聚酰胺纤维(尤其是聚(对-亚苯基对苯二甲酰胺))、液晶聚合物和梯状聚合物纤维(诸如聚苯并咪唑或聚苯并噁唑，尤其是聚(1，4-亚苯基-2，6-苯并二噁唑)或聚(2，6-二咪唑并[4，5-b-4′，5′-e]吡啶-1，4-(2，5-二羟基)亚苯基))和超高分子量聚乙烯被用作高性能纤维。这些纤维提供了强度和阻燃性能之间的良好平衡。甚至更优选地，凝胶纺纱聚乙烯被用作高性能纤维。在这种情况下，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。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。IV和Mw之间存在一些经验关系，但这个关系高度依赖于分子量分布。根据方程Mw＝5.37×104[IV]1.37(参加EP0504954A1)，4或8dl/g的IV分别相当于约360或960kg/mol的Mw。当这种聚乙烯纤维暴露于热量或火焰时发散最小量的毒性和腐蚀性气体。
高性能纤维在单向板中的重量优选在5至250g/m2的范围内，更优选在10至200g/m2的范围内，最优选在20至150g/m2的范围内。
术语“粘结剂”指一种材料，其使高性能纤维一起粘结或保持在单向板中，所述粘结剂可以全部或部分封住高性能纤维，使得在处理和制备单向板期间单层结构被保持。可以以各种形式和方式施加粘结剂，例如作为薄膜(通过将其熔融至少部分包覆防弹纤维)，作为横向粘条或横向纤维(横跨单向纤维)或通过将纤维用基质材料浸渍和/或包埋(所述基质材料例如为聚合物熔融物、聚合材料在液体中的溶液或分散液)。优选地，基质材料被均匀地分布在单层的整个表面上，而粘结带或粘结纤维也可以局部使用。例如EP0191306 B1、EP 1170925 A1、EP0683374B1和EP1144740A1中描述了适当的粘结剂。应当注意到，在高性能纤维是扁平条带的实施方式中，不需应用粘结剂。更优选地，如果用于制造至少两个单向板的方法足以保持单层的结构(例如由扁平条带性能的单层结构)而不需应用粘结剂的话，那么不需要粘结剂。
在优选的实施方式中，粘结剂是聚合物基质材料，它可以是热固性材料或热塑性材料或二者的混合物。基质材料的断裂伸长率优选大于纤维的伸长率。粘结剂优选具有2-600％的伸长率，更优选具有4-500％的伸长率。例如WO 91/12136A1(15-21页)列举了适当的热固性和热塑性基质材料。在基质材料是热固性聚合物的情况下，优选选择乙烯基酯、不饱和聚酯、环氧树脂或苯酚树脂作为基质材料。在基质材料是热塑性聚合物的情况下，可以选择聚氨酯、乙烯聚合物、聚丙烯酸、聚烯烃或热塑性弹性嵌段共聚物(诸如，聚异戊二烯-聚乙烯-丁烯-聚苯乙烯或聚苯乙烯-聚异戊二烯-聚苯乙烯嵌段共聚物)作为基质材料。优选地，粘结剂由热塑性聚合物组成，这些粘结剂优选完全涂敷到单层中所述纤维的每根细丝上，且所述粘结剂具有至少250MPa、更优选至少400MPa的拉伸模量(在25℃下，根据ASTM D638测定)。这种粘结剂使单向板的挺度很高。
单向板中粘结剂的用量优选为至多30质量％，更优选为至多25、20或甚至至多15质量％。这导致最佳的阻燃性能。
根据本发明的复合制品优选具有至少4.0kg/m2，更优选至少6.0kg/m2，最优选至少8.0kg/m2的重量(在本申请中也被称为面密度)。
在根据本发明的复合制品中，单向板优选具有至少2.0kg/m2，更优选至少4.0kg/m2，最优选至少6.0kg/m2的面密度。
根据本发明的复合制品适于用在防弹应用中。防弹应用包括，抵御数种子弹(包括抵御穿甲子弹，所谓的AP子弹和硬颗粒，诸如弹片和榴霰弹)冲击威胁的应用。
在根据本发明的复合制品用在其中可能遇到抵御AP子弹威胁的弹道冲击应用的情况下，金属板优选面向陶瓷层。以这种方式，得到具有如下分层结构的制品：陶瓷层/金属层/至少两个单向板，其中所述单向板中的纤维方向与相邻单向板中的纤维方向成角度α。适当的陶瓷材料例如包括氧化铝、氧化钛、氧化硅、碳化硅和碳化硼。陶瓷层的厚度依赖于弹道冲击威胁的水平，但通常在2mm至30mm之间变化。优选对这种防弹制品进行布置从而陶瓷层面对弹道冲击威胁。
本发明还涉及一种用于制造复合制品的方法，所述方法包括如下步骤：
-层叠至少2个单向板和厚度为至少0.25mm且熔点为至少350℃的金属板，其中单向板中的高性能纤维方向与相邻单向板中的纤维方向成角度α，接着
-在一定温度和压力下固结叠层板。
固结可以适当地在液压机中进行。
通常通过压机的温度来控制固结过程中的温度。通常对最低温度进行选择，从而获得合理的固结速度。在这个方面，适当的温度下限为50℃，优选为至少75℃，更优选为至少95℃，最优选为至少115℃。所选择的最高温度低于高性能纤维由于例如熔融而损失其高机械性能的温度。优选地，该温度比纤维的熔融温度低至少10℃，优选低至少15℃，甚至更优选低至少20℃。在纤维不具有明确的熔融温度的情况下，应当读取纤维开始损失其机械性能的温度来替代熔融温度。在例如HPPE纤维通常具有155℃的熔融温度的情况下，通常选择温度低于135℃。
固结过程中的压力优选为至少7MPa，更优选为至少10MPa，甚至更优选为至少13MPa，最优选为至少16MPa。以这种方式，得到不易弯曲的防弹制品。
固结的最佳时间通常在5至120分钟的范围内，这依赖于诸如温度、压力和部件厚度的条件，并且可以通过常规实验来核实。
在制造弯曲的复合制品的情况下，首先将金属板预成型成所需形状，然后与单向板固结是有利。
根据本发明的复合制品非常适于用在建筑结构中(例如作为覆层)，用在陆地、海上和空中的交通工具(包括例如船舶和飞机)中和用在防弹应用中，尤其用在加热和火烤条件下。
本申请中所涉及的测试方法如下：
·根据方法PTC-179(Hercules Inc.Rev.Apr.29，1982)来测定特性粘度，测试条件为：在135℃下，十氢化萘中，溶解时间为16小时，采用用量为2g/l溶液的DBPC作为抗氧剂，其中将在不同浓度下测量的粘度外推得到零浓度下的粘度。
·拉伸性能(在25℃下测量)：按照ASTM D885M的规定，使用名义标定长度为500mm的纤维、50％/min的十字头速度来定义和测定多丝纱线的拉伸强度(或强度)、拉伸模量(或模量)和断裂伸长率(或eab)。在测量的应力-应变曲线的基础上，由0.3-1％应变之间的斜率来确定模量。为了计算模量和强度，将所测量的拉伸力除以纤度，该纤度通过称重10米长的纤维来确定；假设密度为0.97g/cm3来计算出单位为GPa的值。薄膜的拉伸性质根据ISO1184(H)来测定。
·可燃温度是根据ISO 4589-3标准的阻燃性测试测定的温度，在该温度下，具有指定尺寸被限定的火焰处理的小块垂直测试样品在氧气为20.9vol％的空气中停止燃烧。进行该测试时，金属板面向火焰。如果可燃温度高于200℃，那么该样品“通过”测试。
·毒性指数：根据NES713标准测试毒性指数，其中，在毒性测试盒中，使约1克(10×10×4mm)的材料在1100℃下带火焰完全燃烧，其中盒具有约1m3的体积。燃烧后，分析气体，结果被表示为毒性指数。如果指数低于数值5，那么该样品通过“通过”测试。
·发烟指数：根据NES711标准测试发烟指数，其中，将具有指定尺寸的样品垂直放置于热源前方。进行该测试时，金属板面向热源。分析烟雾，结果被表示为发烟指数。如果指数低于数值20，那么该样品“通过”测试。
·根据International Maritime Organisation(IMO)Fire Test Procedure(FTP)Codes 1998，Part 2发烟测试和毒性测试(包括对于防水壁、墙壁和天花板根据IMO FTP Code的附录1的第5部分进行评估的修订MSC/Circ.1008和IMO FTP Resolution A.653(16))和ISO 4589-3来测定防火性质。
通过以下对比例和实施例来解释本发明，但本发明并不局限于此。
单向板
作为单向板，使用具有2个由单向取向的聚乙烯纤维和粘结剂组成的单层的板，其中单层中的聚乙烯纤维方向与相邻单层中的聚乙烯纤维方向成90度的角度。所述聚乙烯纤维是高度拉伸的高分子量线性聚乙烯纤维(DSM Dyneema-Netherlands的
Figure A200780023870D0012150515QIETU
 SK76)，其强度为36cN/dtex，模量为1180 cN/dtex，细度为2旦尼尔/细丝。
除了聚乙烯纤维以外，所述单层包含18重量％的粘结剂，其由聚醚二醇和脂族二异氰酸酯为基础的聚氨酯组成。
单向板的面密度为130.5g/m2。
压制单向板的过程：
层叠多个上述单向板从而形成一个组件，将该组件以整体方式放置在标准压机的两个滚筒之间。滚筒的温度介于125-130℃之间。将组件保持在压机中直到组件中心的温度为115-125℃。随后，将压力提高到30MPa的压制压力，并且将组件保持在该压力下65分钟。随后在同样的压制压力下将组件冷却至60℃的温度。
对比例A
层叠390个包括聚乙烯纤维的单向板，并根据上述用于压制单向板的过程对其进行压制。用砂纸对所得的单向板压制叠层的表面进行处理。取用厚度为0.15mm的7039A铝板，然后也用砂纸对其进行机械处理。采用 252将7039A铝板粘合到单向板压制叠层的经机械处理的表面上；随后将7039A铝板和单向板的压制叠层在室温下置于标准压机中并施加10MPa的压力30分钟。根据单个测试的需要取用样品。结果列在表1中。
实施例I
制备与对比例A类似的产品，唯一不同的之处在于，7039A铝板的厚度为0.5mm。
实施例II
层叠390个包括聚乙烯纤维的单向板。在这个叠层两个外表面上，布置具有250克/m2的E-玻璃纺织织物；E-玻璃的纺织织物浸渍有烯基酯。在两个纺织织物的每个上，分别厚度为0.75mm的7039A铝板。将所得到的铝板/E-玻璃纺织织物/含有聚乙烯纤维的单向板/E-玻璃纺织织物/铝板的叠层置于压机中，并根据以上所述用于压制单层的过程进行压制。
根据各个测试的需要取用样品。结果列在表1中。
实施例III
层叠390个包括聚乙烯纤维的单向板。在这个叠层两个外表面的其中一个上，布置具有250克/m2的E-玻璃纺织织物；E-玻璃的纺织织物浸渍有乙烯基酯。在纺织织物上，布置厚度为5mm的7039A铝板。将所得到的铝板/E-玻璃纺织织物/含有聚乙烯纤维的单向板的叠层置于烘箱中并在100℃下预热1小时，接着置于压机中并以实施例II相同的方式进行压制。
根据单个测试的需要取用样品。结果列在表1中。
实施例IV
将含有0.5mm铝面板(front plate)的800mm×115mm复合板结合到含有单向板的8mm压制板上。
复合板通过了IMO FTP Codes 1998，Part 2：发烟测试和毒性测试(包括对于防水壁、墙壁和天花板根据IMO FTP Code的附录1的第5部分进行评估的修订MSC/Circ.1008和IMO FTP Resolution A.653(16))。
实施例V-X
通过构成一叠单向板(UD)来制造复合制品。层叠各板直到获得所需面密度，其中如果需要添加额外的铝层(Al)、钢层(Armox 500)或陶瓷层(C；陶瓷类型是Al2O3)。通过砂纸打磨和用8wt％硝酸进行化学刻蚀来预处理铝和钢，从而改善稍后其与UD的粘合性。然后，将叠层转移到压机上，并在125℃的温度下和16.5MPa的压力下压制30分钟，接着在压力下冷却至55℃。
采用20mm(53.8克)弹片模拟射弹(FSP)和14.5mm(64克)穿甲(AP)射弹进行防弹测试。通过如下测试复合制品的防弹性能：以916m/s和1147m/s的速度向复合制品射击射弹(FSP或AP)。如果阻挡了具有上述速率的射弹，那么认为复合制品通过该测试。如果具有上述速率的射弹穿透了复合制品，那么认为复合制品未通过测试。
实施例IV&V明示了各层的排列对于复合材料效果起作用，其中Al面复合材料与UD面复合材料相比对FSP起到了较好了阻挡作用。对比例(B-D)显示了，38mm厚的UD和Al都不能抵挡速度为1065-1070m/s的FSP的冲击。需要将板中Al板的厚度增加至50mm(对比例D)从而起到有效的作用。
这些结果明示了尽管复合材料(24mm Al+12mm UD)比对比例中的单层结构(38mm)要薄，但其协同作用产生出众的性能。
实施例VI&VII显示了钢/UD复合材料甚至在42mm的厚度下仍不能抵挡14.5mm AP射弹的冲击。然而，通过添加另一陶瓷层，这种复合材料成为FSP和AP射弹二者的有效抵挡层。含有18mm的陶瓷层使得复合材料(实施例VIII-X)在与实施例VII(钢/UD复合材料)相比具有较低面密度和厚度下也能通过对于FSP和AP射弹二者的防弹测试。
表1
 
实施例/对比例 可燃温度 毒性指数 发烟指数
A 失败
I 通过 通过 通过
II 通过 通过 通过
III 通过 通过
表2：IMO FTP部分5测试结果
 
测试 标准 实施例IV
熄灭时的临界流量 ≥20kW/m2 >50.5kW/m2
维持燃烧的热量 ≥1.5MJ/m2 NC
总放热 ≤0.7MJ 0.1MJ
峰放热速率 ≤4.0kW 0.1kW
NC-当火焰扩张小于180mm时未计算。
表3：防弹测试结果
 
EX/Exp# 复合材料1 厚度 面密度kg/m2 射弹 速度m/s 结果
IV Al/UD 24/12mm 77 FSP 1050 通过
V UD/Al 12/24mm 77 FSP 1041 失败
VI 钢/UD 24/12mm 118 AP 924 失败
VII 钢/UD 24/18mm 164 AP 916 失败
VIII C/钢/UD 18/6/9mm 124 AP 925 通过
IX C/钢/UD 18/6/9mm 124 AP 1074 通过
X C/钢/UD 18/6/9mm 124 FSP 1147 通过
B UD 38mm 38 FSP 1066 失败
C Al 38mm 103 FSP 1068 失败
D Al 50mm 135 FSP 1050 通过
1.排在第一的层面向弹道冲击威胁

Claims (15)

1.一种复合制品，所述复合制品包括金属板和至少两个单向板，其中，所述金属板的厚度为至少0.25mm，所述金属板中的所述金属具有至少350℃的熔点，并且其中所述单向板包括至少2个由单向取向的高性能纤维制成的单层，单层中的所述纤维的方向与相邻单层中的所述纤维的方向成角度α。
2.如权利要求1所述的复合制品，还包括粘结剂。
3.如权利要求1或2所述的复合制品，其中，所述金属板中的所述金属选自铝、镁、钛、镍、铬和铁或它们的合金。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的复合制品，其中，所述复合制品包括至少40个单向板。
5.如权利要求1至4中任意一项所述的复合制品，其中，所述单向板中所述纤维的重量介于10至250g/m2之间。
6.如权利要求1至5中任意一项所述的复合制品，其中，所述单向板中的粘合剂含量为至多30wt％。
7.如权利要求1至6中任意一项所述的复合制品，其中，所述金属板的厚度为至多50mm。
8.如权利要求1至7中任意一项所述的复合制品，其中，所述单向板中的高性能纤维具有至少1.2GPa的拉伸强度和至少40GPa的拉伸模量。
9.如权利要求1至8中任意一项所述的复合制品，其中，所述高性能纤维是聚烯烃纤维，尤其是聚乙烯纤维；聚乙烯醇纤维；聚丙烯腈纤维；芳族聚酰胺纤维，尤其是聚(对-亚苯基对苯二甲酰胺)；液晶聚合物和梯状聚合物，诸如聚苯并咪唑或聚苯并噁唑，尤其是聚(1，4-亚苯基-2，6-苯并二噁唑)或聚(2，6-二咪唑并[4，5-b-4′，5′-e]吡啶-1，4-(2，5-二羟基)亚苯基。
10.如权利要求1至9中任意一项所述的复合制品，所述复合制品具有至少4.0kg/m2的重量。
11.如权利要求1至10中任意一项所述的复合制品，其中，粘结层存在于所述金属板和所述至少两个单向板之间，所述粘结层包括无机纤维的纺织层或无纺层。
12.如权利要求1至11中任意一项所述的复合制品，其中，所述金属板的与面向所述单向板的金属表面相反的表面面向陶瓷层。
13.一种阻燃复合制品，所述阻燃复合制品包括厚度为至少0.25mm的金属板和至少两个单向板，所述阻燃制品的可燃温度根据ISO 4589-3为至少200℃。
14.一种用于制造复合制品的方法，所述方法包括如下步骤：
-层叠至少2个单向板和厚度为至少0.25mm且熔点为至少350℃的金属板，每个单向板包括由单向取向的高性能纤维制成的单层板，其中单层板中的高性能纤维方向与相邻单层板中的纤维方向成角度α，接着
-在一定温度和压力下固结叠层板。
15.如权利要求1至13中任意一项所述的复合制品在建筑结构、交通工具和防弹应用中的用途。
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