CN102933659A - 增强的柔性轻型防弹防刺防锥材料 - Google Patents

增强的柔性轻型防弹防刺防锥材料 Download PDF

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Abstract

本发明提供了热塑性组合物在制造用于个人防弹防刺防刀的个人防护装备中的用途，其中所述热塑性组合物包含至少第一热塑性聚合物，所述第一热塑性聚合物具有的熔点不同于第二热塑性聚合物的熔点。此外，本发明提供了个人防护装备，所述个人防护装备包括多个防弹织物层和至少一种用于防弹应用的热塑性组合物，其中所述热塑性组合物包含如上所述的至少第一热塑性聚合物。

Description

增强的柔性轻型防弹防刺防锥材料
发明领域
本发明涉及增强的柔性轻型吸能材料及其制备方法。这些材料可用于制造个人防护装备，例如软质盔甲、防刺防锥系统。
发明背景
芳族聚酰胺纤维是一类耐热且强韧的合成纤维。它们用于航空航天和军事应用、用于防弹级防弹衣织物、用于汽车和自行车轮胎以及用作无害石棉替代品。在芳族聚酰胺纤维中，聚合链分子沿纤维轴线高度定向，因此化学键的强度可用于要求较高的应用，如上文所提及的应用。
芳族聚酰胺纤维可能的最突出用途是在防弹级防弹衣织物方面，例如个人防护装备(PPE)，也俗称作防弹背心。
虽然PPE中的机织芳族聚酰胺织物提供对弹道威胁例如子弹的有效防护，但它们易受锋利且薄的武器例如刀和冰槌(ice-pickles)的损坏。这是由于这样的事实，薄武器可在构成织物的纤维之间穿行，因为武器的穿刺尖端会将纤维推开。
为了改善对刀和尖刺攻击的防护，现在通常用合成树脂来强化防护织物，合成树脂可为热塑性或热固性的，并且在遇到攻击的情况下限制纤维的相对运动。因此，纤维不能够被薄武器推开，因为它们已被树脂固定。
此类技术描述于例如WO200I/037691中。WO200I/037691公开了比其它已知防护材料更具柔性并且主要通过所用纤维的低旦尼尔数来增强柔性的防护材料。此外，将纤维包埋在支撑材料内以限制纤维的相对运动，并因此实现对刀或针攻击的有效防护。
然而，当用聚合物树脂包埋防护材料例如对位芳族聚酰胺织物(商业上称作
Figure BDA00002564087500011
DuPont)的纤维时，还总是存在由包埋造成的硬化，因为包埋降低了纤维相对于彼此运动的能力。例如，与非包埋的织物相反的是，当包埋的织物弯曲时，它将立即快速回缩到其初始形状。
因此，与非包埋的织物相比，包埋的织物更硬，并且同时由包埋的织物制造的个人防护装备(PPE)被认为会产生更多的不适。这种感知导致穿着PPE的意愿降低，因此需要提供更柔顺和/或更具柔性的PPE来避免这种感知。
纤维包埋通常以已知的方法进行，例如通过将热塑性树脂片材层压、压延或热压到纤维上。由于必要的机械是熟知的，并且被许多个人防护装备(PPE)制造商所采用，因此希望将包埋方法的修改降到最低限度，以便能够以相同的已知方式施加最终的新树脂。
US5866658公开了一种热塑性组合物，其为离聚物与聚酰胺的共混物。然而，该共混物用作机动车应用的模塑部件，例如缓冲器、挡泥板扩展件和轮毂帽，以改善高光泽度、韧性和抗划伤性。
US5859137公开了基于乙烯和羧酸的共聚物的热塑性离聚物，以及此类离聚物与聚酰胺的组合。然而，此类组合主要用于需要改善抗冲击性和机械强度的应用。
因此，强烈需要进一步降低包埋的织物的刚度，同时提供对多种威胁例如刀、刺和针攻击的相当的防护，并同时提供可在已有机械上执行的解决方案。
附图简述
图1代表“静态柔性测试”章节中所示的偏转角的图示。
发明概述
本发明提供了热塑性组合物在制造用于个人防弹防刺防刀的个人防护装备中的用途，其中热塑性组合物包含至少第一热塑性聚合物，所述第一热塑性聚合物具有的熔点不同于第二热塑性聚合物的熔点。
此外，本发明提供了个人防护装备，所述个人防护装备包括
a)多个防弹织物层；和
b)至少一种用于防弹应用的热塑性组合物，其中热塑性组合物包含至少第一热塑性聚合物，所述第一热塑性聚合物具有的熔点不同于第二热塑性聚合物的熔点，并且
其中防弹织物层中的至少一个用热塑性组合物强化，并且其中包含
至少一个强化防弹织物层的防弹织物层彼此连接，以通过将织物层堆叠到彼此之上并且将织物层放置到小袋或包中而形成自由的单个防弹织物层的堆叠件。
发明详述
本发明通过提供用于个人防护装备(PPE)的热塑性组合物而解决了发明背景部分陈述的问题，其中用于个人防弹防刺防刀的热塑性组合物包含至少第一热塑性聚合物，所述第一热塑性聚合物具有的熔点不同于第二热塑性聚合物的熔点。
如该描述中所用，术语“熔点”旨在表示根据DIN53765-B-10，通过DSC(差示扫描量热法)在10K/分钟的加热速率下所测定的温度。
根据本发明的热塑性组合物包含第一热塑性聚合物，所述第一热塑性聚合物可分散于第二热塑性聚合物的连续相或共连续相中。
根据本发明的热塑性组合物包含第二热塑性聚合物，所述第二热塑性聚合物可分散于第一热塑性聚合物的连续相或共连续相中。
优选的是根据本发明的热塑性组合物包含第一热塑性聚合物，所述第一热塑性聚合物分散于第二热塑性聚合物的连续相或共连续相中。
如该描述中所用，术语“连续相”是指能够使用选择性溶剂选择性地溶解的不间断的三维基质，其与以颗粒形式存在于或分散于连续相中的不连续相相反，所述不连续相不能够使用选择性溶剂选择性地溶解或萃取。
如该描述中所用，术语“共连续相”是指这样的两相，其能够使用选择性溶剂来萃取任一相，从而使另一相成为三维网络形式，例如互穿网络(IPN)，或者是指多相中的一相，该相能够被完全萃取，从而使另一相或多相成为部分三维网络，例如半互穿网络(半IPN)。
如果分散于第二热塑性聚合物中，第一热塑性聚合物则能够以颗粒形式存在于第一热塑性聚合物中，颗粒可为球形颗粒、细长的类球体形状、椭圆体、支化长丝状结构的网络、和/或复合夹杂物。
分散的第一热塑性聚合物颗粒的合适直径为这样的直径，其小于与根据本发明的用于防弹应用的热塑性组合物联合使用的纤维的直径。
优选地，分散的第一热塑性聚合物的颗粒的直径在0.01μm至15μm、优选5μm至15μm并且最优选10μm至15μm的范围内。
在分散的第一热塑性聚合物以细长的类球体形状颗粒、椭圆体、支化长丝状结构的网络和/或复合夹杂物的形式存在的情况下，颗粒的直径为在椭圆体和夹杂物的限度内能够追溯到的最小直线或短轴长度(平均横截面直径)，相应的为细长的类球体形状颗粒的平均直径。
根据本发明的第一热塑性聚合物可选自例如聚丙烯、聚丙烯共聚物、聚酰胺、聚酰胺共聚物、聚酯聚合物或共聚物、热塑性弹性体嵌段共聚物，例如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚异丙烯-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、聚醚-醚嵌段共聚物、和/或它们的组合。其它实例可选自聚乙烯类、聚烯烃和/或缩聚物，例如但不限于聚乙烯、聚乙烯共聚物、聚丁烯、聚丁烯共聚物、聚酯、聚氨酯、聚氨酯共聚物、聚丙烯腈、聚砜、热塑性有机硅共聚物和/或它们的组合。
适于本发明的第一热塑性聚合物优选地选自具有在75℃至400℃、更优选110℃至300℃并且最优选140℃至230℃范围内的熔点的上述聚合物。
优选地，根据本发明的第一热塑性聚合物可选自聚丙烯、聚酰胺、聚酯聚合物或共聚物和/或它们的组合。
更优选地，根据本发明的第一热塑性聚合物可选自聚酰胺，例如但不限于脂族聚酰胺和/或半芳族聚酰胺。
适于本发明的聚酰胺可为结晶、半结晶、非晶态聚酰胺和/或它们的组合。
术语“结晶”、“半结晶”和“非晶态”为本领域的技术人员所熟知。非晶态聚酰胺是指那些不存在结晶度的聚酰胺，如根据ASTM D-3417以10K/分钟的加热速率通过DSC法测量时不存在吸热结晶熔融峰所示。
基于第一热塑性聚合物的总重量计，根据本发明的第一热塑性聚合物可包含1重量％至10重量％的非晶态聚酰胺。更优选地，基于第一热塑性聚合物的总重量计，根据本发明的第一热塑性聚合物可包含1重量％至30重量％的非晶态聚酰胺。最优选地，基于第一热塑性聚合物的总重量计，根据本发明的第一热塑性聚合物可包含1重量％至50重量％的非晶态聚酰胺。
优选地，合适的脂族聚酰胺可选自尼龙6、尼龙66、尼龙6/66、尼龙11、尼龙12、尼龙612、尼龙13、尼龙1010和/或它们的组合。
最优选地，合适的脂族聚酰胺可选自尼龙6、尼龙11、尼龙12、尼龙612、尼龙13、尼龙1010和/或它们的组合。
如果分散于第一热塑性聚合物中，第二热塑性聚合物则能够以颗粒形式存在于第一热塑性聚合物中，颗粒可为球形颗粒、细长的类球体形状、椭圆体、支化长丝状结构的网络、和/或复合夹杂物。
分散的第二热塑性聚合物的颗粒的合适直径为这样的直径，其小于与根据本发明的用于防弹应用的热塑性组合物联合使用的纤维的直径。
优选地，分散的第二热塑性聚合物的颗粒的直径在0.01μm至15μm、优选5μm至15μm并且最优选10μm至15μm的范围内。
在分散的第一热塑性聚合物以细长的类球体形状颗粒、椭圆体、支化长丝状结构的网络和/或复合夹杂物的形式存在的情况下，颗粒的直径为在椭圆体和夹杂物的限度内能够追溯到的最小直线或短轴长度(平均横截面直径)，相应的为细长的类球体形状颗粒的平均直径。
根据本发明的第二热塑性聚合物可选自聚合物，例如聚乙烯类，聚烯烃和/或缩聚物，例如但不限于聚乙烯、聚乙烯共聚物、聚丙烯、聚丙烯共聚物、聚丁烯、聚丁烯共聚物、聚酰胺、聚酰胺共聚物、聚酯、聚氨酯、聚氨酯共聚物、聚丙烯腈、聚砜、热塑性有机硅共聚物、热塑性弹性体嵌段共聚物，例如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚异丙烯-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、聚醚-酯嵌段共聚物、和/或它们的组合。
适于本发明的第二热塑性聚合物优选地选自具有在60℃至250℃并且更优选60℃至150℃范围内的熔点的上述聚合物。
优选地，根据本发明的第二热塑性聚合物可选自聚合物，例如热塑性弹性体嵌段共聚物，例如但不限于聚异丙烯-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，或例如聚烯烃，例如但不限于聚乙烯，例如低密度聚乙烯、超低密度聚乙烯、茂金属聚乙烯和/或聚乙烯共聚物，例如乙烯/α，β-不饱和C3-C8羧酸共聚物和/或用金属盐部分中和的乙烯/α，β-不饱和C3-C8羧酸共聚物。
更优选地，根据本发明的第二热塑性聚合物可选自聚乙烯共聚物，例如乙烯/α，β-不饱和C3-C8羧酸共聚物和/或用金属盐部分中和的乙烯/α，β-不饱和C3-C8羧酸共聚物。
在第二热塑性聚合物为乙烯/α，β-不饱和C3-C8羧酸共聚物的情况下，α，β-不饱和C3-C8羧酸可选自丙烯酸和/或甲基丙烯酸。
乙烯/α，β-不饱和C3-C8羧酸共聚物优选地为乙烯、α，β-不饱和C3-C8羧酸和α，β-不饱和C3-C8二羧酸的三元共聚物。
α，β-不饱和C3-C8二羧酸可选自马来酸、马来酸酐、马来酸的C1-C4烷基半酯、富马酸、衣康酸和衣康酸酐。优选地，α，β-不饱和C3-C8二羧酸可选自马来酸酐、马来酸单乙酯和马来酸单甲酯。最优选地，α，β-不饱和C3-C8二羧酸为马来酸酐、马来酸单甲酯和/或它们的组合。
乙烯/α，β-不饱和C3-C8羧酸/α，β-不饱和C3-C8二羧酸聚合物还可包含至多40重量％的丙烯酸C1-C8烷基酯软化共聚单体，其优选地选自(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯或(甲基)丙烯酸正丁酯，更优选地选自丙烯酸正丁酯或(甲基)丙烯酸乙酯。
如该描述中所述，术语“软化共聚单体”为本领域的技术人员所熟知，并且是指例如上述丙烯酸C1-C8烷基酯的共聚单体。
如该描述中所述，术语“(甲基)丙烯酸酯”相应地旨在表示丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。
在乙烯/α，β-不饱和C3-C8羧酸/α，β-不饱和C3-C8二羧酸聚合物中，α，β-不饱和C3-C8羧酸能够以2重量％至25重量％的范围存在，并且α，β-不饱和C3-C8二羧酸能够以0.1重量％至15重量％的范围存在，前提条件是α，β-不饱和C3-C8羧酸和α，β-不饱和C3-C8二羧酸以4重量％至26重量％存在，另一个前提条件是包括丙烯酸C1-C8烷基酯软化共聚单体在内的共聚单体总含量不超过50重量％。
最优选地，根据本发明的第二热塑性聚合物为用金属离子部分中和的乙烯/α，β-不饱和C3-C8羧酸共聚物，通常将其称作“离聚物”。总中和百分比为离聚物的5％至90％，优选10％至70％，最优选介于25％和60％之间。
在第二热塑性聚合物为用金属离子部分中和的乙烯/α，β-不饱和C3-C8羧酸共聚物的情况下，α，β-不饱和C3-C8羧酸可选自丙烯酸和/或甲基丙烯酸。
用金属离子部分中和的乙烯/α，β-不饱和C3-C8羧酸共聚物优选地为用金属离子部分中和的乙烯、α，β-不饱和C3-C8羧酸和α，β-不饱和C3-C8二羧酸的三元共聚物。
α，β-不饱和C3-C8二羧酸可选自已如上所述的相同组分。
用金属离子部分中和的乙烯/α，β-不饱和C3-C8羧酸/α，β-不饱和C3-C8二羧酸聚合物还可包含至多40重量％的丙烯酸C1-C8烷基酯软化共聚单体，其优选地选自已如上所述的相同组分。
在用金属离子部分中和的乙烯/α，β-不饱和C3-C8羧酸/α，β-不饱和C3-C8二羧酸聚合物中，该聚合物中α，β-不饱和C3-C8羧酸单元总数的5％至90％被金属离子中和，并且α，β-不饱和C3-C8羧酸和α，β-不饱和C3-C8二羧酸能够以如上所述相同含量存在，关于α，β-不饱和C3-C8羧酸和α，β-不饱和C3-C8二羧酸具有相同的前提条件，关于包含丙烯酸C1-C8烷基酯软化共聚单体的共聚单体总含量具有另一个相同的前提条件，如上所述。
部分中和的乙烯/α，β-不饱和C3-C8羧酸共聚物是被金属离子部分中和的，金属离子可为元素周期表I族和II族的任何金属离子。但在实践中，优选的金属离子为钠离子、锌离子、锂离子、镁离子、钙离子或任何这些离子的混合物。更优选的是钠离子、锌离子、锂离子和镁离子。最优选地，离子为锌离子、锂离子和/或它们的组合。
根据本发明的部分中和的乙烯/α，β-不饱和C3-C8羧酸共聚物可通过如US3264272中所公开的标准中和技术来制备，所述专利据此以引用方式并入。所得的离聚物可具有0.01至100克/10分钟、优选0.1至30克/10分钟的熔融指数(MI)，如使用ASTM D-1238条件E(190℃，2160克重量)所测得。
上述离聚物可通过自由基共聚方法，使用高压，以本领域已知的连续方式运行而制得，如US4351931、US5028674、US5057593、US5859137中所述。
可通过如下方法制得根据本发明的热塑性组合物：向第一热塑性聚合物中添加第二热塑性聚合物，使得第二热塑性材料分散于第一热塑性材料的连续相或共连续相中，或使得第一热塑性材料分散于第二热塑性材料的连续相或共连续相中。
根据本发明的热塑性组合物在制造个人防护装备(PPE)中的成功使用主要依赖于以下事实：可用于制造个人防护装备(PPE)的第一热塑性聚合物或第二热塑性聚合物分散于第一热塑性聚合物或第二热塑性聚合物的连续相或共连续相中，如上所述。优选的是，根据本发明的热塑性组合物包含第一热塑性聚合物，所述第一热塑性聚合物分散于第二热塑性聚合物的连续相或共连续相中。
根据本发明，希望在根据本发明的热塑性组合物中具有最大可能量的第二热塑性聚合物。
因此，热塑性组合物可包含30重量％至99重量％的第二热塑性聚合物，该重量百分比是基于热塑性组合物的总重量计的。优选地，根据本发明的热塑性组合物包含30重量％至75重量％的第二热塑性聚合物。更优选地，基于热塑性组合物的总重量计，根据本发明的热塑性组合物包含40重量％至75重量％的第二热塑性聚合物。热塑性组合物可包含1重量％至70重量％的第一热塑性聚合物，该重量百分比是基于热塑性组合物的总重量计的。优选地，根据本发明的热塑性组合物包含25重量％至70重量％的第一热塑性聚合物。
更优选地，根据本发明的热塑性组合物包含25重量％至60重量％的第一热塑性聚合物。
此外，热塑性组合物可任选地包含反应性添加剂或非反应性添加剂，例如但不限于如本领域已知并可通过已知方法掺入的着色剂、稀释剂、加工助剂、抗紫外添加剂、阻燃剂、矿物填料、有机填料、粘结添加剂、表面活性剂、芳族聚酰胺纸浆、抗氧化剂、防静电剂、助滑剂、增粘剂、增塑剂、和/或它们的组合。
阻燃剂可选自溴化阻燃剂、红磷、石棉、三氧化锑、硼酸盐、金属水合物、金属氢氧化物、四(羟甲基)
Figure BDA00002564087500081
盐、碳氟化合物和/或它们的组合。
根据本发明的热塑性组合物可通过共混第一热塑性聚合物和第二热塑性聚合物获得，并且可形成各种形式，例如但不限于粒料、纤维、片材、织物、热熔体、粉末、液体和/或它们的组合。例如，可通过使用捏合机或单螺杆或双螺杆挤出机，使用介于80℃至420℃之间的熔融温度，或在加热到介于80℃至420℃之间的温度的熔融混合机中进行共混。
本发明还提供了个人防护装备(PPE)，该装备包含至少一种防弹织物和热塑性组合物，其中热塑性组合物为如上所述的组合物，并且其中至少一种防弹织物用所述热塑性组合物强化。
合适的防弹织物为包含韧度为至少150克/特克斯并且拉伸模量为至少400克/特克斯的纤维的织物。优选地，纤维具有至少200克/特克斯的韧度和至少5000克/特克斯的拉伸模量。
根据本发明的防弹织物可为机织织物、针织物或无纺织物。优选地，防弹织物为机织织物。
机织织物包括但不限于用平纹、席纹、斜纹、缎纹和其它复杂编织物单独或组合编织的织物，复杂编织物包括但不限于单向、类似单向、多轴的编织物和三维材料。
在单向织物中，纱线始终沿同一方向延伸。在类似单向织物中，纱线可沿多于一个的方向延伸，但某些纱线并非完全平直。如本文所用，“单向”包含单向和类似单向织物，除非上下文另有要求。
无纺织物包括但不限于针刺毛毡、水刺毛毡、熔喷和/或纺粘织物。
用于形成至少一种防弹织物的纤维材料可选自芳族聚酰胺纤维，例如但不限于聚对苯二甲酰对苯二胺(可以
Figure BDA00002564087500091
从DuPont de Nemours商购获得)，聚间亚苯基对苯二甲酰胺(可以
Figure BDA00002564087500092
从DuPont de Nemours商购获得)，以及液晶聚合物和阶梯状聚合物纤维，例如聚苯并咪唑或聚苯并
Figure BDA00002564087500093
唑，尤其是聚对亚苯基-2，6-苯并二唑(PBO)、5-氨基-2-(对氨基苯基)-苯并咪唑、或聚(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)(PIPD；也称作M5)纤维，高度定向聚烯烃纤维，例如高分子量聚乙烯(HMPE)纤维、聚丙烯纤维，防弹尼龙高强度矿物纤维，例如玻璃纤维、玄武岩纤维和/或它们的组合，前提条件是防弹织物满足如本领域的技术人员已知的防弹性能要求。
优选地，纤维材料可选自高度定向的聚烯烃纤维、芳族聚酰胺纤维、PBO纤维、PIPD纤维或玻璃纤维、和/或它们的组合。
更优选地，纤维材料为聚对苯二甲酰对苯二胺(可以从DuPontde Nemours商购获得)或聚间亚苯基对苯二甲酰胺(可以
Figure BDA00002564087500102
从DuPontde Nemours商购获得)。
根据本发明，所述至少一种防弹织物用已在本专利申请先前部分详细描述的热塑性组合物强化。
可通过以下方法来实现用热塑性组合物强化所述至少一种防弹织物：使用本领域已知方法将热塑性组合物施加到防弹织物，所述方法例如但不限于层压、压延成型、热压、粉末浸渍、液体浸渍、挤压涂布、和/或它们的组合。优选地，通过层压实现用本发明的热塑性组合物对所述至少一种防弹织物的强化。
根据本发明的热塑性组合物能够以各种形式施加，例如但不限于片材、织物、热熔体、粉末、液体和/或它们的组合。
优选地，以厚度为10μm至200μm的片材形式来施加热塑性组合物。更优选地，以厚度为30μm至150μm的片材形式来施加热塑性组合物。最优选地，以厚度为40μm至100μm的片材形式来施加热塑性组合物。
用热塑性组合物强化至少一种防弹织物的温度必须至少为或高于热塑性组合物中最高熔融热塑性聚合物的熔点，前提条件是用热塑性组合物强化防弹织物的温度不超过破坏防弹纤维的温度。
这些破坏温度为本领域所熟知，例如，芳族聚酰胺为230℃，高分子量聚乙烯(HMPE)为140℃，PBO为300℃，玻璃纤维或PIPD为450℃。
根据本发明，多个强化防弹织物层可被组装到根据本发明的包含多个强化防弹织物层的个人防护装备中。
优选地，根据本发明的个人防护装备的单个强化织物层并非以限制其相对于彼此运动的方式彼此连接，而是以形成本发明的自由的单个强化织物层的堆叠件的方式彼此连接。这可例如通过将织物层堆叠到彼此之上并将织物层放置到小袋或包中来完成。因此，本发明的每个单个强化织物层能够在本发明的单个强化织物层限定的平面内相对于其它织物层运动。
此外并且对于具体应用，个人防护装备的单个强化织物层可通过粗缝、缝合、贴扎或胶粘到织物层的周边上而彼此连接。
多层防弹保护系统甚至还可包含至少一层钢、铝、钛和它们的合金、陶瓷、玻璃、和/或它们的组合。
多层防弹保护系统可用于不同应用，这些应用中寻求对服装或制品例如防弹级防弹衣中的多种威胁例如刀和尖刺威胁以及对炮弹射击威胁的防护。
在PPE中使用根据本发明的热塑性组合物的优点在于，与广泛用于防弹保护系统领域的用可固化热固性树脂预浸渍的防弹织物相比，用所述热塑性组合物预浸渍的防弹织物的储存寿命几乎不受限制，而用可固化热固性树脂预浸渍的防弹织物的储存寿命则有限。用可固化热固性树脂预浸渍的防弹织物即使储存在低温下仍缓慢固化，这就是它们在预浸渍后需要迅速加工的原因。此外，本领域大量使用的热固性树脂例如酚醛树脂会释放VOC(挥发性有机化合物)，并且要求储存空间的附加排气，并且在加工过程中要求附加的安全措施。
另外，例如环氧树脂或酚醛树脂的可固化材料比根据本发明的热塑性组合物刚性大得多，这增加了穿着者的不适感。
不希望受到具体理论的约束，第一热塑性聚合物可通过中断另外的第二热塑性聚合物的连续相充当软化剂。不同于用纯净的第二热塑性聚合物包埋纤维，根据本发明的热塑性组合物的第一热塑性聚合物将在另外的均一化第二热塑性材料中形成中断。这形成了第二热塑性聚合物的网状相，因此第二热塑性聚合物将不会接触纤维表面的全部，因为它被第一热塑性聚合物部分取代，这产生了出人意料的有益效果，即根据本发明的强化织物层的柔性增强。
本发明还提供了用热塑性组合物强化的防弹织物，其在制造适于女性解剖学的热成型个人防护装备中尤其有用。
本发明将在下面的实施例中得到进一步阐述。应当理解，这些实施例仅是举例说明。
实施例
实施例1(比较)
将线密度为1100分特的聚对苯二甲酰对苯二胺纱线机织为具有8.5根/厘米(经纱)和8.5根/厘米(纬纱)的平纹织物，随后将其与厚度为55μm的离聚物吹塑膜进行层压，以得到层压的对位芳族聚酰胺机织层。
离聚物为乙烯和19重量％MAA(甲基丙烯酸)的共聚物并且具有98℃的熔点，其中有效羧酸部分的45％被钠阳离子中和(产品由E.I.du Pontde Nemours and Company(Wilmington，Delaware)以商标
Figure BDA00002564087500121
提供)。
聚对苯二甲酰对苯二胺纱线可以商品名
Figure BDA00002564087500122
1K1533从E.I.du Pontde Nemours and Company(Wilmington，USA)商购获得。
通过堆叠并将堆叠件插入小袋中来将30层对位芳族聚酰胺层压织物自由地组装到一起，以形成总面密度为7.319kg/m2的多层包，所述小袋具有一个3mm厚的由PU泡沫制成的面密度为100g/m2的背衬层。
然后在进行多个测试前，将多层包在25℃和55％相对湿度下调理24小时。
实施例2
将线密度为1100分特的聚对苯二甲酰对苯二胺纱线机织为具有8.5根/厘米(经纱)和8.5根/厘米(纬纱)的平纹织物，随后将其与总共两个厚度为55μm的离聚物吹塑膜进行层压，方法为将一个离聚物膜层压到织物的每一侧上，以得到层压的对位芳族聚酰胺机织层。
离聚物为乙烯和19重量％MAA(甲基丙烯酸)的共聚物并且具有98℃的熔点，其中有效羧酸部分的45％被钠阳离子中和(产品由E.I.du Pontde Nemours and Company(Wilmington，Delaware)以商标提供)。
通过堆叠并将堆叠件插入小袋中来将23层对位芳族聚酰胺层压织物自由地组装到一起，以形成总面密度为6.556kg/m2的多层包，所述小袋具有一个3mm厚的由PU泡沫制成的面密度为100g/m2的背衬层。
然后在进行多个测试前，将多层包在25℃和55％相对湿度下调理24小时。
实施例3
层压的对位芳族聚酰胺机织层的制备
将线密度为1100分特的聚对苯二甲酰对苯二胺纱线机织为具有8.5根/厘米(经纱)和8.5根/厘米(纬纱)的平纹织物，随后将其与厚度为55μm的尼龙/离聚物吹塑膜进行层压，以得到层压的对位芳族聚酰胺机织层。
基于热塑性组合物的重量计，熔点为178℃的尼龙/离聚物膜由55重量％尼龙12和45重量％锌离聚物组成，所述尼龙12以商标Rilsan AESNO从Arkema商购获得并具有180℃的熔点；所述锌离聚物具有95℃的熔点，并具有60％的中和百分比并且包含乙烯(83重量％)、甲基丙烯酸(11重量％)和马来酸酐(6重量％)。
通过堆叠并将堆叠件插入小袋中来将30层对位芳族聚酰胺层压织物自由地组装到一起，以形成总面密度为7.150kg/m2的多层包，所述小袋具有一个3mm厚的由PU泡沫制成的面密度为100g/m2的背衬层。
然后在进行多个测试前，将多层包在25℃和55％相对湿度下调理24小时。
实施例4
将线密度为1100分特的聚对苯二甲酰对苯二胺纱线机织为具有8.5根/厘米(经纱)和8.5根/厘米(纬纱)的平纹织物，随后将其与两个厚度为55μm的尼龙/离聚物吹塑膜进行层压，方法为将一个离聚物膜层压到织物的每一侧上，以得到层压的对位芳族聚酰胺机织层。
基于热塑性组合物的重量计，熔点为178℃的尼龙/离聚物膜由55重量％尼龙12和45重量％锌离聚物组成，所述尼龙12以商标Rilsan AESNO从Arkema商购获得并具有180℃的熔点；所述锌离聚物具有95℃的熔点，并具有60％的中和百分比并且包含乙烯(83重量％)、甲基丙烯酸(11重量％)和马来酸酐(6重量％)。
通过堆叠并将堆叠件插入小袋中来将23层对位芳族聚酰胺层压织物自由地组装到一起，以形成总面密度为6.413kg/m2的多层包，所述小袋具有一个3mm厚的由PU泡沫制成的面密度为100g/m2的背衬层。
然后在进行多个测试前，将多层包在25℃和55％相对湿度下调理24小时。
实施例5
层压的对位芳族聚酰胺机织层的制备
将线密度为1100分特的聚对苯二甲酰对苯二胺纱线机织为具有8.5根/厘米(经纱)和8.5根/厘米(纬纱)的平纹织物，随后将其与厚度为55μm的尼龙/离聚物吹塑膜进行层压，以得到层压的对位芳族聚酰胺机织层。
基于热塑性组合物的重量计，尼龙/离聚物膜由55％尼龙12和45重量％锌离聚物组成，所述尼龙12以商标Rilsan AESNO从Arkema商购获得并具有180℃的熔点；所述锌离聚物具有58％的中和百分比并且包含乙烯(85重量％)和甲基丙烯酸(15重量％)且具有93℃的熔点。
通过堆叠并将堆叠件插入小袋中来将30层对位芳族聚酰胺层压织物自由地组装到一起，以形成总面密度为7.15kg/m2的多层包，所述小袋具有一个3mm厚的由PU泡沫制成的面密度为100g/m2的背衬层。
耐切削及耐刺测试
根据英国内政部科学发展处的HOSDB英国警方防弹衣标准(2007)第3部分，使用具有24(KR1)和36(KR2)焦耳攻击能量的P1B测试刀片，并使用24焦耳(SP1)攻击能量的SPB(100mm)测试锥刀，相同刀片掉落5次，对包含根据实施例1、2、3、4和5制造的自由组装的堆叠件的多层包进行耐切削及耐刺测试。如果刀片穿透进多层包小于8mm，则通过KR1水平。如果刀片穿透进多层包小于20mm，则通过KR2水平。如果刀片穿透进多层包小于1mm，则通过PB1水平。
结果记录并汇总于下表1中(单位：毫米)。
表1
Figure BDA00002564087500151
可以看出，除了实施例4未通过SP1水平以外，用根据本发明的共混物层压的织物通过KR1/E1水平、KR1/E2水平以及SP1水平。
防弹测试(V50)
使用V50评估，用9mm FMJ RN(全金属包覆弹头)子弹，对包含根据实施例1、3和5制造的自由组装的堆叠件的多层包进行防弹测试。结果记录并汇总于表2中(单位：米/秒)。
表2
Figure BDA00002564087500152
从表2可以看出，V50值足以防护从手枪发射出的9mmFMJ雷明顿射弹，因为此类射弹的初速度在390-410米/秒范围内。
防弹测试(背面变形)
对包含根据实施例1、3和5制造的自由组装的堆叠件的多层包进行背面变形测试。根据US NIJ0101.04美国警方标准(2001年6月)，用得自Remington的9mm FMJ RN子弹以436m/s测量背面变形。如果背面变形小于44mm，则视为通过该测试。
结果记录并汇总于下表3中(单位：毫米)。
表3
Figure BDA00002564087500161
可以看出，用根据本发明的共混物层压的织物通过了背面变形测试。
防弹测试(跳弹发生率)
对包含根据实施例1、3和5制造的自由组装的堆叠件的多层包进行跳弹发生率测试。根据NIJ0101.04美国警方标准(2001年6月)，用得自Remington的9mm FMJ RN子弹以390m/s并以30度的角度测试跳弹发生率。
当子弹残留在多层防弹包中而非滑出并改变方向时，则认为未发生跳弹。
结果记录并汇总于表4中。
表4
可以看出，用根据本发明的共混物层压的织物可防止子弹在角度发射中发生跳弹。
静态柔性测试
对根据实施例1、2、3、4和5制造的单个层压织物层进行静态柔性测试。测试样品为400mm×400mm的单个正方形层压织物。以例如使织物面积的一半(200×400mm)自由悬于桌面边缘之上的方式将层固定到水平桌面的边缘上，如图1所示。测试每个织物的第一取向，然后旋转90°再测试。记录每个织物的距离D，其对应于被测织物的最低点与桌子平面之间的距离(单位：毫米)。从这些数据计算偏转角并汇总于表5中。
该测试主要在于测量层的偏转角。
结果记录于表5中
表5
Figure BDA00002564087500171
从表5可以看出，与根据实施例1或2使用纯净离聚物制造的单个织物层相比，根据实施例3、4和5使用离聚物和聚酰胺的共混物制造的单个织物层显示出增大的偏转角。具体地讲，可以看出，与根据实施例5制造的单个织物层相比，根据实施例3或4制造的单个织物层显示出偏转角增大。此外，与根据实施例1或2制造的单个织物层相比，根据实施例3或4制造的单个织物层对于0°和90°旋转均显示出优异的偏转角，而前者对旋转显示出较强的依赖性。
动态柔性测试
在19℃和30％相对湿度下，对根据实施例1和3制造的30个单个层压织物层进行动态柔性测试。测试样品为30个400mm×400mm的单个正方形层压织物的堆叠件。将由30个单个正方形层压织物组成的堆叠件置于位于测力计(MTS10ME)中的厚度为5cm并且在其中心具有直径为15cm的孔的聚乙烯块顶部，然后对其施加具有5cm直径和半球形测头的下行活塞。记录50毫米/分钟的速率下，使活塞穿过聚乙烯块的孔插入层堆叠件40mm深度所需的力。推动样品堆叠件穿过聚乙烯块的孔所需的力越大，样品的柔性就越低。表6显示出根据实施例1和3制造的30个单个层压织物在深度为30mm时的力(单位：牛顿)。
表6
在30mm时的力(单位：牛顿)
实施例1(30层) 3971
实施例3(30层) 2004
从表6可以看出，与用根据实施例3的尼龙/离聚物共混物层压的30个织物层的堆叠件相比，用根据实施例1的离聚物层压的30个织物层的堆叠件显示出增大约两倍的刚性。

Claims (14)

1.热塑性组合物，所述热塑性组合物用于制造适于个人防弹、防刺和防刀的个人防护装备，其中所述热塑性组合物包含至少第一热塑性聚合物和至少第二热塑性聚合物，其中所述第一热塑性聚合物具有的熔点不同于第二热塑性聚合物的熔点。
2.根据权利要求1所述的热塑性组合物，其中所述第二热塑性聚合物以30重量％至99重量％存在，所述重量百分比是基于所述热塑性组合物的总重量计的。
3.根据权利要求1所述的热塑性组合物，其中基于所述第一热塑性聚合物的总重量计，所述第一热塑性聚合物包含1重量％至50重量％的非晶态聚酰胺。
4.根据前述权利要求中任一项所述的热塑性组合物的用途，其中所述第一热塑性聚合物以25重量％至70重量％存在，所述重量百分比是基于所述热塑性组合物的总重量计的。
5.根据前述权利要求中任一项所述的热塑性组合物的用途，其中所述第一热塑性聚合物分散于所述第二热塑性聚合物的连续相或共连续相中。
6.根据前述权利要求中任一项所述的热塑性组合物的用途，其中基于所述热塑性组合物的总重量计，所述第二热塑性聚合物以30重量％至75重量％存在。
7.个人防护装备，包括
a)多个防弹织物层；和
b)至少一种用于防弹应用的热塑性组合物，其中所述热塑性组合物包含至少第一热塑性聚合物，所述第一热塑性聚合物具有的熔点不同于第二热塑性聚合物的熔点，并且
其中所述防弹织物层中的至少一个用所述热塑性组合物强化，并且其中包含所述至少一个强化防弹织物层的防弹织物层彼此连接，以通过将所述织物层堆叠到彼此之上并且将所述织物层放置到小袋或包中而形成自由的单个防弹织物层的堆叠件。
8.根据权利要求7所述的个人防护装备，其中用所述热塑性组合物强化的防弹织物层在由所述强化织物层限定的平面内能够相对于彼此运动。
9.根据权利要求4所述的个人防护装备，其中所述第二热塑性聚合物以30重量％至99重量％存在，所述重量百分比是基于所述热塑性组合物的总重量计的。
10.根据权利要求4所述的个人防护装备，其中基于所述第一热塑性聚合物的总重量计，所述第一热塑性聚合物包含1重量％至50重量％的非晶态聚酰胺。
11.包含防弹织物和热塑性组合物的强化防弹织物，所述热塑性组合物包含至少第一热塑性聚合物和至少第二热塑性聚合物，其中所述第一热塑性聚合物具有的熔点不同于第二热塑性聚合物的熔点。
12.根据权利要求11所述的强化防弹织物，其中所述第二热塑性聚合物以30重量％至99重量％存在，所述重量百分比是基于所述热塑性组合物的总重量计的。
13.根据权利要求11或12所述的强化防弹织物，其中所述第一热塑性聚合物以25重量％至70重量％存在，所述重量百分比是基于所述热塑性组合物的总重量计的。
14.根据权利要求11、12或13所述的强化防弹织物，其中所述第一热塑性聚合物分散于所述第二热塑性聚合物的连续相或共连续相中。
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