CN108025524B - 预成型片材和防弹制品 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及预成型片材，其包含单层和在所述预成型片材至少一个外表面上的分离膜，所述单层来自具有拉伸强度至少约1.2GPa的纤维和优选地粘合剂的纤维状网络，所述分离膜的面密度为1至10g/m2，并且所述分离膜在面向纤维状网络的表面处的表面张力小于35mN/m，并且所述分离膜的结晶度为50‑90％。

Description

预成型片材和防弹制品
本发明涉及预成型片材，其包含至少两个单层，每个单层包含纤维状网络和在所述预成型片材至少一个外表面上的分离膜，纤维状网络具有拉伸强度至少约1.2GPa的纤维和优选地粘合剂，所述分离膜基本上不含空隙或孔隙，具有1至10g/m2的面密度。
在一个优选的实施方式中，本发明涉及至少两个预成型片材的组件以及包含所述组件或预成型片材的柔性防弹制品。
从WO2007003334可知预成型片材。该文献描述了包含至少两个单层和在所述预成型片材至少一个外表面上的分离膜的预成型片材，每个单层优选地包含拉伸强度至少1.2GPa的单向取向的高强度纤维和优选地粘合剂，在每个单层中纤维方向相对于相邻单层中的纤维方向旋转，并且分离膜具有1至5g/m2的面密度。
由现有技术已知的预成型片材的缺点在于，在沉浸或浸泡在液体诸如JP8燃料中以及在海水中后，包含所述片材的防弹制品对9mm子弹的防弹性能(用9mm V50表示)显著降低。对于某些应用来说，沉浸在JP8燃料(由标准MIL-DTL-83133规定的航空燃料)中和在海水中后防弹性能的较高的保留率是非常重要的。
US2009/0025111描述了一种柔性防弹复合材料，其具有改进的耐汲取水和其他液体的性能，该复合材料包含多个非织造纤维层，该纤维层包含高韧度纤维网络，所述高韧度纤维选自由芳族聚酰胺纤维、伸长链聚乙烯纤维、刚性棒状纤维及其混合物组成的组，所述纤维在包含热塑性聚氨酯树脂的粘合剂中。但是，沉浸在JP8燃料或海水后的9毫米V50保留率可能被改进。
US2011/0143086描述了防弹织物和制品，其在暴露于液体例如海水和有机溶剂(诸如汽油和其他石油基产品)之后保持优异的防弹性能。该织物由高性能纤维形成，所述高性能纤维涂覆有丙烯腈含量为约15重量％至约50重量％的腈橡胶粘合剂聚合物。但是，腈橡胶粘合剂的处理极其困难，并且与安全、环境和健康问题呈负相关。
因此，在工业上对于具有如下特征的预成型片材仍具有持续的需求：能够制备在制品浸泡于诸如JP8燃料和海水的液体中之后具有较高防护等级的防弹制品，或者能够制备在沉浸或浸泡于这些介质中之后制品具有较高保留率的防弹制品。
根据本发明，提供了预成型片材，其中分离膜在面向纤维状网络的表面处的表面张力小于35mN/m，并且分离膜的结晶度为50％-90％。
根据本发明的预成型片材能够制备在制品浸泡于JP8燃料和海水中之后具有较高保留率的防弹制品。在本申请中，“浸泡于JP8燃料和海水中之后的保留率”是指，在浸泡于JP8燃料之后以及在浸泡于海水中之后的保留率。
防弹制品意指成型的部件，该制品包括仅有一片根据本发明的预成型片材或者至少两片根据本发明的预成型片材的组件，它们可以用作例如防护衣或用于车辆的盔甲，并且它们提供针对例如子弹和弹道碎片的弹道冲击的保护。
本申请中的纤维状网络包含以各种网络结构排列的纤维。例如，该纤维可由捻合或非捻合纱线束制造成各种不同的排列方式。合适的例子包括编织(knitted)或纺织(woven)(平纹、斜纹、席纹、缎纹或其它纺织纹路)织物，或非纺织结构，诸如毛毡或单向取向纤维层。考虑到防弹性能，其中高强度纤维主要在一个方向上取向的网络结构是优选的。其例子不仅包括单向取向纤维层，还包括如下纺织结构，其中，高强度纤维(例如经线纤维)形成纺织结构的主要部分，而纬线纤维形成次要部分且不需高强度纤维，诸如EP1144740Bl中所描述的结构，或其它被称为单向纺织织物的纺织结构。
纤维状网络包含具有拉伸强度至少约1.2GPa的单向取向高强度纤维。优选地，单向取向纤维具有至少40GPa的拉伸模量。这使得预成型片材具有甚至更好的防弹性能。
预成型片材包含至少两个优选地单向取向纤维的单层，而每个单层中的纤维方向相对于相邻单层中的纤维方向旋转，且至少两个单层彼此接合到一起或附接在一起。旋转的角度(意指相邻单层的纤维之间所形成的最小角度)为0°到90°。更优选地，角度是45°到90°。最优选地，角度是80°到90°。相邻单层中的纤维之间具有这样角度的防弹制品具有较好的防弹特性。
术语“单层”指包括纤维状网络的层。在特定实施方式中，术语“单层”指，单向取向纤维和优选地粘合剂的层，该粘合剂将单向取向纤维基本上粘在一起。但是，纤维也可以熔合在一起，而不用粘合剂。超高分子量聚烯烃长丝的熔融本身是已知的，并且例如在US-6,277,773、WO2004/053212、US-6,148,597和US-4,876,774中描述。
术语“纤维”不仅包括单丝，也包括多丝纱线或扁平带等。术语“单向取向纤维”指在一个平面上基本平行取向的纤维。
扁平带的宽度优选为2mm至100mm，更优选为5mm至60mm，最优选为10mm至40mm。扁平带的厚度优选为10μm至200μm,更优选为25μm至100μm。扁平带可以由一种材料的单一元件组成，还可以包含单向取向纤维和可选地粘合剂。
在本发明的预成型片材中的纤维是高强度纤维，并且优选地具有至少1.2GPa的拉伸强度；以及优选地至少40GPa的拉伸模量。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(也被称为芳纶纤维，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)(PBO)，或聚(2,6-二咪唑并[4,5-b-4’,5’-e]吡啶-1,4-(2,5-二羟基)苯撑)(PIPD，也被称为M5)，以及通过例如凝胶纺丝工艺得到的高度取向的纤维，例如聚烯烃纤维、聚乙烯醇纤维和聚丙烯腈纤维。这些纤维优选具有至少约2GPa、至少2.5或甚至至少3GPa的拉伸强度。优选地使用高度取向的聚烯烃、芳纶、纤维，或至少两种上述的组合。这些纤维的优点在于，它们具有非常高的拉伸强度，以使它们特别适于用在轻质防弹制品中。
合适的聚烯烃具体是乙烯和丙烯的均聚物和共聚物，它们还可以包含少量的一种或更多种其它聚合物，具体的是，其它烯烃-1聚合物。
如果选择线性聚乙烯(PE)作聚烯烃，则得到良好的结果。在本文中，线性聚乙烯被理解为意指每100个C原子具有小于1个侧链，优选每300个C原子具有小于1个侧链的聚乙烯，其中侧链或支链通常包含至少10个C原子。线性聚乙烯还包含至多5mol％的—种或更多种可与其共聚的其它烯烃，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，且特性粘度(IV，在135℃下在十氢化萘的溶液中测定)为至少4dl/g，更优选为至少8dl/g。这种聚乙烯也被称为超高摩尔质量聚乙烯(UHPE)。特性粘度是摩尔质量(也被称为分子量)的量度，其比诸如Mn和Mw的实际摩尔质量参数更易确定。
优选地使用由UHPE长丝组成的高性能聚乙烯(HPPE)纤维，这些UHPE长丝通过例如在GB 2042414A或WO 01/73173中所描述的凝胶纺丝工艺来制备。凝胶纺丝工艺基本上由以下步骤组成：制备具有高特性粘度的线性聚乙烯的溶液，将该溶液在高于溶解温度的温度下纺成长丝，将该长丝冷却到凝胶温度以下，使得产生凝胶，并且在除去溶剂以前、期间或以后拉伸长丝。
术语“粘合剂”指具有如下特征的材料：优选地使在单层中的纤维粘合在一起，更优选地使至少两个单层粘合在一起。粘合剂可以全部或部分封住纤维，使得在处理和制备预成型片材期间单层结构被保持。粘合剂可以以各种形式和方式使用，例如，作为薄膜，作为横向粘合带和作为横向纤维(相对于单向纤维为横向)或通过将纤维用粘合剂浸渍和/或包埋(所述粘合剂例如为聚合物熔体或聚合材料在液体中的溶液或分散体)。优选地，粘合剂被均匀地分布在单层的整个表面上，而粘合带或粘合纤维可以局部使用。合适的粘合剂是热塑性聚合物或热固性树脂。这些的实例是聚氨酯，聚乙烯，聚丙烯酸类，聚烯烃或热塑性弹性体嵌段共聚物，例如聚异丙烯-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。优选地，粘合剂基本上由热塑性聚烯烃组成，如聚丁二烯、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，其优选地基本上以单层形式涂覆所述纤维的单根长丝，并且优选地具有小于约40MPa的拉伸模量(根据ASTM D638在25℃下测定)。这种粘合剂导致单层和预成型片材组件的高度柔韧性。具有粘合剂(其为热塑性聚烯烃)的预成型片材的优点是：浸泡海水后具有较高的防弹性能保留率。业已发现如果单层和预成型片材中的粘合剂是苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物(SEBS，例如由Kraton商业生产以商标
Figure BDA0001599668270000051
出售)或苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)，则获得非常好的保留率结果。
本发明的预成型片材包含在所述预成型片材至少一个外表面上的分离膜。分离膜的面密度为1至10g/m2，在面向纤维状网络的表面处的表面张力小于35mN/m，结晶度为50至90％。优选地，分离膜的结晶度为52至80％，更优选地54至70％。分离膜通常是非纤维的。分离膜不同于单层。分离膜不同于任何粘合剂。分离膜优选地是双轴向取向的。所述膜可以是例如聚烯烃(诸如聚乙烯或聚丙烯)膜。这些膜是基本上不含空隙或孔隙的致密膜。基本上不含空隙且不含任何孔隙的膜能够制造具有如下特征的防弹制品：在制品浸泡于JP8燃料和海水之后提供高水平的保护。优选地，本发明的预成型片材在其两个外表面上都包含所述分离膜。分离膜优选地由聚烯烃、更优选地高密度聚乙烯或聚丙烯制成。在一种优选的实施方式中，分离膜本质上由高摩尔质量聚乙烯制成，更优选地由特性粘度(IV)至少4dl/g的超高摩尔质量聚乙烯(UHPE)制成。这种膜可以根据GB2164897中所公开的方法来生产。在另一种优选的实施方式中，分离膜是双轴向拉伸的聚丙烯(BOPP)膜，更优选地至少4x双轴向拉伸的膜，最优选地10至100x双轴向拉伸的膜。在本文中，10至100x双轴向拉伸的膜被理解为如下的膜：该膜在两个垂直的方向上被拉伸从而该膜的表面增加了10-100倍。双轴向拉伸的膜的优点在于，在一定重量下可以得到甚至更高的防护能力。
在所述两个垂直方向(通常被称为机器方向和横向方向)上的拉伸比可以相同，然而也可以选择其它比率。优选地，在机器与横向方向上的拉伸比在1:1至1:3，更优选在1:1至1:2，更优选在1:1至1:1.5之间变化。
优选地，膜被至少20x、至少30x或甚至至少40x双轴向拉伸。更优选地，将由聚乙烯(尤其是UHPE)、聚丙烯制备的双轴向拉伸的膜敷在板上。这些膜从数个供应商(例如Treofan)处商购得到。这种膜具有相对高的拉伸强度和模量，这使得预成型片材在冲击过程中变形较少。拉伸性能优选以单位膜宽度(例如以N/m计)来表示，而非以单位横截面积(如N/m2)来表示。因此，优选地，分离膜具有至少150N/m、至少200或甚至至少250N/m的单位膜宽度的拉伸强度(此处也被称为强度因子)。在膜具有高断裂伸长率(例如，大于20％)的情况下，优选地屈服强度作为参照，而非断裂强度。单位膜宽度的拉伸模量优选地为至少3000N/m、至少4000N/m或甚至至少5000N/m。
采用其中分离膜的面密度在1和10g/m2之间的预成型片材获得了最好的结果。这种薄膜通常具有相对高的强度和模量，以及高耐磨性。市售的BOPP薄膜(例如Treofan PHD3.5(来自Treofan Germany GmbH))、在预成型片材的现有技术中使用的膜(例如，在WO2007/003334中使用的膜)在面向纤维状网络的表面处进行电晕处理，以便在膜和粘合剂之间提供良好的粘合。然而，膜上的电晕处理导致超过37mN/m的表面张力。在本发明的预成型片材中使用的膜不经电晕处理，结果在面向纤维将网络的表面处的表面张力小于36mN/m，优选小于32mN/m，更优选小于30mN/m，该表面张力采用DIN ISO8296测得。通常，用于预成型片材的膜的表面张力在36和25mN/m之间，优选在35和30mN/m之间。表面张力的测量是在将膜从预成型片材上取下之后进行的。
如下文中所解释，膜的结晶度可以由DSC测量获得。
根据本发明的预成型片材包含至少两个含有单向取向纤维的单层。通常，预成型片材包含2个、4个或其它2的倍数个垂直取向的单层。优选地，本发明的预成型片材包含至少两个单向取向纤维的单层，以及面密度为1至10g/m2的双轴向拉伸的膜。具有2个或4个单向取向纤维的单层且在两个外表面上均具有双轴向拉伸膜的预成型片材在浸泡于JP8燃料或海水中后表现出最佳的防弹性。
本发明还涉及至少两个根据本发明的预成型片材的组件。优选地，片材彼此基本上不接合。优选地，在组件中相邻的预成型片材能够相对于彼此横向移动。随着预成型片材数量的增加，防弹能力得到改善，但是组件的重量会增加，且柔韧性降低。为了达到最大的柔韧性，组件中相邻片材之间不彼此接合。但是，为了获得一定程度的联接性(coherence)，例如可以对预成型片材的组件进行缝合。组件典型地是防弹组件。根据射弹威胁度和所期望的防护能力，本领域技术人员可以通过一些实验找到最优的片材数。
分离片材优选地将预成型片材中的单层(单层是预成型片材的一部分)与组件中相邻的预成型片材分离。优选地，一个预成型片材的分离片材与组件中相邻的预成型片材的分离片材邻接地接触。
除了重量轻之外，还在应用中发现根据本发明的防弹组件的另外优点，在所述应用中获得燃料或海水中浸泡之后的高保护水平。
业已发现，如果预成型片材的重量具有特定的最大值，则在适当重量的组件下浸泡在燃料和海水中之后实现合适的防弹保护水平。优选地，在柔韧性应用(诸如防弹背心)中，防弹制品中的预成型片材的重量或面密度至多为500g/m2，每个单层的纤维含量为10至150g/m2。更优选地，预成型片材的重量至多为300g/m2，每个单层的纤维含量为10至100g/m2。
原则上，防弹组件可以通过已知的适当方法来制作，例如，根据在WO 95/00318、US4623574或US 5175040中描述的方法。单层例如由纤维(优选连续多丝纱线形式的纤维)通过如下步骤来制备：将纤维从绕线架引导穿过梳，结果纤维在一平面中平行取向。大量单层以一定旋转角度(优选以约90°的角度)彼此层叠放置，分离膜放置在两表面的至少一个表面上(在层叠的各单层的顶面和/或底面)，在该工艺中形成预成型片材。优选地，利用已知技术使预成型片材固结，这例如可以通过在模具中压制叠层来间断地进行，或通过层压和/或辊压步骤连续进行。在固结过程中，选择诸如温度、压力和时间的条件，使得所有各层之间至少部分粘结在一起，优选分离膜未熔融。通过改变温度、压力和/或时间可以得到较高的粘结性，其中本领域技术人员可以通过常规实验来确定详细的条件。
如果基质材料被用作粘合剂，那么可以使该基质材料在纤维之间流动并粘结于单层下方和/或上方的纤维，并可选地粘合于分离膜。如果采用基质材料的溶液或分散体，那么使单层形成多层片材的工艺还包括，使溶剂或分散剂挥发的步骤，上述步骤通常在放置分离膜层并固结的步骤之前。然后，将预成型片材层叠来生产组件，接着该组件可以用于制备防弹制品，可选地通过例如局部缝合或用柔性封套封装叠层来稳定组件。
业已发现，考虑到使粘合剂含量低，尤其是使基质材料含量低，使用以下方法是有利的，在该方法中，通过将具有200至5000dtex纱线数(纤度)的纱线用基质材料和可选的填料的分散体润湿来生产单层。具有小于200dtex纱线数的纱线相对少地吸收分散体中的基质材料。优选地，纱线数大于500dtex，更优选大于800dtex，甚至更优选大于1000dtex，最优选大于1200dtex。纱线数优选低于5000dtex，更优选低于2500dtex，因为这种纱线可以更容易地在单层面上铺展。
优选地，使用基质材料的水性分散体。水性分散体的粘度低，其优点在于，基质材料非常均匀地分布在纤维上，结果使纤维-纤维的粘合良好且均匀。另一个优点在于，分散剂水无毒，因此可以蒸发到空气中。优选地，同样考虑到为了在低基质百分率的情况下分布均匀，相对于分散体总重量，分散体包含30至60质量％的固体成分(即基质材料、优选地弹性基质材料和可选的填料)。
能够通过上述方法得到的根据本发明的防弹组件表现出具有非常好的由V50表示的防弹性能，甚至在浸泡之前也表现出非常好的由V50表示的防弹性能。优选地，在小于或等于4.75kg/m2的面密度下，根据本发明的组件或者预成型片材具有对9mm的124粒全金属包覆(FMJ)雷明顿子弹至少600m/s的V50。一般来说，根据本发明的组件的面密度将是至少0.75kg/m2，优选地根据本发明的组件的面密度将是至少1.5kg/m2。V50是子弹或弹道碎片穿透防弹结构的概率是50％时的速度。
本发明更具体地涉及防弹制品，其包含根据本发明的组件或根据本发明的预成型片材，组件或预成型片材具有小于或等于4.75kg/m2的面密度和对9mm至少600m/s的V50，并且在浸泡在盐水中24小时后和在JP8燃料中4小时后所述制品具有至少85％、优选地87％、更优选地90％的9mm V50保留率。优选地，在浸泡于盐水中24小时后制品的9mm V50保留率是至少88％、优选地90％，并且浸泡于JP8燃料中4小时后9mm V50保留率是至少92％。通常，防弹制品包含容纳组件或预成型片材的外壳。优选地，制品的面密度小于4.4kg/m2，或者更优选小于4.1kg/m2。
本发明还涉及分离膜在制造包含纤维状网络的柔性防弹制品中的用途，所述纤维状网络具有拉伸强度至少约1.2GPa的纤维，其中分离膜是双轴向拉伸聚丙烯膜，其面密度为1至10g/m2，在面向所述纤维状网络的表面处的表面张力小于35mN/m，并且结晶度为50至90％。
本发明通过以下实施例进一步解释，但不限于此。
本申请涉及的测试方法如下：
·IV：根据方法ASTM D1601在135℃下在十氢化萘中来测定特性粘度，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；
·侧链：UHPE样品中的侧链数量通过FTIR在2mm厚的模压膜上确定，其中，使用基于NMR测量的标定曲线对1375cm-1处的吸收进行定量(例如，在EP 0269151中)；
·拉伸性能(在25℃下测量)：按照ASTM D885M中所规定，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，模量被确定为0.3至1％应变之间的斜率。为了计算模量和强度，将所测得的拉伸力除以纤度，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GPa值。薄膜的拉伸性质根据ISO 1184(H)来测定。
·膜的表面张力：在浸泡于水中足够长时间将膜从片材移除之后，根据DIN ISO8296来测量膜的表面张力。作为上述用于测量表面张力的方法，在现有技术中使用填充有具有不同表面张力的溶剂的笔，因此该方法通常得到范围(大于或小于某个值)而不是离散值。
面向纤维状网络的表面的表面张力的指标是在浸泡于水中24小时后组件或预成型片材的重量增加。大于35mN/m的表面张力通常对应于至少40％的重量增加。对于表面张力低于35mN/m的膜，重量增加通常保持低于25％。
当水基本上从预成型片材或组件的边缘渗透时，目测水位已经显示出高表面张力与低表面张力之间的差异。当表面张力大于35mN/m时，一半浸泡于水中6小时的表面润湿超过80％、通常高达100％。对于表面张力低于35mN/m的薄膜，一半沉浸6小时的预成型片材中的水渗透保持在边缘周围，通常不超过浸泡表面的40％。
·结晶度是用差示扫描量热法(DSC)采用Mettler-Toledo DSC设备测定的。测量在氮气中进行，流速为50毫升/分钟，加热/冷却速率由0℃至200℃被固定在10℃/分钟。给定的聚合物膜样品的结晶度用DSC实验测量的第一次加热的熔化热除以给定的100％结晶聚合物膜的熔化热来计算。100％结晶聚合物参考物的熔化热(单位为J/g)取自B.Wunderlinch，Thermal Analysis，Academic Press，1990，第417-431页或TN 48，“Polymer Heats of Fusion”TA Instruments，New castle，DE的出版物。对于聚乙烯来说，100％结晶膜的熔化热为293J/g；对于聚丙烯来说，其是207J/g。
·防弹样品对应于一个55个叠加的38厘米×38厘米的正方形的片层材料，该材料在角上缝合并覆盖在40厘米×40厘米的正方形的热封尼龙防撕裂载体上。按照MIL-STD-662F的标准测试条件，通过对样品进行使用9mm 124粒全金属包覆(FMJ)雷明顿(下文称为9mm)进行的射击测试来测量样品的环境(Ambient)防弹性能。不同材料样品的防弹性能也分别在浸泡于盐水和JP8燃料后采用9毫米进行评估。
·24小时盐水沉浸测试按如下进行：海水由盐水溶液提供，其由溶解了3.0质量％氯化钠和0.5质量％氯化镁的蒸馏水组成。完全沿热封的顶部边缘和底部边缘对热封防撕裂载体进行切割而不切入防弹纤维。将样品垂直浸入海水/盐水溶液中至少24小时，顶部边缘至少比盐水溶液表面低100mm，并且在板周围留出至少50mm的间隙。盐水溶液温度为21℃。然后将样品从盐水溶液中取出，并在防弹测试之前让其自由悬挂以滴落15分钟。然后在5分钟内开始射击测试，根据相同的射击协议和MIL-STD-662F的标准测试条件确定采用9mm的V50防弹性能。使用3个最低完全穿透速度和3个最高部分穿透速度来计算V50。
·4小时JP8燃料沉浸测试按如下进行：JP8是由标准MIL-DTL-83133规定的喷气燃料。沿着热封的顶部边缘和底部边缘完全切割热封盖而不切入防弹纤维。将样品垂直沉浸于JP8燃料中至少4小时，顶部边缘至少比JP8燃料的表面低100mm，并且在板周围留出至少50mm的间隙。JP8燃料温度为21℃。然后将样品从JP8燃料中取出，并在防弹测试之前让其自由悬挂以滴落15分钟。然后根据相同的射击协议和MIL-STD-662F的标准测试条件，在5分钟内开始射击测试，以确定采用9mm的V50防弹性能。使用3个最低完全穿透速度和3个最高部分穿透速度来计算V50。
对比实验A
由UHMWPE纤维形成单向单层。从荷兰的DSM Dyneema可购得的拉伸强度为4.1GPa的纱线平行地取向，并且通过约17质量％(基于单层的总质量)的如WO04039565A1的实例中所描述的聚氨酯弹性体基质材料保持在一起。通过使用2个堆叠的单向单层以0-90°取向来制备片材，其包含两个7μm厚的聚乙烯(LDPE)膜，聚乙烯(LDPE)膜夹着2个单层的层叠体，层压在一起产生面密度(AD)为80g/m2的片材。聚乙烯膜具有约45％的结晶度。
对比实验B
重复对比实验A，但此时树脂基质是基于Kraton D1107(聚苯乙烯-聚异戊二烯-聚苯乙烯嵌段共聚物热塑性弹性体)，并且分离膜是厚度为10μm的双轴向拉伸聚丙烯膜(Treofan PHD10)，其结晶度约为55％，应用于单层叠层的那侧的表面张力超过37mN/m。
图1显示了一半浸泡于海水中6小时的组件照片。虚线表示沉浸界限。实线显示在片材上的干区域(顶部/白色)和完全浸泡区域(底部/灰色)之间的界限。大约90％的沉浸表面被用水浸泡。
实施例1
重复对比实验B，但此时10μm聚丙烯分离膜在应用于单层的叠层的那侧的表面张力小于35mN/m。环境V50值与对比实验B的值相等。沉浸于JP8后观察到的V50保留率为89％，明显高于对比实验A的值。另外，沉浸于盐水溶液后V50保留率为92％，明显高于对比实验A和对比实验B的那些值。
图2显示了一半浸泡于盐水溶液中6个小时的组件的照片。虚线表示沉浸界限。实线显示在片材上的干区域(白色)和完全浸泡区(灰色)之间的界限。用水浸泡的表面约为25％。表3显示根据本发明的组件的重量增加低于25％。
由给定材料构成的板的整体防弹性能是由对给定威胁物之一的最低性能来定义的。因此，可见，实施例1与对比实验A和B相比具有最大的防弹性。在给定数量的片材(此处为55)下，实施例1在环境条件下具有与两个对比实验相似的V50，如在表1中可以看出。然而，表2中的结果清楚地显示了以V50保留率表示的改善的防弹性能。在沉浸于JP8燃料中4小时后，实施例1的V50保留率是至少89％。浸泡于盐水溶液中24小时后，V50保留率是至少92％。
表1.
Figure BDA0001599668270000121
表2.
Figure BDA0001599668270000131
表3.
Figure BDA0001599668270000132

Claims (14)

1.预成型片材，其包含至少两个单层和在所述预成型片材至少一个外表面上的分离膜，每个单层包含具有拉伸强度至少1.2 GPa的纤维和粘合剂的纤维状网络，所述分离膜基本上不含空隙或孔隙，具有1至10 g/m2的面密度，其特征在于所述分离膜在面向所述纤维状网络的表面处的表面张力小于35 mN/m，并且所述分离膜的结晶度为50-90%。
2.根据权利要求1所述的预成型片材，其中所述单层是单向取向纤维的层。
3.根据权利要求2所述的预成型片材，其包含至少2个单层，其中相邻层的纤维方向相对于彼此旋转。
4.根据前面权利要求1至3中任一项所述的预成型片材，其中所述纤维包含超高摩尔质量聚乙烯。
5.根据前面权利要求1至3中任一项所述的预成型片材，其中所述粘合剂是热塑性聚烯烃。
6.根据前面权利要求1至3中任一项所述的预成型片材，其中所述粘合剂是苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物(SEBS)或苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯 (SIS)。
7.根据前面权利要求1至3中任一项所述的预成型片材，其中所述分离膜是双轴向拉伸聚烯烃膜。
8.根据权利要求7所述的预成型片材，其中所述分离膜是双轴向拉伸聚丙烯(BOPP)膜。
9.至少两个根据前面权利要求中任一项所述的预成型片材的组件。
10.防弹制品，其包含至少一个权利要求9所述的组件或者根据权利要求1所述的预成型片材。
11.根据权利要求10所述的防弹制品，所述组件或所述预成型片材具有小于 4.75 kg/m2的面密度和对9 mm至少600 m/s的V50，其中所述制品在浸泡在盐水中24小时后和在JP8燃料中4小时后具有至少85%的9 mm V50 保留率。
12.分离膜在制造包含纤维状网络的柔性防弹制品中的用途，所述纤维状网络具有拉伸强度至少1.2 GPa的纤维，其特征在于，所述分离膜是双轴向拉伸聚合物膜，其面密度为1至10 g/m2，在面向所述纤维状网络的表面处的表面张力小于 35 mN/m，并且结晶度为50至90 %。
13.分离膜在制造包含纤维状网络的柔性防弹制品中的用途，所述纤维状网络具有拉伸强度至少1.2 GPa的纤维，其特征在于，所述分离膜是双轴向拉伸聚烯烃膜，其面密度为1至10 g/m2，在面向所述纤维状网络的表面处的表面张力小于 35 mN/m，并且结晶度为50至90 %。
14.分离膜在制造包含纤维状网络的柔性防弹制品中的用途，所述纤维状网络具有拉伸强度至少1.2 GPa的纤维，其特征在于，所述分离膜是双轴向拉伸聚丙烯膜，其面密度为1至10 g/m2，在面向所述纤维状网络的表面处的表面张力小于 35 mN/m，并且结晶度为50至90 %。
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