防弹结构隔热板的制作方法
【专利摘要】本发明提供结构隔热板，其可以提供对爆炸和弹道事件的防护。本发明的结构隔热板包括金属片材(15)、聚氨酯或聚异氰脲酸酯泡沫(10)和聚碳酸酯片材、膜或层压件(5)。由于其构成材料，本发明的板是轻质的，并且多个这样的板可以快速和容易地组装成坚固的、隔热的、临时或永久的庇护所用于在多种情况和环境中提供防护。
【专利说明】
防弹结构隔热板
[0001] 相关申请 本申请要求2013年12月18日提交的题为"BALLISTIC-RESISTANT STRUCTURAL IN洲LATED PANELS"的美国临时申请号61/917,535在35 use §119(e)下的权益；其全部内 容通过引用并入本文。
技术领域
[0002] 本发明通常设及防护装置，更特别设及防爆和防弹结构隔热板。该防爆和防弹结 构隔热板可W附加地包括信号防御能力。
[0003] 发明背景 颁发给化rner的美国专利号4，566，237教导了用于消除弹道碎片和热福射威胁的庇护 所的装甲板结构，其包含粘接到蜂窝忍的侣合金片的内部结构板和在多层树脂基质层压板 中的芳绝纤维织物的外部面板。该面板据称与该内部结构板具有特定的间隔关系，W使得 冲击射弹的能量分布在大的面积上，并且该面板在吸收运样的能量中允许向内弯曲。
[0004] McQuilkin在美国专利号5，435,226中提供了一种结构装甲组装件，其包括在一侧 上具有高初性、高强度铁合金材料的面板并在另一侧上具有由非超塑性可成型的金属基质 复合磨料制成的第二面板的超塑性成型的夹层构件。在夹层构件的胞室内部提供KEVLAR或 SPECTRA形式的磨料来充当"接球手套"，W便在弹道碎片已经被第二面板的材料刮擦后吸 收其部分或全部能量。
[0005] 颁发给化hnson等人的美国专利号5,640,824描述了桥梁围挡组装件和模块化建 筑板，用于制造建筑物的墙壁、地板和屋顶。该板具有适于保护建筑物内部免受热和冷的侵 入，和/或火灾，和/或小型武器交火的结构。Johnson等人的发明的一些实施方案还提供了 在该建筑结构构件与建筑物外部之间的机械强化连接件。该模块化板可W完全用不可燃的 材料制成。
[0006] Jordan在美国专利号5,791,118中公开了具有用于形成外表面的第一外部面板、 用于形成内表面的第二内部面板和夹在第一外部面板与第二内部面板之间的忍的防破坏 夹层板。该忍是具有多个细长的波峰、多个细长的波谷和在细长波峰与细长波谷之间的桥 接忍材的波纹板。该桥接忍材相对于各细长波峰和细长波谷W锐角布置。该第一外部面板、 第二内部面板和忍由具有超过20,000 PSi的拉伸屈服强度(弹性极限）和超过2.0%的拉伸 应变对屈服比的材料构成;优选材料是玻璃纤维。该忍的细长波峰紧固到外部面板上并且 该忍的细长波谷紧固到内部面板上，W便在外部面板与内部面板之间提供第一和最大的空 间间隔。当被冲击外部面板和/或内部面板的力压缩时，该忍的细长波峰与细长波谷对外部 面板和内部面板压缩W便基本垂直于该外部面板与内部面板在该细长波峰与细长波谷之 间布置桥接忍材。
[0007] 颁发给Wright的美国专利号6,080,495教导了具有通过粘合层粘接到忍体上的一 个或多个面板的结构板，所述忍体具有烙融粘接到内部塑料巧架单元的线性末端的两个外 部塑料衬片，所述巧架单元分隔开，在二者之间具有在该塑料衬片的平面方向上延伸的开 放空间。该片材/片材的粘接据称提供了高强度层压接合，其非常耐脱层，简单且廉价，并且 可W通过优选的连续片材粘接技术来进行。全塑料忍体据称高度耐水分侵蚀，并且在巧架 单元之间的开放空间提供了灵活性W容纳热膨胀和收缩。Wright指出，他的忍体巧架结构 提供了高压缩和剪切强度，同时最大程度减少了材料的所需用量。在一个优选的实施方案 中，使用两个金属面板，该忍体具有烙融粘接到波纹塑料忍板上的塑料衬片。该波纹塑料忍 板可W通过连续塑料挤出技术来成型。塑料斜腹杆或塑料垂直工字梁也可W用于该巧架单 J L O
[000引化yant在美国专利号6,314,704中提供了一种结构建筑板，其包括通过拉挤工艺 成型的具有限定了起伏形状的横向巧架单元和第一与第二复合材料蒙皮的复合巧架构件。 复合连接器沿该板的侧边延伸，该连接器包括彼此相邻的禅舌和凹槽(a tongue and a groove),所述禅舌和凹槽限定了平行于该侧边延伸的在其中具有细长孔隙的内部面。该连 接器可滑动地与相邻板上的类似连接器晒合(engage),该禅舌和凹槽互锁W使得所述孔隙 一起限定通道，可W通过该通道容纳棒状锁定构件。在化yant的发明中提供了复合连接系 统用于将复合墙板连接到地基上并将复合屋顶板连接到该墙板上。该连接系统包括具有用 于容纳锁定构件的孔隙的互锁连接器。底座连接器可W用螺栓固定到地基上，墙板可W放 置在该底座连接器上，底座固定夹连接到底座连接器上W便将墙板固定到底座连接器上。 盖帽构件可W连接到墙板的上缘，多个屋顶板放置在该盖帽构件上，盖帽固定夹连接W便 将屋顶板固定到墙板上。提供包括连接器的角构件用于在建造的建筑结构的角落处连接墙 板。
[0009] 颁发给化Mll的美国专利号6,656,858描述了可W在制造的房屋和现场修建的建 筑中用作外墙的层压墙结构，其由具有每立方英尺大约二分之一磅至=磅的密度的低密度 层、层压到该低密度层上的第二加强层，W及任选的层压到第二加强层上的纤维素层构成。 所述低密度层据称优选是发泡聚合物层，该第二加强层是聚合物织物、双轴取向的聚合物 膜或玻璃纤维增强的材料，该纤维素层可W用粘合剂和/或树脂浸溃W强化该层压结构。运 种层压墙结构据称具有低重量，但足够牢固W满足用于住宅建设的风区墙壁隔板要求。
[0010] Santa Cruz等人在美国专利号6,679,008中公开了一种建筑物，所述建筑物可W 仅由互相连接的波纹板组装而无需昂贵的支架或专业组装工具，并且该建筑物据称可W使 用文中教导的该发明的构建方法快速和容易地构建。该建筑物进一步提供了屋顶结构，该 屋顶结构极其牢固，并且据称消除了对常用的屋顶巧架的需求。此外，该建筑物可W对消费 者选择的任何目的来定制设计和使用，并可W作为具有完整的组装说明的套件出售。
[0011 ]颁发给Douglas的美国专利号7，127，865教导了一种聚合物板系统及其制造和使 用方法，能够快速构建建筑基础墙或其它结构，特别是低等级地基。该聚合物地基系统包括 聚合物墙板和适于承受横向和末端压缩载荷的其它组件。该墙壁包括通过一系列腹板 (web)或肋(rib)分隔的两个平行的面，其中该墙板的腹板和表面可W由类似的聚合物材料 如聚氯乙締(PVC)形成。该墙板和/或其它组件可W被挤出W便能够快速生产墙板的段，其 中可W将该板切割成一定长度并随后固定到相邻板上W形成基础墙。固定相邻板的方法可 W包括焊接、胶粘或其它技术，并可W在施工现场或在预制设施中进行。此外，该墙板可W 与插在平行面之间的缝隙中的隔热材料一起共挤出，W提供该地基的改进的热性能。
[0012] Forrester等人在美国专利号7,134,250中提供了一种建筑或隔热板，其包括大致 为正方形或矩形配置的可折叠框架，所述框架在其中安装的大致平坦状态与直立状态之间 是可折叠的。该框架包括重叠的顶部和底部片材，所述顶部和底部片材大致平行并且在该 框架的直立状态下被两个腹板隔开，所述两个腹板被隔开W便W通常平行的关系在长度方 向上沿着该框架的相对侧边区域延伸。该腹板在直立状态下基本上垂直于该顶部和底部片 材延伸，并在折叠状态下基本平行于该顶部和底部片材布置。该板进一步包括增强装置，其 在该框架处于直立状态时插在顶部和底部片材之间W强化该板W防巧塌。该隔热板可W具 有布置在顶部和底部片材之间的中间片材，其粘合地连接到顶部和底部片材各自上。该中 间片材成型为波纹板，并且该顶部和底部片材W及中间片材的至少一种由反射性隔热锥形 成W产生反射性气室。
[0013] 颁发给Swiszcz等人的美国专利号7,398,624描述了用于建筑结构或用于其形成、 饰面或装演的结构板，其包括外部片材和连接片材，在二者之间具有多个可折叠或可压缩 的分隔物。所述板在静止状态下膨胀并具有用于最终用途的所需厚度，但是为了船舶用途 可W压缩成相对薄的厚度或轮廓。该板非常轻质但是结构上是牢固的，并且如果需要的话 可W在一个横向方向上选择性地弯曲。该板可W容易地切割或成型为任何预定的尺寸或形 状。
[0014] 化Ilissy等人在美国专利号7，406,806中公开了含有至少一个板的防爆预制墙 板，所述板由两个结构板材组成，在二者之间具有热固性树脂浸溃的纤维增强层结构，并且 所述结构板材从该板的侧面延伸，所述延伸至少部分卷绕金属底板、顶板与螺柱结构的金 属底板和顶板。该板据称能够抵抗爆炸冲击波而不会形成二次射弹，并优选通过能量吸收 可变形的支架连接到建筑结构上。
[0015] 颁发给Dickinson等人的美国专利号7，562，508教导了包括屋顶、地板和多个固定 到所述地板或屋顶上的侧壁的庇护所。所述地板、屋顶和多个侧壁的至少一种包含外部板、 内部板和固定到该外部板与内部板上的连接装置，所述连接装置用于在折叠与展开位置之 间外部板与内部板的相对移动。还公开了组装该庇护所的相关方法。
[0016] Terry等人在美国专利号7,913,611中公开了一种防护结构，所述结构包含开孔忍 结构、连接到该忍结构上的顶部面板、远离该顶部面板的连接到该忍结构上的底部面板、远 离该忍结构的连接到该顶部面板上的射弹拦阻层和远离该忍的连接到该底部面板上的碎 片捕获层。
[0017]颁发给化曲es，Jr.的美国专利号8,544,240提供了具有一系列通过将波纹构件 接合到相邻平面板构件上形成的细长通道的防弹结构板。运些通道填充有沙子W提供该板 的防弹性。该板由纤维增强的塑料材料构成，并可W组装在一起W形成临时庇护所。
[0018] Leahy在美国专利号8,590,264中描述了提供模块化建筑的系统和方法，所述模块 化建筑具有容易地组装W形成预定结构的预制墙板组件，其提供了模块化板沿着它们的相 邻接缝彼此配合对齐和紧固，而无需用于稳定该板的附加锁定机构。
[0019] 在Loblick等人名下的美国公开专利申请号2004/0060245教导了庇护所构件套 件，包括至少六个复合板，其在定位出入口之前是相同的。所述六个复合板各自具有第一侧 边和第二侧边，所述第一侧边具有整体成型的凸形连接件，所述第二侧边具有整体成型的 凹型连接件。第一侧边和第二侧边各自W从第一平面至第二平面的45度向外延伸。当一个 板的第一侧边W第一取向连接到另一板的第二侧边时，连接的板在共同的平面上。当一个 板的第一侧边被反转并W第二取向连接到另一板的第二侧边时，连接的板形成90度角。 Loblick等人也提供了屋顶/墙壁接口支架W便按照描述如何接合该板的组装说明书将该 屋顶板固定就位。
[0020] Meeker在美国公开专利申请号2006/0248827中提供了由一对间隔的垂直表面构 成的弹道屏障墙，所述垂直表面通过2X4、2X8或其它板材连接并装满沙子。外部在两个垂 直侧面上用弹性体聚合物混合物喷涂。板或墙壁通过直支架和角支架连接到其它板上和连 接到地板或墙壁表面上。该板的多个垂直层据称在该墙壁中捕获子弹、穿甲弹壳、炸弹弹片 或其它弹道元件。
[0021] 在BorazgM名下的美国公开专利申请号2008/0078038描述了一种纤维增强热塑 性复合板。该板的一种用途是构建桥面，尽管该板可W具有多种其它用途。其包含由混合型 玻璃纤维增强聚丙締形成的两个平板，所述两个平板W间隔平行的关系固定到忍上。该忍 由两个沿连接脊部相互连接在一起的波纹板形成，或由横向布置在所述平板之间的多个细 长的玻璃纤维增强聚丙締(FRP)通道构件形成。该波纹板或通道构件在两个平板与忍材料 之间形成中空的忍空间，并且用填料材料填充运些中空空间W便向该板增加稳定性。所述 平板与所述忍材料均由混合型玻璃纤维增强聚丙締形成。
[0022] 在本领域中总是需要改进的结构隔热板。运样的板应当是轻质的，能够快速和容 易地用可用的紧固件组装成结构，并应当向居住者提供对爆炸和弹道事件的防护措施。任 选地，运些板应当能够并入信号防御膜，使得组装的庇护所用于构建敏感资料隔离设施 ("SCir )。
[0023] 发明概述 在一个实施方案中，本发明提供结构隔热板，其可W提供对爆炸和弹道事件的防护。在 另一实施方案中，该结构隔热板可W附加地提供信号防御。本发明的结构隔热板包含金属 片材、聚氨醋或聚异氯脈酸醋泡沫和聚碳酸醋片材、膜或层压件。由于它们的构造材料，本 发明的板是轻质的，并且多个运样的板可W快速和容易地组装成坚固的、隔热的、临时或永 久的庇护所用于防护多种情况和环境。
[0024] 本发明的运些和其它优点与益处将由下文中本发明的详细描述而变得明确。
[0025] 附图简要说明 现在将出于图示说明而非限制的目的结合附图描述本发明，其中： 图1显示了本发明的结构隔热板的聚碳酸醋面； 图2图示说明了本发明的结构隔热板的侧视图； 图3显示了在本发明的结构隔热板(样品1)的钢片中.38特种弹头的进入点； 图4显示了在本发明的结构隔热板(样品2)的钢片中.44马格南和9毫米弹头的进入点； 图5显示了 .38特种弹头从本发明的结构隔热板(样品1)的聚碳酸醋侧的出口点；W及 图6显示了.44马格南(顶部)和9毫米弹头(底部)从本发明的结构隔热板(样品2)的聚 碳酸醋侧的出口点。
[0026] 发明详述 现在将出于举例说明而非限制的目的来描述本发明。除了在操作实施例中，或另有说 明之处，在说明书中所有表达量、百分比、OH数、官能度等等的数字应理解为在所有情况下 均被术语"大约"修饰。除非另有说明，本文中W道尔顿(Da)为单位给出的当量和分子量分 别是数均当量和数均分子量。
[0027]在一些实施方案中，可用于本发明的结构隔热板的聚碳酸醋片材、膜和层压件是 透明的，但是本发明人设想了其中当使用层压件时它们可W是半透明的、或不透明的、或甚 至装饰性的情形。适于制备可用于本发明的结构隔热板的片材的聚碳酸醋树脂是均聚碳酸 醋和共聚碳酸醋，直链或支链的树脂W及其混合物。
[00%]在本发明的一些实施方案中，该聚碳酸醋具有10,000至200,000的重均分子量(通 过凝胶渗透色谱法测得）。在其它实施方案中，该聚碳酸醋具有20，000至80，000的重均分子 量。在一些实施方案中，本发明的聚碳酸醋具有1至65克/10分钟的按照ASTM D-1238在300 °C下的烙体流动速率，替代地，该烙体流动速率可W为2至35克/10分钟。可用于本发明的实 施方案的聚碳酸醋例如可W通过已知的两相界面法由碳酸衍生物如光气和二径基化合物 通过缩聚来制备(参见德国公开说明书2,063,050;2,063,052;1，570,703;2,211，956;2， 211,957和2,248,817;法国专利1,561,518;和H. Schnell的专著"Chemis化y and Physics of Polycarbonates''，Interscience Publishers, New York, New York, 1964)。
[0029] 在本文中，适于制备可用于本发明的实施方案的聚碳酸醋的二径基化合物符合下 面的结构式(1)或(2)。
[0030] 其中 A表示具有1至8个碳原子的亚烷基基团、具有2至8个碳原子的烧叉基基团、具有5至15 个碳原子的亚环烷基基团、具有5至15个碳原子的环烧叉基基团、幾基基团、氧原子、硫原 子、-SO-或-S化或符合(3 )的基团
e和g均表示数字0至1; Z表示F、Cl、Br或C1-C4-烷基，并且如果几个Z基团是在一个芳基基团中的取代基的话， 它们可W彼此相同或不同； d表示0至4的整数;和 f表示0至3的整数。
[0031] 可用于制造用于本发明的实施方案的聚碳酸醋的二径基化合物尤其是氨酿、间苯 二酪、双-(径基苯基)-烧控、双-(径基苯基)-酸、双-(径基苯基)-酬、双-(径基苯基)-亚讽、 双-(?基苯基)-硫酸、双-(?基苯基)-讽和a,a-双-(?基苯基)-二异丙苯，W及它们的核 烷基化化合物。运些和其它合适的芳族二径基化合物例如描述在美国专利号5,401，826;5， 105,004；5,126,428；5,109,076；5,104,723；5,086,157；3,028,356；2,999,835；3,148, 172;2,991，273;3,271，367和2,999,846,其内容通过引用并入本文。
[0032] 合适的双酪的进一步实例是2，2-双-(4-径基苯基)-丙烷(双酪A)、2,4-双-(4-径 基苯基)-2-甲基-下烧、1,1-双-(4-径基苯基)-环己烧、a，a'-双-(4-径基-苯基)-对二异丙 苯、2，2-双-(3-甲基-4-径基苯基)-丙烷、2，2-双-(3-氯-4-径基苯基)-丙烷、4，4 ' -二径基-联苯、双-(3，5-二甲基-4-径基苯基)-甲烧、2，2-双-(3，5-二甲基-4-径基苯基)-丙烷、双-(3，5-二甲基-4-径基苯基)-硫酸、双-(3，5-二甲基-4-径基-苯基)-亚讽、双-(3，5-二甲基-4-径基苯基)-讽、二径基-二苯甲酬、2，4-双-(3，5-二甲基-4-径基苯基)-环己烧、a，a ' -双-(3，5-二甲基-4-?基苯基)-对二异丙苯和4，4 横酷基双酪。
[0033] 可用于各种实施方案的芳族双酪的实例是2,2-双-(4-径基苯基)-丙烷(双酪A)、 2，2-双-(3，5-二甲基-4-径基苯基)-丙烷、1，1 -双-(4-径基苯基)-环己烧和1，1 -双-(4-径 基-苯基)-3,3,5-二甲基环己烧。
[0034] 适于制造本发明的实施方案的结构隔热板的聚碳酸醋可能需要衍生自一种或多 种所述合适的双酪的它们的结构单元。
[0035] 适于本发明的实践的树脂尤其是基于酪献的聚碳酸醋、共聚碳酸醋和=聚碳酸 醋，如美国专利号3,036,036和4,210,741中所述，其均通过引用并入本文。
[0036] 本发明的一些实施方案的聚碳酸醋还可W通过在其中缩合少量如0.05至2.0摩 尔％(相对于双酪）的多径基化合物来支化。运种类型的聚碳酸醋已经描述在例如德国公开 说明书 1，570,533;2，116,974和2，113,374;英国专利885,442和1，079,821^及美国专利号 3,544,514中，其通过引用并入本文。下面是可用于此目的的多径基化合物的一些实例：间 苯S酪;4,6-二甲基-2,4,6-S-( 4-径基-苯基)-庚烧；1，3，5-S- (4-径基苯基)-苯；1，1，1 -^-(4-径基苯基）-乙烧己-(4-径基苯基)-苯基-甲烧；2,2-双-[4,4-(4,4'-二径基二苯 基）]-环己基-丙烷；2,4-双-(4-?基-1-异丙叉基）-苯酪（2,4-1313-(4-117(11'〇义7-1-isopropy 1 idine)-phenol) ; 2,6-双-(2 ' -二径基-5 ' -甲基苄基）-4-甲基-苯酪（2,6-1313-(2 ' -(1比7化〇巧-5 ' -methy 化 enz;yl)-4-methyl-phenol); 2,4-二径基苯甲酸；2-(4-?基-苯 基)-2-(2,4-二径基-苯基)-丙烷和1,4-双-(4,4'-二径基S苯基甲基)-苯。一些其它多官 能化合物是2,4-二径基-苯甲酸、苯均S酸、氯尿酷氯和3,3-双-(4-径基苯基)-2-氧代-2， 3-二氨吗I噪。
[0037] 除了上面提到的缩聚法之外，用于制备本发明的聚碳酸醋的替代方法是在均相中 的缩聚和醋交换反应。合适的方法公开在美国专利号3，028，365; 2，999，846; 3，153，008和 2，991，273中，其通过引用并入本文。
[0038] 在一些实施方案中，用于制备聚碳酸醋的方法是界面缩聚法。形成本发明的聚碳 酸醋的其它合成方法，如公开在美国专利号3,912,688(其通过引用并入本文）中，可W替代 地使用。合适的聚碳酸醋树脂是可商购的，例如来自Bayer MaterialScience W商标 MAKR0L0N。在各种实施方案中，该聚碳酸醋W片材或膜的形式在本发明的结构隔热板中使 用。合适的聚碳酸醋片材W商标HYGARD是可商购的。
[0039] 在制造本发明的实施方案中使用的硬质泡沫时，可W使用两种预先配制的组分， 通常称为A组分(也称为A侧)和B组分(或B侧）。通常，A组分含有异氯酸醋化合物，其与含有 多元醇的B组分反应W形成泡沫，形成泡沫的成分的剩余部分分布在运两种组分的一种或 两种中或分布在另一种组分或两种组分中。
[0040] 在本发明的多个实施方案中，有机多异氯酸醋可W用于制备该硬质泡沫，包括芳 族、脂族和脂环族多异氯酸醋及其组合。合适的多异氯酸醋例如描述在美国专利号4,795， 763、4,065,410、3,401，180、3,454,606、3，152，162、3,492,330、3,001，973、3,394，164和3， 124,605中，其全部内容通过引用并入本文。
[0041] 运样的多异氯酸醋的实例是二异氯酸醋，如间苯二异氯酸醋、甲苯-2,4-二异氯酸 醋、甲苯-2，6-二异氯酸醋、2，4-和2，6-甲苯二异氯酸醋的混合物、六亚甲基-1，6-二异氯酸 醋、四亚甲基-1,4-二异氯酸醋、环己烧-1,4-二异氯酸醋、六氨甲苯2,4-和2,6-二异氯酸 醋、糞-1,5-二异氯酸醋、4,4'-二苯基甲烧二异氯酸醋(MDI)、聚合的MDI(PMDI)、4,4'-联苯 二异氯酸醋（4，4 ' -di地eny Ienedi iso巧anate)、3，3 ' -二甲氧基-4，4 ' -联苯-二异氯酸醋、 3，3 二甲基二苯基甲烧-4，4 二异氯酸醋;S异氯酸醋，如4，4 '，4 ' -S苯基甲烧-S异氯 酸醋、多亚甲基多苯基异氯酸醋（polymethylen邱oly曲en}d isocyanate)、甲苯-2,4,6-S 异氯酸醋;和四异氯酸醋，如4,4'-二甲基二苯基甲烧-2,2'，5,5'-四异氯酸醋。
[0042] 在替代实施方案中，在本发明的泡沫的制备中还可W使用预聚物。预聚物可W通 过使过量的有机多异氯酸醋或其混合物与较少量的通过公知的Zerewitinoff测试确定的 含活性氨化合物反应来制备，如Kohler在"Journal of the American Chemical Society"，49，3181 (1927)中所述。运些化合物及其制备方法在本领域是公知的。使用任 意一种特定的活性氨化合物不是关键的，任何运样的化合物都可用于本发明的实践。
[0043] 在一些实施方案中，包含在该泡沫中的优选异氯酸醋是聚合的MDI (PMDI)，或PMDI 的预聚物。
[0044] 本发明的结构隔热板的泡沫的多元醇组分是至少一种聚醋多元醇和至少一种聚 酸多元醇的多元醇共混物。该聚酸多元醇与该聚醋多元醇W70:30至40:60的比率存在于该 共混物中。
[0045] 可用于本发明的实施方案的聚酸多元醇包括多官能活性氨引发剂与单体单元如 环氧乙烧、环氧丙烷、环氧下烧及其混合物的反应产物，环氧丙烷、环氧乙烧或混合的环氧 丙烷和环氧乙烧在各种实施方案中是优选的。在一些实施方案中，该多官能活性氨引发剂 具有2-8的官能度，替代地该引发剂具有3或更大(例如4-8)的官能度。
[0046] 多种引发剂可W被烷氧基化W形成可用的聚酸多元醇。因此，例如，可W使W下类 型的多官能胺和醇烷氧基化:单乙醇胺、二乙醇胺、S乙醇胺、乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、己 =醇、聚丙二醇、甘油、山梨糖醇、=径甲基丙烷、季戊四醇、薦糖和其它碳水化合物。在一些 实施方案中，包含基于薦糖或山梨糖醇的聚酸多元醇。运样的胺或醇可W使用本领域技术 人员已知的技术与环氧烧(一种或多种)反应。成品多元醇所需的径基数决定了用于与引发 剂反应的环氧烧的量。该聚酸多元醇可W通过使该引发剂与单一环氧烧反应来制备，或与 顺序添加的两种或多种环氧烧反应W提供嵌段聚合物链，或与一次性添加的两种或多种环 氧烧反应W实现运样的环氧烧的随机分布。多元醇共混物如高分子量聚酸多元醇与较低分 子量聚酸多元醇的混合物也可W用于各种实施方案。
[0047] 可用于制备该多元醇的环氧烧包括具有环状酸基的任何化合物，优选a, 0-环氧乙 烧，并且是未取代的，或替代地用在制备多元醇中遭遇的条件下不发生化学反应的惰性基 团来取代。合适的环氧烧的实例包括环氧乙烧、环氧丙烷、1,2-或2,3-环氧下烧、己烧氧化 物(hexane oxide)的各种异构体、氧化苯乙締、表氯醇、环氧氯己烧、环氧氯戊烧等等。基于 性能、可用性和成本，最优选的是环氧乙烧、环氧丙烷、环氧下烧及其混合物，在一些实施方 案中，环氧乙烧、环氧丙烷或其混合物是最优选的。如果用环氧烧的组合来制备多元醇的 话，该环氧烧可W作为完整混合物反应，提供氧化締单元在该多元醇的氧化物链中的随机 分布，或者替代地它们可W逐步的方式反应W提供在该多元醇的氧化締链中的嵌段分布。
[0048] 可用于本发明的实施方案的聚醋多元醇可W通过已知方法由多元簇酸或多元簇 酸衍生物(如所述多元簇酸的酸酢或醋）和多元醇来制备。该酸和/或醇可W作为两种或多 种化合物的混合物形式用于制备该聚醋多元醇。在一些实施方案中，使用具有小于350毫克 KOH/克的OH数的聚醋，替代地，在该泡沫中可W包含具有小于300毫克KOH/克的OH数的聚 醋。
[0049] 在本发明的各种实施方案中，该多元簇酸组分是二元的，并可W是脂族的、脂环族 的、芳族的和/或杂环的，并可W任选被例如面素原子取代和/或可W是不饱和的。适于制备 该聚醋多元醇的簇酸及其衍生物的实例包括:草酸;丙二酸;班巧酸;戊二酸；己二酸;庚二 酸;辛二酸；壬二酸;癸二酸;邻苯二甲酸；间苯二甲酸;偏苯=酸;对苯二甲酸;邻苯二甲酸 酢；四氨邻苯二甲酸酢;苯四甲酸二酢;六氨邻苯二甲酸酢；四氯邻苯二甲酸酢；内亚甲基四 氨邻苯二甲酸酢;戊二酸酢;马来酸;马来酸酢；富马酸;任选与一元不饱和脂肪酸如油酸混 合的二元和=元不饱和脂肪酸;对苯二甲酸二甲醋和对苯二甲酸双-二醇醋。
[0050] 任何合适的多元醇可用于制备该聚醋多元醇。在各种实施方案中，该多元醇可W 是脂族的、脂环族的、芳族的和/或杂环的，并选自二醇、=醇和四醇。具有不超过20个碳原 子的脂族二元醇是非常令人满意的。替代地，该多元醇可W包含在反应中为惰性的取代基， 例如氯和漠取代基，和/或可W是不饱和的。也可使用合适的氨基醇，例如单乙醇胺、二乙醇 胺、=乙醇胺等等。此外，该多元簇酸(一种或多种)可W与多元醇和氨基醇的混合物缩合。
[0051] 合适的多元醇的实例包括但不限于乙二醇；丙二醇-(1，2)和-(1，3);下二醇-(1， 4)和-(2,3);己二醇-(1，6);辛二醇-(1，8);新戊二醇；1,4-双-径基甲基环己烧;2-甲基-1， 3-丙二醇;甘油;S径甲基丙烷;S径甲基乙烧；己S醇-(1，2,6);下S醇-(1，2,4);季戊四 醇;对环己二醇;甘露醇；山梨糖醇；甲酯醇(formito 1); a-甲基-葡糖巧;二甘醇;S乙二醇； 四乙二醇和高级聚乙二醇；二丙二醇和高级聚丙二醇W及二下二醇和高级聚下二醇。特别 优选的是氧亚烷基二醇，如二甘醇、二丙二醇、=甘醇、=丙二醇、四甘醇、四丙二醇、=亚甲 基二醇和四亚甲基二醇。
[0052] 可用于制造可W在本发明中使用的聚氨醋泡沫的其它组分包括本领域中已知的 那些，如表面活性剂、催化剂、颜料、着色剂、填料、抗氧化剂、阻燃剂、稳定剂等等。
[0053] 本发明的结构隔热板的泡沫的反应性可W用催化剂水平来调节。基于胺的催化剂 用于引发聚氨醋反应并减少凝胶时间。但是，非常高的基于胺的催化剂水平会导致在提高 溫度下加速的聚氨醋泡沫分解反应，并因此降低长期的热稳定性。在本发明的泡沫中的优 选催化剂是胺催化剂。
[0054] 合适的叔胺催化剂的实例包括l，3,5-S(3-(二甲基氨基）丙基)六氨-S-S嗦、S 亚乙基二胺、N-甲基吗嘟、五甲基二亚乙基S胺、二甲基环己胺、四甲基乙二胺、1-甲基-4- 二甲基氨基乙基-赃嗦、3-甲氧基-N-二甲基-丙胺、N-乙基吗嘟、二乙基乙醇胺、N-挪油吗 口林、N,N-二甲基-N'，N'二甲基异丙基-丙二胺、N,N-二乙基-3-二乙基氨基丙胺和二甲基-节胺。合适的有机金属催化剂的实例包括有机隶、有机铅、有机铁和有机锡催化剂，其中有 机锡催化剂是优选的。合适的有机锡催化剂包括簇酸的锡盐，如二-2-乙基己酸二下基锡和 二月桂酸二下基锡。金属盐如氯化亚锡也可W充当该氨醋(urethane)反应的催化剂。也可 W任选在本文中使用用于多异氯酸醋的=聚反应的催化剂，如碱金属醇盐或簇酸盐。还可 用的是簇酸的钟盐，如辛酸钟和乙酸钟。运样的催化剂W可测量地增加多异氯酸醋的反应 速率的量使用。通常的量为每100重量份多元醇O. Ol至5.0份催化剂。
[0055] 当制备基于多异氯酸醋的泡沫时，可W有利的是使用较少量的表面活性剂W稳定 发泡反应混合物直到其获得刚性。任何合适的表面活性剂可用于本发明，包括硅氧烷/环氧 乙烧/环氧丙烷共聚物。可用于本发明的表面活性剂的实例尤其包括聚二甲基硅氧烷-聚氧 化締嵌段共聚物NIAX k5420、NIAX k5340和NIAX Y10744(可获自GE Silicones.);DABC0 DC-193(来自Air Products and Chemicals, Inc); W及TEGOSTAB B84PI和TEGOSTAB B-8433(来自Goldschmidt畑emical Co巧）。其它合适的表面活性剂描述在美国专利号4， 365,024和4,529,745中。在其它实施方案中，使用包括长链醇的聚乙二醇酸、叔胺或长链烧 基酸硫酸醋的链烧醇胺盐、烷基横酸醋、烷基芳基横酸的表面活性剂。运样的表面活性剂W 足W使发泡反应混合物稳定从而避免巧塌和形成大的不均匀的气室的量使用。在一些实施 方案中，该表面活性剂占泡沫形成组合物的0.05至10重量％、替代地0.1至6重量％。
[0056] 包含在本发明的结构隔热板的泡沫中的发泡剂包括W下的一种或多种：1，1，1，3， 3-五氣丙烷（HFC-245fa)、1,1,1,2-四氣乙烧（HFC-134a)、反式-1-氯-3,3,3-二氣丙締 (HCF0-1233zcKE))和1，1，1，4，4，4-六氣-2-下締(FEA-1100)、正戊烧、环戊烧或异戊烧，和 任选较少量的水。在一些实施方案中，该发泡剂W基于泡沫形成制剂的重量的2至30重量份 (Pbw)的量存在;在其它实施方案中，其W5-25 Pbw的量存在。
[0057] 当进行多元醇组分与多异氯酸醋的反应时，在一些实施方案中，多异氯酸醋的量 使得异氯酸醋指数为90至400,替代地为95至150。本发明的泡沫的异氯酸醋指数可W在运 些值的任意组合的范围内，包括所列举的值。"异氯酸醋指数"指的是异氯酸醋基团数量除 W异氯酸醋反应性基团数量的商再乘W100。本发明中的泡沫形成制剂优选在室溫下为液 体。 实施例
[00曰引通过W下实施例进一步举例说明本发明，但本发明不限于此。所有W "份"和"百分 比"给出的量应理解为按重量计，除非另有说明。
[0059] 制备本发明的结构隔热板用于测试。运些板(样品1 & 2)用在该板面之一上的1/2 英寸聚碳酸醋(MAKR0L0N，可购自Bayer Material Science)和在横向面上的薄（20密耳）钢 片材(样品1)或18密耳钢片材(样品2)构建，在所述面之间注入聚氨醋泡沫。图1显示了本发 明的结构隔热板20的聚碳酸醋面5,其包括聚氨醋或聚异氯脈酸醋泡沫10和金属层15。图2 举例说明了具有聚碳酸醋面25、聚氨醋或聚异氯脈酸醋泡沫30和金属层35的本发明的结构 隔热板40的侧视图。
[0060] 通过混合36.78份Polyol A(具有395毫克KOH/克的径基数和4的官能度的芳族胺 引发的聚酸多元醇，可获自Bayer MaterialScience)、18.35份化Iyol B(具有370-390毫克 KO H/克的径基数和5 . 8的官能度的基于薦糖的聚酸多元醇，可获自Bayer MaterialScience)、23.62份化Iyol C(具有240毫克KOH/克的径基数和2.0的官能度的芳族 聚醋多元醇共混物，可获自Stepan Co .)、1.67份含有大约45重量％乙二醇的有机硅氧烷泡 沫稳定剂(可W作为TEG0STAB B 8404获自Evonik)、0.35份叔胺催化剂(N，N'-二甲基环己 胺，可W作为POLYCAT 8获自Air ProductsXO.35份叔胺催化剂(五甲基二亚乙基S胺，可 W作为DESM0RAPID PV获自化ein Chemie Co巧oration)、1.76份水来制造该聚氨醋泡沫。 向该混合物中添加17.12份发泡剂（1，1，1，3,3-五氣丙烷，可^作为册(：-245'曰获自 化neywell)。该混合物随后与104.59份异氯酸醋（具有31.5%的NCO基团含量、2.8的官能度 和在25°C下196 m化? S的粘度的聚合二苯基甲烧二异氯酸醋，可W作为MONDUR MR商购自 Bayer MaterialScience as) Wl .046的A/I3比在大约20分钟的停留时间的情况下反应W使 得该泡沫粘合到该钢片材和聚碳酸醋片材上。
[0061] 该实验要确定：（A)在没有机械紧固件的情况下，聚碳酸醋片材是否将充分粘合到 聚氨醋泡沫上，和(B)评估所得板是否具有弹道特性。
[0062] 对于(A)，通过定向样品1或2使聚碳酸醋片材显示出粘合到聚氨醋泡沫上，使得聚 碳酸醋片材在顶表面上，仅抓持该板的聚碳酸醋片材边缘，随后用手剧烈摇动该板。聚碳酸 醋片材保持对两个样品的聚氨醋泡沫的粘附。在弹道测试过程中，要注意的是，用9毫米(弹 头称重8克)和.44马格南子弹(弹头称重15.6克)射击具有钢片材面的样品2,在聚碳酸醋片 材没有从该泡沫上脱离的情况下由钢片材一侧进入该板。类似地，在用.38特种弹头 (Winchester, 125 gr. JHP)射击后，用薄钢片材构成的样品1的聚碳酸醋片材也保持对该 泡沫的粘附。
[0063] 图4显示了在本发明的结构隔热板的钢片材中.44马格南子弹（左)和9毫米子弹 (右）的进入点。对于弹道测试，速度为1，448英尺/秒的.44马格南子弹完全穿过样品2。图6 显示了.44马格南子弹(顶部)和9毫米子弹(底部）由本发明的结构隔热板的聚碳酸醋侧的 出口点。由此，样品2的结构隔热板未能通过.44马格南子弹的运部分弹道测试。相反，具有 1，225英尺/秒的较低速度的较小的9毫米子弹未能穿过样品2。
[0064] 图3显示了在样品1的本发明的结构隔热板的钢片材中.38特种弹头的进入点。如 参照图3和5可W理解的那样，当用.38特种子弹从12英尺处射击样品1的板时，该板阻止子 弹穿过该板。图5显示了.38特种弹头由本发明的结构隔热板的聚碳酸醋侧的在右边的出口 点。如在图5的左侧中所示，9毫米弹头没有通过该板。在两种情况下（9毫米和.38特种弹 头），该板均通过弹道试验。
[0065] 因此，由于它们的构造材料，本发明的板是轻质的，并可W快速的方式用通常可用 的机械紧固件容易地组装成结构体。运样的机械紧固件包括但不限于螺钉、钉子、馴钉、互 补螺母与螺栓、凸舌(tabs )、肘钉、凸轮锁扣(camlocks )和类似的机械闭锁装置。
[0066] 可用于制造本发明的结构隔热板的各种实施方案的金属包括但不限于钢、侣、铁、 铜、锡、铅、儀、黄铜、铁、锋W及运些金属任意的合金。
[0067] 本发明人设想，本发明的板可W任选通过例如木材、金属和复合材料的材料加装 外框。可W由运样的板组装坚固的、隔热的、临时或永久的庇护所用于在多种情况和环境下 提供防护。
[0068] 在本发明的一些实施方案中，该板并入了信号防御膜，如美国专利号7,405,872、 7,295,368、7，177,075和6,859,310中所述的那些，其全部内容通过引用并入本文，其中组 装的庇护所用于构建敏感资料隔离设施（"SCIFs")。
[0069] 提供本发明的前述实施例用于说明而非限制的目的。对本领域技术人员明确的 是，本文中描述的实施方案可W在不偏离本发明的精神与范围的情况下W各种方式修改或 修订。本发明的范围由所附权利要求来量度。
[0070] 本文中描述的主题的各个方面列示在W下编号条款中： 1.结构隔热板，其包括金属片材、聚氨醋或聚异氯脈酸醋泡沫；W及聚碳酸醋片材、膜 或层压件。
[0071] 2.如条款1所述的结构隔热板，其中所述泡沫将金属片材粘接到聚碳酸醋片材、膜 或层压件上。
[0072] 3.如条款1所述的结构隔热板，其中该金属选自钢、侣、铁、铜、锡、铅、儀、黄铜、铁、 锋及其合金。
[0073] 4.如条款1所述的结构隔热板，其中该金属包含钢。
[0074] 5.如条款1所述的结构隔热板，其中该板具有防弹性。
[0075] 6.如条款1所述的结构隔热板，其中该板用选自木材、金属和复合材料的一种或多 种材料加装框架。
[0076] 7.如条款1所述的结构隔热板，其中该板通过一个或多个机械紧固件连接到框架 上。
[0077] 8.如条款1所述的结构隔热板，其中该泡沫包含聚氨醋。
[0078] 9.如条款1所述的结构隔热板，其中该泡沫包含聚异氯脈酸醋。
[0079] 10.如条款1所述的结构隔热板，进一步包括一个或多个信号防御膜。
[0080] 11.结构隔热板，包括通过聚氨醋或聚异氯脈酸醋泡沫粘接到聚碳酸醋片材、膜或 层压件上的金属片材。
[0081] 12.如条款11所述的结构隔热板，其中该金属选自钢、侣、铁、铜、锡、铅、儀、黄铜、 铁、锋及其合金。
[0082] 13.如条款11所述的结构隔热板，其中该金属包含钢。
[0083] 14.如条款11所述的结构隔热板，其中该板具有防弹性。
[0084] 15.如条款11所述的结构隔热板，其中该板用选自木材、金属和复合材料的一种或 多种材料加装框架。
[0085] 16.如条款11所述的结构隔热板，其中该板通过一个或多个机械紧固件连接到框 架上。
[0086] 17.如条款11所述的结构隔热板，其中该泡沫包含聚氨醋。
[0087] 18.如条款11所述的结构隔热板，其中该泡沫包含聚异氯脈酸醋。
[0088] 19.如条款11所述的结构，进一步包括一个或多个信号防御膜。
[0089] 20.包括多个结构隔热板的结构体，各板包括金属片材、聚氨醋或聚异氯脈酸醋泡 沫和聚碳酸醋片材、膜或层压件，其中该泡沫使该金属片材粘接到该聚碳酸醋片材、膜或层 压件上。
[0090] 21.如条款20所述的结构体，其中该金属选自钢、侣、铁、铜、锡、铅、儀、黄铜、铁、锋 及其合金。
[0091] 22.如条款20所述的结构体，其中该金属包含钢。
[0092] 23.如条款20所述的结构体，其中各板具有防弹性。
[0093] 24.如条款20所述的结构体，其中各板用选自木材、金属和复合材料的一种或多种 材料加装框架。
[0094] 25.如条款20所述的结构体，其中各板通过一个或多个机械紧固件连接到框架上。
[00M] 26.如条款20所述的结构体，其中该泡沫包含聚氨醋。
[0096] 27.如条款20所述的结构体，其中该泡沫包含聚异氯脈酸醋。
[0097] 28.如条款20所述的结构体，其中各板用选自木材、金属和复合材料的一种或多种 材料加装框架，并且其中有框板通过一个或多个机械紧固件固定在一起。
[0098] 29.如条款20所述的结构体，进一步包括一个或多个信号防御膜。
[0099] 30.包括多个结构隔热板的结构体，各板包括通过聚氨醋或聚异氯脈酸醋泡沫粘 接到聚碳酸醋片材、膜或层压件上的金属片材。
[0100] 31.如条款30所述的结构体，其中该金属选自钢、侣、铁、铜、锡、铅、儀、黄铜、铁、锋 及其合金。
[0101] 32.如条款30所述的结构体，其中该金属包含钢。
[0102] 33.如条款30所述的结构体，其中各板具有防弹性。
[0103] 34.如条款30所述的结构体，其中各板用选自木材、金属和复合材料的一种或多种 材料加装框架。
[0104] 35.如条款30所述的结构体，其中各板通过一个或多个机械紧固件连接到框架上。
[0105] 36.如条款30所述的结构体，其中各板用选自木材、金属和复合材料的一种或多种 材料加装框架，并且其中有框板通过一个或多个机械紧固件固定在一起。
[0106] 37.如条款30所述的结构体，其中该泡沫包含聚氨醋。
[0107] 38.如条款30所述的结构体，其中该泡沫包含聚异氯脈酸醋。
[0108] 39.如条款30所述的结构体，进一步包括一个或多个信号防御膜。
【主权项】
1. 结构隔热板，包括： 金属片材； 聚氨酯或聚异氰脲酸酯泡沫;和 聚碳酸酯片材、膜或层压件。2. 如权利要求1所述的结构隔热板，其中所述泡沫包含聚氨酯。3. 如权利要求1所述的结构隔热板，其中所述泡沫包含聚异氰脲酸酯。4. 如权利要求1所述的结构隔热板，其中所述泡沫使金属片材粘接到所述聚碳酸酯片 材、膜或层压件上。5. 如权利要求1所述的结构隔热板，其中所述金属选自钢、错、铁、铜、锡、铅、镍、黄铜、 钛、锌及其合金。6. 如权利要求1所述的结构隔热板，其中所述板具有防弹性。7. 如权利要求1所述的结构隔热板，其中所述板用选自木材、金属和复合材料的一种或 多种材料加装框架。8. 如权利要求1所述的结构隔热板，进一步包括一个或多个信号防御膜。9. 包括多个结构隔热板的结构体，各板包括金属片材、聚氨酯或聚异氰脲酸酯泡沫和 聚碳酸酯片材、膜或层压件，其中所述泡沫使所述金属片材粘接到所述聚碳酸酯片材、膜或 层压件上。10. 如权利要求9所述的结构体，其中所述金属选自钢、铝、铁、铜、锡、铅、镍、黄铜、钛、 锌及其合金。11. 如权利要求9所述的结构体，其中所述板具有防弹性。12. 如权利要求9所述的结构体，其中所述板用选自木材、金属和复合材料的一种或多 种材料加装框架。13. 如权利要求9所述的结构体，进一步包括一个或多个信号防御膜。
【文档编号】E04B1/80GK105829623SQ201480069672
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2014年12月17日
【发明人】R.A.派尔斯, K.英戈尔德
【申请人】科思创有限公司