用于防弹应用的低密度和高强度纤维玻璃的制作方法

专利名称：用于防弹应用的低密度和高强度纤维玻璃的制作方法
技术领域：
本发明涉及包含玻璃纤维的复合材料，其适用于高能冲击应用例如防弹或者防爆应用。
背景技术：
能够用于经受来自不同来源(例如射弹和爆炸压缩波)的高能冲击的材料获得了广泛的应用，包括民用和军用结构增强应用和带装甲的车辆应用。陶瓷板和增强的复合材料材料例如已经用于防护车辆不受 由于不同的爆炸装置引起的潜在损害。但是，预期在防弹应用中将表现出令人期望的性能的材料是非常困难的。多年来玻璃纤维已经被用于增强不同的聚合物树脂。用于增强应用的一些通常使用的玻璃组合物包括“E-玻璃”和“D-玻璃”族的组合物。另一种通常使用的玻璃组合物以商品名“S-2Glass”市售自AGY(Aiken，南卡罗莱纳州)。但是，用于高能冲击应用例如防弹或者防爆应用的用玻璃纤维增强聚合物树脂也不必然会产生具有其他令人期望的机械性能的复合材料。通常，玻璃纤维可以由通过位于轴衬中的小孔挤出的熔融玻璃细流来生产。由轴衬流出的熔融玻璃纤维是通过牵引该纤维直到达到期望的直径，来衰减到期望的直径，在此期间，该纤维冷却和凝固。这些冷却的纤维或者细丝然后可以用施胶剂涂覆，其可以赋予期望的性能。作为此处使用的，术语“施胶剂”指的是在成形后立即施用到纤维玻璃细丝上的涂料组合物，并且该术语可以与术语“胶结”、“施胶组合物”、“初始胶结”、“粘合剂组合物”和“粘合剂”交替使用。在它们形成和处理后，该胶结的玻璃纤维可以聚集成包含多个单纤维的捆或者原丝。类似的，捆或者原丝可以进一步聚集成包含多个捆或者原丝的粗纱。连续的原丝或者粗纱可以在线轴上卷绕来形成包。原丝或者粗纱的长度然后可以根据需要从该线轴上分配。

发明内容
本发明的各种实施方案总体涉及低密度和高强度玻璃纤维，和涉及到适用于防弹或者防爆应用的包含低密度和高强度玻璃纤维的纤维玻璃原丝、纱线、织物，复合材料和装甲板。在一种实施方案中，本发明的复合材料包含聚合物树脂和布置在该聚合物树脂中的多个玻璃纤维，其中该多个玻璃纤维至少之一包含含有下面的组分的玻璃组合物:SiO2 60-68 重量 ％;B2O3 7~12 重量 ％:Al2O3 9-15 重量 ％;MgO 8-15 重量 ％;CaO 0-4 重量％;Li2O 0-2 重量 ％ ；Na2O 0-1 重量0/0;K2O 0-1 重量 ％;
Fe2O3 0-1 重量 ％ ；F20-1 重量％;TiO2 0-2 重量 ％;和其他组分总共0-5重量％ ；其中(Li2CHNa2CHK2O)含量小于2重量％，其中MgO含量基于重量％是CaO含量的至少两倍，和其中该复合材料适用于防弹或者防爆应用。在另外一种实施方案中，本发明的复合材料包含聚合物树脂和布置在该聚合物树脂中的多个玻璃纤维，其中该多个玻璃纤维至少之一包含含有下面的组分的玻璃组合物:SiO2 53.5-77 重量 ％ ；B2O3 4.5-14.5 重量 ％ ；Al2O3 94.5-18.5 重量 ％ ；MgO 4-12.5 重量 ％ ；CaO 0-10.5 重量 ％ ；Li2O 0-4 重量％;Na2O 0-2 重量 ％ ；K2O0-1 重量 ％ ；Fe2O3 0-1 重量 ％ ；F20-2 重量 ％ ；TiO2 0-2 重量 ％;和其他组分总共0-5重量％ ；其中该复合材料适用于防弹或者防爆应用。在一些实施方案中，当通过美国国防部1997年12月的用于V5tl装甲防弹测试的测试方法标准MIL-STD-662F来测量时，本发明的复合材料在大约21b/ft2的面密度和大约5-6mm的厚度时能够表现出0.30 口径FSP V5tl值为至少大约900fps。在一些实施方案中，当通过美国国防部1997年12月的用于V5tl装甲防弹测试的测试方法标准MIL-STD-662F来测量时，本发明的复合材料在大约4.8-4.91b/ft2的面密度和大约13-13.5mm的厚度时能够表现出0.50 口径FSP V5tl值为至少大约1200fps。
在本发明的一些实施方案中能够使用的聚合物树脂包括环氧树脂。在一些实施方案中，该聚合物树脂可以包含下面的至少一种:聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚酰胺树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂、聚碳酸酯树脂、热塑性聚氨酯树脂、酚类树脂、聚酯树脂、乙烯基酯树脂和热固性聚氨酯树脂。在一些实施方案中，复合材料所用的多个玻璃纤维排布形成织物。用于本发明的复合材料的一些实施方案中的多个玻璃纤维是机织形成织物的。这样的织物在一些实施方案中可以包括平织织物、斜纹织物、网纹织物、缎织织物、缝编织物或者3D机织织物。本发明的一些实施方案涉及装甲板，其包含本发明的复合材料。这些和其他实施·方案将在下面的详细说明中更详细的讨论。
具体实施例方式在本说明书中，除非另有指示，表示说明书中所用的成分、反应条件等的量的全部数字被理解为在全部的情况中是用术语“大约”修正的。因此，除非有相反的指示，否则下面的说明书中阐明的数字参数是近似的，其可以根据本发明所寻求获得的期望的性能而变化。最起码，和并非打算使用等价原则来限制权利要求的范围，每个数字参数应当至少按照所报告的有效数字的数值和通过使用通常的四舍五入技术来解释。虽然阐明本发明宽的范围的数字范围和参数是近似的，但是在具体实施例中所述的数值为尽可能精确来报告的。但是任何数值本质上包含了由可应用的测试测量中存在的标准偏差所必然形成的误差。另外要注意的是，作为本说明书中所用的，单数形式“一个”、“一种”和“该”包括了复数指示物，除非明确的和毫无疑义的限制到一种指示物之外。已经开发了可纤维化的玻璃组合物，其提供了相对于标准的E-玻璃改进的电性能(即，低介电常数Dk和/或低耗散系数Df)，同时提供与以前的低Dk玻璃方案相比更有益于商业实践中的纤维成型的温度-粘度关系。这样的玻璃组合物描述在美国专利N0.7829490和2011年9月9日提交的美国专利申请序列号13/229012中，二者的内容在此以它们全部引入作为参考。描述在美国专利N0.7829490和美国专利申请序列号13/229012中的玻璃组合物的另一任选的方面是至少一些的该组合物可以用相对低的原料批次成本来商业制造。本发明的一些实施方案涉及包含玻璃纤维的复合材料。本发明的复合材料在一些实施方案中适用于高机械应力应用，包括但不限于高能冲击应用。在一些实施方案中，例如本发明的复合材料包含聚合物树脂和布置在该聚合物树脂中的多个玻璃纤维。在本发明的一些实施方案中有用的玻璃纤维可以表现出用于高能冲击应用例如防弹或者防爆应用的特别令人期望的性能。与包含E-玻璃的玻璃纤维相比，在本发明的一些实施方案中有用的玻璃纤维可以表现出高的应变失效、高强度和/或低纤维密度，该组合能够产生玻璃纤维增强的复合材料，其具有对于给定的纤维体积分数或者给定的复合材料性能来说具有更低的面密度。在一些实施方案中，本发明的复合材料可以适用于装甲应用。例如一些实施方案的复合材料可以用于装甲板的生产中。在一些实施方案中，本发明的复合材料可以形成板，其中当通过美国国防部1997年12月的用于V5tl装甲防弹测试的测试方法标准MIL-STD-662F来测量时(下文称作“MIL-STD-662F”，其整个内容在此引入作为参考)，该板在大约21b/ft2的板面密度和大约5-6_的板厚度时能够表现出0.30 口径FSP ( “破片模拟弹(fragment simulating projectile) ”)V5tl 值为至少大约 900 英尺 / 秒(fps)。在本文上下文中，术语“复合材料”一般指的是包含聚合物树脂和布置在该聚合物树脂中的多个玻璃纤维的材料，而术语“板”指的是具有片状物理尺度或者形状的复合材料。在其他实施方案中，本发明的复合材料可以形成板，其中当通过MIL-STD-662F测量时，该板在大约
4.8-4.91b/ft2的板面密度和大约13-13.5mm的板厚度时能够表现出0.50 口径FSP V50值为至少大约1200fps。因为V5tl值可以取决于板的面密度和板厚度，因此本发明的复合材料会具有不同的V5tl值，这取决于该板是如何构造的。本发明的一些实施方案的一个优点是提供了这样的复合材料，其具有比使用E-玻璃纤维合股的类似构造的复合材料更高的V5tl值。在一些实施方案中，本发明的复合材料包含聚合物树脂和布置在该聚合物树脂中的多个玻璃纤维，其中该多个玻璃纤维中至少之一包含含有下面组分的玻璃组合物:SiO2 60-68 重量 ％;B2O3 7-12 重量0/o;Al2O3 9-15 重量0/0;
MgO 8-15 重量 ％ ；CaO 0-4 重量 ％ ；Li2O 0-2 重量 ％ ；Na2O 0-1 重量 ％ ；K2O 0-1 重量 ％ ；Fe2O3 0-1 重量 ％ ；F20-1 重量 ％ ；TiO2 0-2 重量 ％;和其他组分总共0-5重量％ ；其中该复合材料适用于防弹或者防爆应用。在一些实施方案中，(Li2CHNa2CHK2O)含量可以小于2重量％和MgO含量基于重量％可以是CaO含量的至少两倍。在其他实施方案中，Li2O含量可以大于Na2O含量或者K2O含量。在一些实施方案中，本发明的复合材料包含聚合物树脂和布置在该聚合物树脂中的多个玻璃纤维，其中该多个玻璃纤维中至少之一包含含有下面组分的玻璃组合物:SiO2 53.5-77 重量 ％ ；B2O3 4.5~14.5 重量 ％ ；Al2O3 4.5-18.5 重量 ％ ；MgO 4-12.5 重量 ％ ；CaO 0-10.5 重量 ％ ；Li2O 0-4 重量 ％ ；Na2O 0-2 重量 ％;K2O 0-1 重量 ％ ；Fe2O3 0-1 重量 ％ ；F20-2 重量 ％ ；
TiO2 0-2 重量 ％;和其他组分总共0-5重量％ ；其中该复合材料适用于防弹或者防爆应用。在一些实施方案中，(Li2CHNa2CHK2O)含量可以小于2重量％和MgO含量可以是CaO含量的至少两倍，基于重量％。在其他实施方案中，Li2O含量可以大于Na2O含量或者K2O含量。这里公开了许多的其他玻璃组合物，并且本发明的其他实施方案涉及复合材料，其包含由这样的组合物所形成的多个玻璃纤维。本发明的一些实施方案涉及板例如装甲板，其包含本发明的复合材料。在一些实施方案中，本发明的复合材料可以形成板，其中当通过MIL-STD-662F来测量时，该板在大约21b/ft2的板面密度和大约5-6_的板厚度时能够表现出0.30 口径FSP V5tl值为至少大约900fps。在其他实施方案中，本发明的复合材料可以形成板，其中当通过MIL-STD-662F来测量时，该板会在大约21b/ft2的板面密度和大约5-6mm的板厚度时表现出0.30 口径FSPV5tl值为至少大约lOOOfps。在本发明仍然的其他实施方案中，复合材料可以形成板，其中当通过MIL-STD-662F来测量时，该板会在大约21b/ft2的板面密度和大约5_6mm的板厚度时表现出0.30 口径FSP V5tl值为至少大约llOOfps。在本发明的一些实施方案中，复合材料可以形成板，其中当通过MIL-STD-662F来测量时，该板会在大约21b/ft2的板面密度和大约5-6mm的板厚度时表现出0.30 口径FSP V50值为大约900fps_大约1140fps。在一些实施方案中，本发明的复合材料可以形成板，其中当通过MIL-STD-662F测量时，该板会在大约4.8-4.91b/ft2的板面密度和大约13-13.5mm的板厚度时表现出0.50 口径FSP V5tl值为至少大约1200fps。在本发明的其他实施方案中，复合材料可以形成板，其中当通过MIL-STD-662F测量时，该板会在大约4.8-4.91b/ft2的板面密度和大约13-13.5mm的板厚度时表现出0.50 口径FSP V5tl值为至少大约1300fps。在本发明仍然的其他实施方案中，复合材料可以形成板，其中当通过MIL-STD-662F测量时，该板会在大约4.8-4.91b/ft2的 板面密度和大约13-13.5mm的板厚度时表现出0.50 口径FSP V50值为至少大约1400fps。在本发明的一些实施方案中，复合材料可以形成板，其中当通过MIL-STD-662F测量时，该板会在大约4.8-4.91b/ft2的板面密度和大约13-13.5mm的板厚度时表现出0.50 口径FSP V5tl值为大约1200fps-大约1440fps。本发明的复合材料可以包含不同的聚合物树脂，这取决于期望的性能和应用。在本发明的一些实施方案中，复合材料包含聚合物树脂和布置在该聚合物树脂中的多个玻璃纤维，其中该多个玻璃纤维至少之一包含此处公开的玻璃组合物，该复合材料可以形成板，例如用于防弹或者防爆的装甲板，和该聚合物树脂包含环氧树脂。本发明的复合材料在一些实施方案中包含聚合物树脂和布置在该聚合物树脂中的多个玻璃纤维，其中该多个玻璃纤维至少之一包含此处公开的玻璃组合物，该复合材料可以形成板，例如用于防弹或者防爆的装甲板，和该聚合物树脂包含聚二环戊二烯树脂。在本发明的一些实施方案中，该聚合物树脂可以包含聚乙烯树脂，聚丙烯树脂，聚酰胺(包括尼龙)树脂，聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂，聚碳酸酯树脂，热塑性聚氨酯树脂，酚类树脂，聚酯树脂，乙烯基酯树脂，热固性聚氨酯树脂，氰酸酯树脂或者双马来酰亚胺树脂。在本发明的一些实施方案中，复合材料包含聚合物树脂和布置在该聚合物树脂中的多个玻璃纤维，其中该多个玻璃纤维至少之一包含此处公开的玻璃组合物，该复合材料可以形成板，例如用于防弹或者防爆的装甲板，和该多个玻璃纤维至少之一至少部分地涂覆有施胶组合物。在本发明的一些实施方案中，该施胶组合物可以是与该聚合物树脂相容的。在本发明的一些实施方案中，复合材料包含聚合物树脂和布置在该聚合物树脂中的多个玻璃纤维，其中该多个玻璃纤维至少之一包含此处公开的玻璃组合物，该复合材料可以形成板，例如用于防弹或者防爆的装甲板，和该多个玻璃纤维排布形成织物。在本发明的一些包含多个玻璃纤维排布形成织物的实施方案中，该复合材料可以形成板，其中当通过MIL-STD-662F来测量时，该板会在大约21b/ft2的板面密度和大约5_6mm的板厚度时表现出0.30 口径FSP V5tl值为至少大约lOOOfps。在本发明的其他包含多个玻璃纤维排布形成织物的实施方案中，该复合材料可以形成板，其中当通过MIL-STD-662F来测量时，该板会在大约21b/ft2的板面密度和大约5-6_的板厚度时表现出0.30 口径FSP V5tl值为至少大约llOOfps。在本发明的仍然其他包含多个玻璃纤维排布形成织物的实施方案中，该复合材料可以形成板，其中当通过MIL-STD-662F来测量时，该板会在大约21b/ft2的板面密度和大约5-6mm的板厚度时表现出0.30 口径FSP V50值为大约900fps_大约1140fps。在本发明的一些包含多个玻璃纤维排布形成织物的实施方案中，该复合材料可以形成板，其中当通过MIL-STD-662F测量时，该板会在大约4.8-4.91b/ft2的板面密度和大约13-13.5mm的板厚度时表现出0.50 口径FSP V5tl值为至少大约1200fps。在本发明的其他包含多个玻璃纤维排布形成织物的实施方案中，该复合材料可以形成板，其中当通过MIL-STD-662F测量时，该板会在大约4.8-4.91b/ft2的板面密度和大约13-13.5mm的板厚度时表现出0.50口径FSP V5tl值为至少大约1300fps。在本发明的仍然的其他包含多个玻璃纤维排布形成织物的实施方案中，该复合材料可以形成板，其中当通过MIL-STD-662F测量时，该板会在大约4.8-4.91b/ft2的板面密度和大约13-13.5mm的板厚度时表现出0.50 口径FSP V50值为至少大约1400fps。在本发明的一些包含多个玻璃纤维排布形成织物的实施方案中，该复合材料可以形成板，其中当通过MIL-STD-662F测量时，该板会在大约4.8-4.91b/ft2的板面密度和大约13-13.5mm的板厚度时表现出0.50 口径FSP V50值为大约1200fps_大约1440fpso 在本发明的一些包含多个玻璃纤维排布形成织物的实施方案中，该多个玻璃纤维机织形成织物。在本发明的其他实施方案中，该玻璃纤维织物包括平织织物、斜纹织物、网纹织物、缎织织物、缝编织物(也称作非压接织物)或者“三维”机织织物。在本发明的一些包含多个玻璃纤维排布形成织物的实施方案中，该聚合物树脂包含环氧树脂。在本发明的一些包含多个玻璃纤维排布形成织物的实施方案中，该聚合物树脂包括聚二环戊二烯树脂。在本发明的一些实施方案中，该聚合物树脂包括聚乙烯树脂，聚丙烯树脂，聚酰胺(包括尼龙)树脂，聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂，聚碳酸酯树脂，热塑性聚氨酯树脂，酚类树脂，聚酯树脂，乙烯基酯树脂，热固性聚氨酯树脂，氰酸酯树脂或者双马来酰亚胺树脂。在本发明中有用的玻璃纤维可以通过本领域技术人员已知的任何合适的方法来制造，例如但不限于此上所述的方法。在本发明中有用的玻璃纤维织物通常可以通过本领域技术人员已知的任何合适的方法来制造，例如但不限于将纬线纱线(也称作“纬纱”)交织到多个经纱中。这样的交织可以如下来完成:将经纱以大体平行的、平面阵列来布置到织布机上，和其后以预定的重复图案将纬线纱线送过经纱之上和之下，来将该纬线纱线机织到经纱中。所用的图案将取决于期望的织物式样。经纱通常可以使用本领域技术人员已知的技术来制备。经纱可以通过从轴衬或者喷纺机来衰减多个熔融玻璃流而形成。其后，将施胶组合物施用到单个玻璃纤维上，并且将纤维聚集在一起来形成原丝。该单端原丝随后可以通过将几个端聚集在一起，并且提供低度加捻来加工成合股的粗纱，有时候，用水或者蒸汽处理来提高捆的整体性。该聚集的多端原丝然后可以卷绕到3”纸板线轴上。在这一点，线轴可以通过将原丝端系到传统的刺射(rapier)织布机中，用于将织物机织成预定的式样，而用于经线或者纬线供料。本发明的复合材料可以通过本领域技术人员已知的任何合适的方法来制备，例如但不限于真空辅助树脂灌注模制，挤出混合，压缩模制，树脂转移模制，反应注塑模制和拉剂成型。本发明的复合材料可以使用本领域技术人员已知的这样的模制技术来制备。本发明的一些复合材料可以使用真空辅助树脂灌注技术来制造，如此处进一步描述的。本发明的堆叠的玻璃纤维织物可以切割成期望的尺寸，并且置于有机硅释放处理的玻璃桌上。该堆叠体然后可以用剥离片层覆盖，安装流动增强介质，和使用尼龙装袋膜来真空装袋。接着，所谓的“存储物(lay up)”可以受到大约27英寸Hg的真空压力。另外地，该聚合物树脂(其打算用纤维玻璃织物增强)可以使用本领域技术人员已知的用于具体树脂的技术来制备。例如对于一些聚合物树脂来说，适当的树脂(例如胺可固化的环氧树脂)可以与适当的固化剂(例如用于胺可固化环氧树脂的胺)以树脂制造商推荐的比例或者本领域技术人员已知的比例来混合。该合并的树脂然后可以在真空室脱气30分钟，并且灌注穿过织物预成品，直到实现织物堆叠体的基本上完全的浸湿。在这时，所述的工具设定为大约45-50°C的温度24小时。所形成的刚性复合材料可以然后脱模，并且在可编程的对流炉中，在大约250 T后固化4小时。但是，作为本领域技术人员已知的，不同的参数例如脱气时间、加热时间和后固化条件可以基于所用的具体的树脂系统而变化，并且本领域技术人员理解如何基于具体的树脂系统来选择这样的参数。在本发明的一些实施方案中(这里聚合物树脂包括聚二环戊二烯)，这样的复合材料也可以使用下面所述的真空辅助树脂灌注技术来制造。本发明的堆叠的玻璃纤维织物可以切割成期望的尺寸，并且置于有机硅释放处理的玻璃桌上。该堆叠体然后可以用剥离片层覆盖，安装流动增强介质，和使用尼龙装袋膜来真空装袋。接着，所谓的“存储物(layup)”可以受到大约27英寸Hg的真空压力。另外地，该聚二环戊二烯树脂(其打算用纤维玻璃织物增强)可以使用本领域技术人员已知的技术来制备。例如对于聚二环戊二烯树脂来说，以PDCro供应商推荐的比例或者本领域技术人员已知的比例，将该树脂与适量的催化剂和在一些情况中阻聚剂混合。该DCPD树脂然后可以在真空室脱气30分钟，并且灌注穿过织物预成品，直到实现织物堆叠体的基本上完全的浸湿。在这时，所述的工具设定为大约120°C的温度高达4小时。所形成的刚性复合材料可以然后脱模，但是，作为本领域技术人员已知的，不同的参数例如脱气时间、加热时间和后固化条件可以基于所用的具体的树脂系统而变化，并且 本领域技术人员理解如何基于具体的树脂系统来选择这样的参数。如上所述，本发明的复合材料可以包含多个玻璃纤维。适用于本发明的玻璃纤维可以具有本领域技术人员已知的任何适当的直径，这取决于期望的应用。适用于本发明的一些实施方案的玻璃纤维的直径是大约5-大约12 μ m。适用于本发明的其他实施方案的玻璃纤维的直径是大约6 μ m。例如在一些实施方案中(这里玻璃纤维打算用于高能冲击应用例如防弹或者防爆应用所用的复合材料中)，该玻璃纤维的直径可以是大约6 μ m,虽然也可以使用其他玻璃纤维直径。另外，适用于本发明的玻璃纤维和玻璃纤维原丝可以包含多种玻璃组合物。一些实施方案的这样的玻璃纤维和纤维玻璃原丝是如上所述的，并且其他在下面描述。如上所述，适用于本发明的一些实施方案的玻璃纤维或者纤维玻璃原丝的一个例子包含玻璃组合物，其包含:SiO2 60-68 重量 ％ ；B2O3 7_12 重量 ％ ；Al2O3 9-15 重量0/0;MgO 8-15 重量 ％ ；CaO 0-4 重量 ％ ；Li2O 0-2 重量 ％ ；Na2O 0-1 重量 ％ ；K2O 0-1 重量 ％;Fe2O3 0-1 重量 ％;F2 0-1 重量0/0;TiO2 0-2 重量 ％;和其他组分总共0-5重量％。适用于本发明的一些实施方案的玻璃纤维或者纤维玻璃原丝的另一例子包含玻璃组合物，其包含:SiO2 60-68 重量 ％;B2O3 7-12 重量 ％;Al2O3 9-15 重量0/0;MgO 8-15 重量 ％;CaO 0-4 重量 ％;Li2O >0-2 重量 ％;Na2O 0-1 重量 ％;K2O 0-1 重量 ％;Fe2O3 0-1 重量％;F20-1 重量％;TiO2 0-2 重量 ％;和其他组分总共0-5重量％ ；其中Li2O含量大于Na2O含量或者大于K2O含量。在其他实施方案中，CaO含量是0-3重量％。在仍然的其他实施方案，CaO含量是0-2重量％。在一些实施方案中，CaO含量是0-1重量％。在本发明的一些实施方案中，MgO含量是8-13重量％。在其他实施方案中，MgO含量是9-12重量％。在一些实施方案中，TiO2含量是0-1重量％。在一些实施方案中，B2O3含量不大于10重量％。在本发明的一些实施方案中，Al2O3含量是9-14重量％。在其他实施方案中，Al2O3含量是10-13重量％。在一些实施方案中，(Li2CHNa2CHK2O)含量小于2重量％。在一些实施方案中，该组合物包含0-1重量％的BaO和0-2重量％的ZnO。在其他实施方案中，该组合物基本上不含BaO和基本上不含ZnO。在一些实施方案中，其他组分(如果有的话)的存在总量是0-2重量％。在其他实施方案中，其他组分(如果有的话)的存在总量是0-1重量％。在一些实施方案中，Li2O含量是0.4-2.0重量％。在包含1^20含量为0.4-2.0重量％的其他实施方案中，Li2O含量大于(Na2CHK2O)含量。适用于本发明的一些实施方案的玻璃纤维或者纤维玻璃原丝的另一例子包含玻璃组合物，其包含SiO2 60-68 重量 ％;B2O3 7-13 重量 ％;Al2O3 9-15 重量 ％;MgO8-15 重量0/0;CaO0-4 重量 ％; Li2O 0-2 重量 ％;Na2O 0-1 重量 ％ ;K2O0-1 重量 ％;Fe2O3 0-1 重量 ％ ;F2O-1 重量 ％ ;和TiO2 0-2 重量0/0。在一些实施方案中，该玻璃组合物的特征在于相对低含量的CaO,例如处于大约0-4重量％。在仍然的其他实施方案中，CaO含量可以处于大约0-3重量％。在一些实施方案中，MgO含量是CaO含量的双倍(基于重量％)。本发明的一些实施方案的MgO含量可以大于大约6.0重量％,和在其他实施方案中，MgO含量可以大于大约7.0重量％。适用于本发明的一些实施方案的一些玻璃组合物的特征在于存在小于1.0重量％的BaO。在其中仅仅存在痕量的杂质量的BaO的那些实施方案中，BaO含量的特征可以是不大于0.05重量％。适用于本发明的一些实施方案的玻璃纤维或者纤维玻璃原丝的另一例子包含玻璃组合物，其包含SiO2 60-68 重量 ％;B2O3 7-12 重量 ％;Al2O3 9-15 重量0/0;MgO 8-15 重量 ％ ；CaO 0-4 重量 ％ ；Li2O >0-2 重量 ％;Na2O 0-1 重量 ％ ;K2O 0-1 重量 ％;Fe2O3 0-1 重量％;F20-1 重量％;TiO2 0-2 重量 ％;和其他组分总共0-5重量％ ；其中Li2O含量大于Na2O含量或者大于K2O含量,和其中选择所述成分来提供介电常数(Dk)在IMHz频率小于6.7的玻璃。在其他实施方案中，选择所述成分来提供介电常数(Dk)在IMHz频率小于6的玻璃。在仍然的其他实施方案中，选择所述成分来提供介电常数(Dk)在IMHz频率小于5.8的玻璃。在一些实施方案中，选择所述成分来提供介电常数(Dk)在IMHz频率小于5.6的玻璃。适用于本发明的一些实施方案的玻璃组合物的成分可以基于期望的成型温度(定义为粘度是1000泊时的温度)和/或期望的液相线温度来选择。在一些实施方案中，适用于本发明的玻璃纤维或者纤维玻璃原丝包含玻璃组合物，其包含SiO2 60-68 重量 ％;B2O3 7-12 重量 ％;Al2O3 9-15 重量 ％;MgO 8-15 重量0/0;CaO 0-4 重量 ％;Li2O >0-2 重量 ％;Na2O 0-1 重量0/o ;K2O 0-1 重量 ％;Fe2O3 0-1 重量0/o ;F20-1 重量0/o;TiO2 0-2 重量 ％;和其他组分总共0-5重量％;其中Li2O含量大于Na2O含量或者大于K2O含量，和其中选择所述成分来提供在1000泊粘度时的成型温度Tf不大于1370°C。在其他实施方案中，选择所述成分来提供在1000泊粘度时的成型温度Tf不大于1320°C。在仍然的其他实施方案中，选择所述成分来提供在1000泊粘度时的成型温度Tf不大于1300°C。在一些实施方案中，选择所述成分来提供在1000泊粘度时的成型温度Tf不大于1290°C。在一些实施方案中，选择所述成分来提供在1000泊粘度时的成型温度Tf不大于1370°C和液相线温度IY至少低于该成型温度55°C。在其他实施方案中，选择所述成分来提供在1000泊粘度时的成型温度Tf不大于1320°C和液相线温度 Υ至少低于该成型温度55°C。在仍然的其他实施方案中，选择所述成分来提供在1000泊粘度时的成型温度Tf不大于1300°C和液相线温度IY至少低于该成型温度55°C。在一些实施方案中，选择所述成分来提供在1000泊粘度时的成型温度Tf不大于1290°C和液相线温度 Υ至少低于成型温度55°C。适用于本发明的一些实施方案的玻璃纤维或者纤维玻璃原丝的另外的例子包含玻璃组合物，其包含B2O3 小于 12 重量 ％;Al2O3 9-15 重量 ％;MgO 8-15 重量 ％ ；CaO 0-4 重量 ％ ；
SiO2 60-68 重量 ％;Li2O >0-2 重量 ％;Na2O 0-1 重量 ％ ;
K2O 0-1 重量 ％;Fe2O3 0-1 重量 ％ ;F20-1 重量 ％;和TiO2 0-2 重量 ％;其中该玻璃表现出介电常数(Dk)小于6.7和在1000泊粘度不大于1370°C的成型温度(Tf),和其中Li2O含量大于Na2O含量或者大于K2O含量。在一些实施方案中，CaO含
量是0~1重量％。适用于本发明的一些实施方案的玻璃纤维或者纤维玻璃原丝的另一例子包含玻璃组合物，其包含SiO2 60-68 重量 ％;B2O3 7-12 重量 ％;Al2O3 9-15 重量 ％;MgO 8-15 重量0/0;CaO 0-3 重量 ％ ；

Li2O 0.4-2 重量 ％;Na2O 0-1 重量 ％;K2O 0-1 重量 ％;Fe2O3 0-1 重量 ％ ;F2O-1 重量 ％ ;和TiO2 0-2 重量 ％;其中该玻璃表现出介电常数(Dk)小于5.9和成型温度(Tf)在1000泊粘度不大于13000C，和其中Li2O含量大于Na2O含量或者大于K2O含量。适用于本发明的一些实施方案的玻璃纤维或者纤维玻璃原丝的另一例子包含玻璃组合物,其基本组成为SiO2 60-68 重量 ％;B2O3 7-11 重量 ％;Al2O3 9-13 重量％;MgO 8-13 重量％;CaO 0-3 重量 ％;Li2O 0.4-2 重量 ％;Na2O 0-1 重量 ％ ;K2O 0-1 重量 ％;(Na20+K20+Li20) 0-2 重量 ％ ；Fe2O3 0-1 重量 ％ ;F2O-1 重量 ％ ;和TiO2 0-2 重量 ％;其中Li2O含量大于Na2O含量或者大于K2O含量。在一些实施方案中，CaO含量是0-1重量％。在包含CaO含量为0-1重量％的一些实施方案中，B2O3含量不大于10重量％。适用于本发明的一些实施方案的玻璃纤维或者纤维玻璃原丝的另一例子包含玻璃组合物，其包含SiO2 60-68 重量 ％;B2O3 7-10 重量 ％ ；Al2O3 9-15 重量 ％;MgO 8-15 重量 ％ ；CaO 0-4 重量 ％ ；Li2O >0-2 重量 ％ ；Na2O 0-1 重量 ％ ；K2O 0-1 重量 ％ ；Fe2O3 0-1 重量 ％ ；F20-1 重量％;TiO2 0-2 重量 ％;和其他组分0-5重量％ ；其中Li2O含量大于Na2O含量或者大于K2O含量。在一些实施方案中,选择所述成分来提供介电常数(Dk)在IMHz频率小于6.7的玻璃。在其他实施方案中，选择所述成分来提供介电常数(Dk)在I MHz频率小于6的玻璃。在仍然的其他实施方案中，选择所述成分来提供介电常数(Dk)在IMHz频率小于5.8的玻璃。在一些实施方案中，选择所述成分来提供介电常数(Dk)在IMHz频率小于5.6的玻璃。适用于本发明的一些实施方案的玻璃纤维或者纤维玻璃原丝的另一例子包含玻璃组合物，其包含:SiO2 53.5-77 重量 ％;B2O3 4.5-14.5 重量 ％;Al2O3 4.5-18.5 重量 ％;MgO4-12.5 重量 ％;CaO0-10.5 重量 ％;Li2O 0-4 重量 ％ ；Na2O 0-2 重量 ％ ;K2O0-1 重量 ％ ；Fe2O3 0-1 重量 ％ ；F20-2 重量 ％ ；TiO2 0-2 重量 ％;和其他组分总共0-5重量％。适用于本发明的一些实施方案的玻璃纤维或者纤维玻璃原丝的另一例子包含玻璃组合物，其包含:SiO2 60-77 重量 ％ ；B2O3 4.5-14.5 重量 ％ ；Al2O3 4.5-18.5 重量 ％ ；MgO8-12.5 重量 ％;CaO0-4 重量 ％ ；
Li2O0-3 重量 ％ ；Na2O0-2 重量 ％ ；K2O0-1 重量 ％ ；Fe2O30-1 重量 ％ ；F20-2 重量 ％ ；TiO20-2 重量 ％;和其他组分总共0-5重量％。适用于本发明的一些实施方案的玻璃纤维或者纤维玻璃原丝的另一例子包含玻璃组合物，其包含:SiO2至少 60 重量 ％;B2O35-11 重量 ％;Al2O35-18 重量 ％ ；MgO5-12 重量 ％ ；

CaO0-10 重量 ％ ；Li2O0-3 重量 ％ ；Na2O0-2 重量 ％ ；K2O0-1 重量 ％ ；Fe2O30-1 重量 ％ ；F20-2 重量 ％ ；TiO20-2 重量 ％;和其他组分总共0-5重量％。适用于本发明的一些实施方案的玻璃纤维或者纤维玻璃原丝的另一例子包含玻璃组合物，其包含:SiO260-68 重量 ％ ；B2O35-10 重量 ％ ；Al2O310-18 重量 ％ ；MgO8-12 重量 ％ ；CaO0-4 重量 ％ ；Li2O0-3 重量 ％ ；Na2O0-2 重量 ％ ；K2O0-1 重量 ％;Fe2O30-1 重量 ％ ；F20-2 重量 ％ ；TiO20-2 重量 ％;和其他组分总共0-5重量％。适用于本发明的一些实施方案的玻璃纤维或者纤维玻璃原丝的另一例子包含玻璃组合物，其包含:SiO262-68 重量 ％ ；B2O37_9 重量 ％ ；
Al2O3 11-18 重量 ％;MgO8-11 重量 ％;CaO1-2 重量 ％;Li2O1-2 重量 ％ ；Na2O 0-0.5 重量 ％ ；K2O0-0.5 重量 ％ ；Fe2O3 0-0.5 重量 ％ ；F20.5-1 重量 ％ ；TiO20-1 重量 ％;和其他组分总共0-5重量％。适用于本发明的一些实施方案的玻璃纤维或者纤维玻璃原丝的另一例子包含玻璃组合物，其包含:SiO2 62-68 重量 ％ ；B2O3 小于大约9重量％ ；Al2O3 10-18 重量 ％ ；MgO8-12 重量 ％ ;和CaO0-4 重量 ％ ；其中该玻璃表现出介电常数(Dk)小于6.7和在1000泊粘度不大于1370°C的成型温度(Tf)。适用于本发明的一些实施方案的玻璃纤维或者纤维玻璃原丝的另一例子包含玻璃组合物，其包含:B2O3 小于 14 重量 ％ ；Al2O3 9-15 重量0/0;MgO8-15 重量 ％ ；CaO0-4 重量 ％ ;和SiO260-68 重量 ％;其中该玻璃表现出介电常数(Dk)小于6.7和在1000泊粘度时不大于1370°C的成型温度(Tf)。适用于本发明的一些实施方案的玻璃纤维或者纤维玻璃原丝的另一例子包含玻璃组合物，其包含:B2O3小于 9 重量 ％ ；Al2O3 11-18 重量0/0;MgO8-11 重量0/0;CaO1-2 重量 ％ ;和SiO262-68 重量 ％ ；其中该玻璃表现出介电常数(Dk)小于6.7和在1000泊粘度时不大于1370°C的成型温度(Tf)。适用于本发明的一些实施方案的玻璃纤维或者纤维玻璃原丝的另一例子包含玻璃组合物，其包含:
SiO260-68 重量 ％;B2O37-13 重量 ％;Al2O3 9-15 重量 ％;MgO8-15 重量 ％ ；CaO0-3 重量 ％ ；Li2O 0.4-2 重量 ％ ；Na2O 0-1 重量 ％ ；K2O0-1 重量 ％ ；Fe2O3 0-1 重量 ％ ；F2O-1 重量 ％ ;和TiO20-2 重量 ％;其中该玻璃表现出介电常数(Dk)小于5.9和在1000泊粘度时不大于1300°C的成型温度(Tf)。适用于本发明的一些实施方案的玻璃纤维或者纤维玻璃原丝的另一例子包含玻璃组合物，其包含 :
SiO260-68 重量 ％;B2O3 7-11 重量 ％;Al2O3 9-13 重量％;MgO8-13 重量 ％;CaO0-3 重量 ％;Li2O 0.4-2 重量 ％;Na2O 0-1 重量 ％ ；K2O0-1 重量 ％;(Na20+K20+Li20) 0-2 重量 ％ ；Fe2O3 0-1 重量 ％ ；F2O-1 重量 ％ ;和TiO20-2 重量 ％。除了或者代替上述的本发明的特征，一些实施方案的此处所述的玻璃组合物可以用于提供耗散系数(Df)低于标准的电子E-玻璃的玻璃。在一些实施方案中,Df在IGHz时可以不大于0.0150，和在其他实施方案中在IGHz时不大于0.0100。在一些实施方案的玻璃组合物中，Df在IGHz时不大于0.007，和在其他实施方案中在IGHz时不大于0.003，和在仍然的其他实施方案中在IGHz时不大于0.002。在一些实施方案中，能够用于玻璃纤维或者纤维玻璃原丝中的玻璃组合物的特征在于相对低含量的CaO,例如处于大约0-4重量％。在仍然的其他实施方案中，CaO含量可以处于大约0-3重量％。在仍然的其他实施方案中，CaO含量可以处于大约0-2重量％。通常，使得CaO含量最小化产生了电性能的改进，并且CaO含量在一些实施方案中已经降低到这样低的水平，以至于它可以被认为是任选的成分。在一些其他实施方案中，CaO含量可以处于大约1-2重量％。另一方面，这种类型的玻璃的MgO含量是相对高的，其中在一些实施方案中，MgO含量是CaO含量的双倍(基于重量％)。一些实施方案的MgO含量可以大于大约5.0重量％，和在其他实施方案中MgO含量可以大于8.0重量％。在一些实施方案中，组合物特征在于MgO含量例如处于大约8-13重量％。在仍然的其他实施方案中，MgO含量可以处于大约9-12重量％。在一些其他实施方案中，MgO含量可以处于大约8-12重量％。在仍然的一些其他实施方案中，MgO含量可以处于大约8-10重量％。在一些实施方案中，能够用于玻璃纤维或者纤维玻璃原丝中的组合物的特征在于(MgO+CaO)含量，其例如小于16重量％。在仍然的其他实施方案中，(MgO+CaO)含量小于13重量％。在一些其他实施方案中，(MgO+CaO)含量是7-16重量％。在仍然的一些其他实施方案中，(MgO+CaO)含量可以处于大约10-13重量％。在仍然的一些其他实施方案，该组合物的特征可以在于(MgO+CaO)/(Li2CHNa2CHK2O)含量比处于大约9.0。在某些实施方案中，Li2O/(MgO+CaO)含量比可以处于大约0-2.0。在仍然的一些其他实施方案中，Li2O/(MgO+CaO)含量比可以处于大约1_2.0。在某些实施方案中，Li2O/(MgO+CaO)含量比可以处于大约1.0。在一些其他实施方案中，(Si02+B203)含量可以处于70-76重量％。在仍然的其他实施方案中，(Si0·2+B203)含量可以处于70重量％。在其他实施方案中，(Si02+B203)含量可以处于73重量％。在仍然的其他实施方案中，Al2O3的重量％与B2O3的重量％之比处于1-3。在一些其他实施方案中，Al2O3的重量％与B2O3的重量％之比处于1.5-2.5。在某些实施方案中，SiO2含量处于65-68重量％。如上所述，现有技术的一些低Dk组合物具有需要包括大量的BaO的缺点，并且要注意的是，在本发明所用的一些实施方案的玻璃组合物中不需要BaO。虽然本发明有利的电和制造性能不排除BaO的存在，但是缺少有意包括的BaO可以被认为是本发明的一些实施方案的另一优点。因此，本发明的实施方案的特征可以在于存在小于1.0重量％的BaO。在其中仅仅存在痕量的杂质量的那些实施方案中，BaO含量可以表征为不大于0.05重量％。能够用于本发明一些实施方案中的组合物包括这样的B2O3，其量小于现有技术的方案(其依赖高B2O3来实现低Dk)。这导致了明显的成本节约。在一些实施方案中，B2O3含量需要不大于13重量％或者不大于12重量％。本发明的一些实施方案还落入电子E-玻璃的ASTM定义中，S卩，不大于10重量％的民03。在一些实施方案中，所述组合物的特征在于B2O3含量例如处于大约5-11重量％。在一些实施方案中，B2O3含量可以是6-11重量％。B2O3含量在一些实施方案中可以是6-9重量％。在一些实施方案中，B2O3含量可以是5-10重量％。在一些其他实施方案中，B2O3含量不大于9重量％。在仍然的一些其他实施方案中，B2O3含量不大于8重量％。在一些实施方案中，能够用于本发明的一些实施方案中的组合物的特征在于Al2O3含量例如处于大约5-18重量％。Al2O3含量在一些实施方案中可以是9-18重量％。在仍然的其他实施方案中，Al2O3含量是大约10-18重量％。在一些其他实施方案中，Al2O3含量是大约10-16重量％。在仍然的一些其他实施方案中，Al2O3含量是大约10-14重量％。在某些实施方案中，Al2O3含量是大约11-14重量％。在一些实施方案中，Li2O是任选的成分。在一些实施方案中，所述组合物的特征在于Li2O含量例如处于大约0.4-2.0重量％。在一些实施方案中，Li2O含量大于(Na2CHK2O)含量。在一些实施方案中，(Li2CHNa2CHK2O)含量不大于2重量％。在一些实施方案中，(Li20+Na20+K20)含量处于大约1_2重量％。在某些实施方案中，本发明的组合物特征在于TiO2含量例如是大约0-1重量％。在上述组合物的一些实施方案中，所述成分是成比例的，来产生介电常数低于标准E-玻璃的玻璃。相对于用于相当的标准电子E-玻璃，这在IMHz频率可以小于大约6.7。在其他实施方案中，介电常数(Dk)在IMHz频率可以小于6。在其他实施方案中，介电常数(Dk)在IMHz频率可以小于5.8。另外的实施方案表现出介电常数(Dk)在IMHz频率小于
5.6或者甚至更低。在其他实施方案中，介电常数(Dk)在IMHz频率可以小于5.4。在仍然的其他实施方案中，介电常数(Dk)在IMHz频率可以小于5.2。在仍然的其他实施方案中，介电常数(Dk)在IMHz频率可以小于5.0。上述组合物还可以具有有益于玻璃纤维的实际的商业制造的令人期望的温度-粘度关系。与现有技术的D-玻璃类型的组合物相比，通常需要较低的温度来制造纤维。该令人期望的特性可以通过多种方式来表达，并且它们可以通过此处所述的一些实施方案的组合物单个的或者组合的来获得。例如，可以制造处于上述范围内的某些玻璃组合物，其表现出在1000泊粘度不大于1370°C的成型温度(Tf)。一些实施方案的Tf不大于1320°C或者不大于1300°C或者不大于1290°C或者不大于1260°C或者不大于1250°C。这些组合物还可以包括玻璃，在其中成型温度和液相线温度OY)之间的差为正的，和在一些实施方案中，成型温度至少比液相线温度高55°C，这有利于由这些玻璃组合物来商业制造纤维。通常，将用于形成玻璃纤维或者纤维玻璃原丝的玻璃组合物的碱性氧化物的含量最小化能够帮助降低Dk。在其中期望对Dk降低进行优化的那些实施方案中，总碱性氧化物的含量可以不大于玻璃组合物的2重量％。在一些实施方案中，已经发现在这一点上，将Na2O和K2O最小化比Li2O更有效。碱性氧化物的存在通常导致降低了成型温度。所以，在本发明的其中优先提供相对低的成型温度的那些实施方案中，所包括的Li2O是明显量的，例如至少0.4重量％。为此目的,在一些实施方案中，Li2O含量大于Na2O或者大于K2O含量，和在其他实施方案中，Li2O含量大于Na2O和K2O含量之和，在一些实施方案中，是它们的两倍或者更多倍。在一些实施方案中，一个有利的方面是依靠纤维玻璃工业中标准的成分，并且避免大量的它的原材料源很昂贵的成分。对于这个方面，可以包括除了玻璃的成分定义中明确给出的那些之外的成分(即使它们不是必需的)，但是总量要不大于5重量％。这些任选的成分包括熔融助剂、澄清剂、着色剂、痕量杂质和玻璃制造领域技术人员已知的其他添加齐U。相对于一些现有技术的低Dk玻璃，在本发明的组合物中BaO不是必需的，但是不排除可以包括少量的Ba0(例如高到大约I重量％)。同样，在本发明中大量的ZnO不是必需的，但是在一些实施方案中也可以包括少量(例如高到大约2.0重量％)。在其中任选的成分最少的本发明的那些实施方案中，任选的成分总量不大于2重量％或者不大于I重量％。可选择的，本发明的一些实施方案可以据称基本上由所述的成分组成。批次成分和它们的成本的选择主要取决于它们的纯度要求。典型的市售成分(例如用于制造E-玻璃的成分)包含处于不同化学形式的Na20、K2O, Fe2O3或者FeO、SrO、F2,TiO2, SO3等杂质。来自这些杂质的大部分阳离子将通过与玻璃中的SiO2和/或B2O3形成非桥连性氧，而提高玻璃的Dk。

硫酸盐(以503表示)也可以作为精炼剂而存在。少量的杂质也可以来自原材料或者来自于熔融加工过程中的污染物，例如SrO、BaO、C12、P205、Cr2O3或者NiO(不限于这些具体的化学品形式)而存在。其他精炼剂和/或加工助剂也可以存在例如As2O3、MnO、MnO2、Sb2O3或者SnO2 (不限于这些具体的化学品形式)。这些杂质和精炼剂在存在时每个典型的存在量小于总玻璃组合物的0.5重量％。任选的，元素周期表的稀土元素族的元素可以加入到本发明的组合物，包括原子数21 (Sc) >39 (Y)和57 (La)-71 (Lu)。它们可以充当加工助剂或者用于改进玻璃的电、物理(热学和光学)、机械和化学性能。该稀土添加剂可以以初始的化学形式和氧化态来包括。加入稀土元素被认为是任选的，特别是在本发明的具有使得原材料的成本最小化目标的那些实施方案中更是如此，这是因为它们将提高批次成本，甚至在低浓度时也是如此。在任何情况中，它们的成本典型的将规定稀土组分(作为氧化物来度量)在包括时，其存在量不大于总玻璃组合物的大约0.1-1.0重量％玻璃纤维、纤维玻璃原丝和混入了这样的纤维或者原丝的其他产品在一些实施方案中会表现出令人期望的机械性能，特别是与E-玻璃纤维、由E-玻璃形成的纤维玻璃原丝、和相关产品相比时更是如此。在本发明的一些实施方案的复合材料(或者混入了复合材料的板)中，这样的机械性能是有益的。例如特别是当与E-玻璃纤维相比，一些实施方案的玻璃纤维会具有相对高的比强度或者相对高的比模量。比强度指的是拉伸强度(N/m2)除以比重量(N/m3)。比模量指的是杨氏模量(N/m2)除以比重量(N/m3)。具有相对高的比强度和/或相对高的比模量的玻璃纤维在防弹或者防冲击应用中会是令人期望的，这里期望的是提高机械性能或者产品性能，同时降低复合材料的整体重量。作为本领域中已知的，在形成后，玻璃纤维典型的至少部分地涂覆有施胶组合物。通常，用于形成本发明的复合材料的玻璃纤维将至少部分地涂覆有施胶组合物。本领域技术人员能够基于许多因素来选择许多市售的施胶组合物中的一种用于玻璃纤维，所述的因素包括例如施胶组合物的使用性能、所形成的织物期望的挠性、成本和其他因素。能够用于本发明的一些实施方案中的市售的施胶组合物非限定性的例子包括经常用于单端粗纱的施胶组合物，例如 Hybon2026、Hybon2002、Hybon 1383、Hybon2006、Hybon2022、Hybon2032和Hybon2016、TufRov4588，以及经常用于纱线上的施胶组合物，例如1383、611、900、610和690,其每个指的是用于市售自PPG Industries, Inc.的产品的施胶组合物。对于用于增强聚二环戊二烯树脂中的玻 璃纤维来说，合适的施胶组合物可以包括Hybon2026或者美国专利N0.6890050中所述的那些施胶组合物，其在此引入作为参考。如上所述，在一些实施方案中，本发明的复合材料可以包含多个玻璃纤维排布形成织物。可以使用本领域技术人员已知的用于防弹应用的任何合适的织物设计。合适的织物可以包括使用标准纺织设备(例如刺射(rapier)、发射或者空气喷射织布机)所生产的织物。这样的织物非限定性的例子包括平织、斜纹、网纹和缎织。缝编或者非压接织物也可以用于本发明的一些实施方案中。这样的织物可以包括例如单向的、双向的和三向的非压接织物。另外，3D机织织物也可以用于本发明的一些实施方案中。这样的织物可以使用多层经线端来生产，具有梭道，使用多臂机或者提花机头。如上所述，本发明的复合材料可以包含经线和纬线纱线。可以使用本领域技术人员已知的用于防弹应用的任何合适的经线和纬线纱线。在一些实施方案中，例如经纱可以包含通过将来自G75纱线、DE75纱线和/或DE150纱线的几个端聚集在一起来生产的250产量合股的粗纱。
如上所述，在一些实施方案中，本发明的复合材料可以包含聚合物树脂。可以使用多种聚合物树脂。已知的能够用于高能冲击应用例如防弹或者防爆应用的聚合物树脂在一些实施方案中会是特别有用的。在一些实施方案中，该聚合物树脂可以包含热固性树月旨。在本发明的一些实施方案中有用的热固性树脂体系可以包括但不限于环氧树脂体系，酚基树脂，聚酯，乙烯基酯，热固性聚氨酯，聚二环戊二烯(PDCPD)树脂，氰酸酯和双马来酰亚胺。在一些实施方案中，该聚合物树脂可以包含环氧树脂。在一些实施方案中，该聚合物树脂可以包含聚二环戊二烯树脂。在其他实施方案中，该聚合物树脂可以包含热塑性树月旨。在本发明的一些实施方案中有用的热塑性聚合物包括但不限于聚乙烯，聚丙烯，聚酰胺(包括尼龙)，聚对苯二甲酸丁二醇酯，聚碳酸酯和热塑性聚氨酯(TPU)。在本发明的一些实施方案中有用的市售聚合物树脂非限定性的例子包括带有1366固化剂的Hexion RIMR135环氧树脂(获自俄亥俄州哥伦布的Hexion Specialty Chemicals)和Applied PoleramicMMFCS2EP0XY树脂(获自加利福尼亚Benicia的Applied Poleramic, Inc.)。在本发明的一些实施方案中有用的二环戊二烯树脂以及催化剂和/或用于固化所述树脂的其他材料是市售自 Pasadena, CA 的 Materia, Inc.。实施例现在将在下面的具体的、 非限定性实施例中说明本发明的一些示例性实施方案。实施例1在本发明的一些实施方案中有用的玻璃纤维的物理性能是在受控的加工条件下测量的，并且列于表I中。包括了标准的E-玻璃纤维的物理性能作为参考。表I中的“比模量”是杨氏模量(N/m2)除以比重量(N/m3)，其是在296±2K(23±2° C)的温度和50±5%的相对湿度测量的。表I中的“比拉伸强度”是最终的拉伸强度(N/m2)除以比重量(N/m3)，其是在296±2K(23±2° C)的温度测量的。单个纤维拉伸强度是使用基于ASTMD3379-75 (1989)el“Standard Test Method for Tensile Strength and Young’s Modulusfor High-Modulus Single-Filament Materials”的程序来测量的,其是本领域技术人员所理解的。该测试包括测量/断裂在同一天的4小时内制造的65-72个单纤维。如X射线荧光光谱所测量的，表I的样品I的玻璃纤维包含含有下面的组分的玻璃组合物:SiO2 65.80 重量 ％ ；B2O3 8.90 重量 ％ ；Al2O3 12.35 重量0/0;MgO10.27 重量 ％ ；CaO1.52 重量 ％ ；Na2O 0.27 重量 ％ ；K2O 0.13重量％;Fe2O3 0.17重量％;F20.35 重量 ％ ；TiO2 0.14 重量 ％ ；SrO 0.02 重量 ％ ；SO3 0.00 重量 ％ZrO 0.06 重量 ％ ;和
Cr2O3 0.01 重量 ％。表1.E-玻璃和在本发明的一些实施方案中有用的玻璃组合物的性能比较。
权利要求
1.一种复合材料，其包含: 聚合物树脂；和 布置在该聚合物树脂中的多个玻璃纤维，其中该多个玻璃纤维中至少之一包含含有下面组分的玻璃组合物: SiO260-68 重量 ％ ； B2O37-12 重量 ％; Al2O39-15 重量 ％; MgO8-15 重量 ％; CaO0-4 重量 ％ ； Li2O0-2 重量 ％ ； Na2O0-1 重量 ％ ； K2O0-1 重量 ％ ； Fe2O30-1 重量 ％ ； F20-1 重量 ％ ； TiO20-2重量％ ;和 其他组分总共0-5重量％ ； 其中(Li2CHNa2CHK2O)含量小于2重量％，其中MgO含量基于重量％是CaO含量的至少两倍，和其中该复合材料适用于防弹或者防爆应用。
2.权利要求1的复合材料，其中当通过美国国防部1997年12月的用于V5tl装甲防弹测试的测试方法标准MIL-STD-662F来测量时，该复合材料在大约21b/ft2的面密度和大约5-6mm的厚度时表现出0.30 口径FSP V50值为至少大约900fps。
3.权利要求1的复合材料，其中当通过美国国防部1997年12月的用于V5tl装甲防弹测试的测试方法标准MIL-STD-662F来测量时，该复合材料在大约4.8-4.91b/ft2的面密度和大约13-13.5mm的厚度时表现出0.50 口径FSP V50值为至少大约1200fps。
4.权利要求1的复合材料，其中该聚合物树脂包括环氧树脂。
5.权利要求1的复合材料，其中该聚合物树脂包括下面的至少一种:聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚酰胺树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂、聚碳酸酯树脂、热塑性聚氨酯树脂、酚类树脂、聚酯树脂、乙烯基酯树脂和热固性聚氨酯树脂。
6.权利要求1的复合材料，其中该多个玻璃纤维中的至少之一至少部分地涂覆有施胶组合物。
7.权利要求1的复合材料，其中该多个玻璃纤维排布形成织物。
8.权利要求7的复合材料，其中该多个玻璃纤维机织形成织物。
9.权利要求7的复合材料，其中该织物包括平织织物、斜纹织物、网纹织物、缎织织物、缝编织物或者3D机织织物。
10.一种装甲板，其包含权利要求7的复合材料。
11.一种复合材料，其包含: 聚合物树脂；和 布置在该聚合物树脂中的多个玻璃纤维，其中该多个玻璃纤维中至少之一包含含有下面组分的玻璃组合物:SiO2 53.5-77 重量 ％ ； B2O3 4.5-14.5 重量 ％ ； Al2O3 94.5-18.5 重量 ％ ； MgO 4-12.5 重量 ％; CaO 0-10.5 重量 ％ ； Li2O 0-4 重量 ％ ； Na2O 0-2 重量 ％ ； K2O 0-1 重量 ％ ； Fe2O3 0-1 重量 ％ ； F20-2 重量 ％ ； TiO2 0-2重量％ ;和 其他组分总共0-5重量％ ； 其中该复合材料适用于防弹或者防爆应用。
12.权利要求11的复合材料，其中当通过美国国防部1997年12月的用于V5tl装甲防弹测试的测试方法标准MIL-STD-662F来测量时，该复合材料在大约21b/ft2的面密度和大约5-6mm的厚度时表现出0.30 口径FSP V50值为至少大约900fps。
13.权利要求11的复合材料，其中当通过美国国防部1997年12月的用于V5tl装甲防弹测试的测试方法标准MIL-STD-662F来测量时，该复合材料在大约4.8-4.91b/ft2的面密度和大约13-13.5mm的厚度时表现出0.50 口径FSP V50值为至少大约1200fps。
14.权利要求11的复合材料，其中该聚合物树脂包括环氧树脂。
15.权利要求11的复合材料，其中该聚合物树脂包括下面的至少一种:聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚酰胺树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂、聚碳酸酯树脂、热塑性聚氨酯树脂、酚类树脂、聚酯树脂、乙烯基酯树脂和热固性聚氨酯树脂。
16.权利要求11的复合材料，其中该多个玻璃纤维中的至少之一至少部分地涂覆有施胶组合物。
17.权利要求11的复合材料，其中该多个玻璃纤维排布形成织物。
18.权利要求17的复合材料，其中该多个玻璃纤维机织形成织物。
19.权利要求17的复合材料，其中该织物包括平织织物、斜纹织物、网纹织物、缎织织物、缝编织物或者3D机织织物。
20.一种装甲板，其包含权利要求17的复合材料。
全文摘要
本发明涉及织物、复合材料、预浸料坯、层合体、和混入了由玻璃组合物所形成的玻璃纤维的其他产品。该玻璃纤维在一些实施方案中被混入到复合材料中，该复合材料可以适用于高能冲击应用例如防弹或者防爆应用中。由一些实施方案的玻璃组合物所形成的玻璃纤维会具有某些令人期望的性能，其可以包括例如令人期望的电性能(例如低Dk)或者令人期望的机械性能(例如比强度)。
文档编号C08J5/24GK103153895SQ201180049264
公开日2013年6月12日 申请日期2011年9月14日 优先权日2010年9月14日
发明者J·C·彼得斯, J·C·塞拉诺, 李洪, C·A·理查德斯 申请人:Ppg工业俄亥俄公司